07电化学习题

电化学一、选择题1. Ostwald稀释定律表示为：，它适用于：（ ）(A) 非电解质溶液(B) 强电解质溶液(C) 解离度很小的弱电解质(D) 无限稀释的电解质溶液2. 金属活性排在H2之前的金属离子, 如Na+ 能优先于H+在汞阴极上析出, 这是由于： （ ）(A) fq (Na+/ Na) f q (H+/ H2) (B) h (Na) h (H2) (C) f (Na+/ Na) f (H+/ H2)3. 两半电池之间使用盐桥，测得电动势为 0.059 V, 当盐桥拿走, 使两溶液接触, 这时测得电动势为 0.048 V, 则液接电势值为： ( ) (A) -0.011 V (B) 0.011 V (C) 0.107 V (D) -0.107 V4. 图示描述了原电池和电解池中电极的极化规律, 其中表示原电池阴极的是： （ ） (A) 曲线1(B) 曲线2(C) 曲线3 (D) 曲线4 5. 应用能斯特方程计算出电池 E0 (D)E0 7. 电池可逆对外作电功时, 热效应QR的表示式为： （ ）(A)QR=DrHm (B)QR=zFT (C)QR=zEF (D)QR=DrHm+DrGm 8. 有下列两个浓差电池 (a1 2.06 (B) pH 2.72 (C) pH 7.10 (D) pH 8.0220. 某电池在298 K、pq下可逆放电时，放出 100 J 的热量，则该电池反应的焓变值DrHm为：（ ） (A) 100 J (B) 100 J (C) p1时，正极应为 _ ，负极为 _ ；电池PtCl2(p1)HCl(aq,m)Cl2(p2)Pt, 当 p2 p1时,正极应为_，负极为 _ 。 21. 从理论上分析电解时的分解电压, E分解=_, 而且随电流强度I的增加而_。22. 用电动势法测Ag2O(s)的分解压. 所设计的电池是；所计算或测量的物理量是；分解压的计算式是。三、计算题 1. 25C时，浓度为0.01 moldm-3的BaCl2水溶液的电导率为0.2382 Sm-1，而该电解质中的钡离子的迁移数t(Ba2+)是0.4375，计算钡离子和氯离子的电迁移率U(Ba2+)和U(Cl -)。2. 298 K 时，两电池的电动势值如下： (1) PtH2(101.3 kPa)KOH(0.1 moldm-3)Cu2O(s)Cu(s) E1= 0.469 V (2) PtH2(101.3 k Pa)KOH(0.1 moldm-3)O2(101.3 kPa)Pt E2= 1.232 V 请求算 298 K 时 Cu2O 的分解压力。 3. 电导池用 0.01 moldm-3标准 KCl 溶液标定时，其电阻为 189W，用 0.01 moldm-3的氨水溶液测其电阻值为 2460 W。用下列该浓度下的离子摩尔电导率数据计算氨水的解离常数。 lm(K+) = 73.510-4 Sm2mol-1 ， lm(Cl-) = 76.410-4 Sm2mol-1 ， lm(NH4+) = 73.410-4 Sm2mol-1 ，lm(OH-) = 196.610-4 Sm2mol-1 。 4. 用Pt做电极电解SnCl2水溶液, 在阴极上因H2有超电势故只析出Sn(s), 在阳极上析出O2, 已知=0.10, =0.010, 氧在阳极上析出的超电势为0.500V, fq (Sn2+/Sn) =-0.140V, f q (O2/H2O) =1.23V。 (1) 写出电极反应, 计算实际分解电压 (2) 若氢在阴极上析出时的超电势为0.500 V, 试问要使降至何值时, 才开始析出氢气? 5. 有电池PbPbSO4(s)SO42- (1.0 molkg-1,g=0.131)SO42- (1molkg-1,g=0.131), S2O82- (a=1)Pt, 已知fq (S2O82-/SO42-) = 2.05 V; fq (SO42-,PbSO4/Pb)=-0.351 V ; Smq(Pb) = 64.89 JK-1mol-1， Smq (S2O82-) = 146.44 JK-1mol-1，Smq (PbSO4)= 147.27 JK-1mol-1，Smq (SO42-) = 17.15 JK-1mol-1 计算 25时： (A) 电池电动势 (B) 电池反应的平衡常数 (C) 可逆电池的热效应 (D) 电池以 2 V 电压放电时的热效应 6. 在工业上，习惯把经过离子交换剂处理过的水称为“去离子水”。常用水的电导率来鉴别水的纯度。25C时纯水电导率的理论值为多少？已知349.8210-4 ，198.010-4 ，水的离子积Kw(25)=1.00810-14（cq=1moldm-3）。7. 298 K，压力为pq时，用电解沉积法分离 Cd2+，Zn2+混合溶液，已知 Cd2+和 Zn2+的浓度均为 0.10 molkg-1（设活度系数均为1），H2(g) 在 Cd(s) 和 Zn(s) 上的超电势分别为 0.48 V 和 0.7 V，设电解液的 pH保持为 7.0。已知：f q (Cd2+/Cd)= -0.403 V, f q (Zn2+/Zn)= -0.763 V, 试问： （甲） 阴极上首先析出何种金属？ （乙） 第二种金属析出时第一种析出的离子的残留浓度为多少？ （丙） 氢气是否有可能析出而影响分离效果？ 8. 298 K时, 以Pt为阳极, Fe为阴极, 电解浓度为1 molkg-1的NaCl水溶液(活度系数为0.66)。设电极表面有H2(g)不断逸出时的电流密度为0.1Acm-2, Pt上逸出Cl2(g)的超电势可近似看作零。若Tafel公式为h =a+blg(j/1Acm-2), 且Tafel常数 a=0.73 V, b=0.11V, f q (Cl2/Cl-)=1.36 V，请计算实际的分解电压。 四、问答题1. 实验表明, 铜能溶解于 NaCN 溶液中，反应是：2 Cu(s)4 CN-2 H2O2 Cu(CN)2-2 OH-H2 (1) 将该反应设计成电池并写出电极和电池反应加以检验。 (2) 问在什么情况下反应才能自发进行? (已知: fq (Cu(CN)2-,Cu,CN-)= -0.43 V, fq (H2O,OH-,H2)= -0.83 V) 2. 在一定温度和外加电压下，在希托夫管中用两个银电极电解AgNO3水溶液。通电一定时间后，测得阳极区AgNO3的物质的量的增量为 Dn (AgNO3)，阳极上Ag减少的物质的量为n (Ag)。（1）试写出AgNO3的正、负离子迁移数的计算式；（2）在相同温度下，用上述同一设备测定同样浓度的AgNO3溶液正、负离子的迁移数，通电时间相同，但外加电压增加，Dn (AgNO3)，n (Ag) 及迁移数是否发生变化？3. 常用测定溶液pH的方法有三种： 氢电极法； 醌-氢醌电极法； 玻璃电极法。请分别写出其电池的结构，并注明正负极。（可选用甘汞电极为辅助电极）答案一、1. (C)2. (D)3. (A)4. (B)5. (C)6. (B)7. (B)8. (D)9. (C)10 (D)11. (D)12. (A)13. (D)15 (D)16. (B)17. (C)18. (A)20. (C)21. (B)22. (D)23. (C)24 (C)25. (D)26 (D)二、1. 76.3310-4 2. Cu3. 电能效率 =4. AgAgNO3(m)Ag(Au)a(Ag)=0.120, E = 0.054 V5. (D) (C)6. 阴极：Cu2+ + 2e- Cu, 阳极：Cu - 2e- Cu2+7. 非自发, E= -0.0295 V9. pH 2.72 f (Zn2+/Zn) f (H+/H2)，-0.763 - 0.05917/2lg (1/10-5) (-0.0591pH - 0.75)11. Pt,Cl2(pq)|Cl -(a1)|Cl -(a2)|Cl2(pq),Pt13. 提供电流, 使研究电极极化; 测量研究电极的超电势值。14. Ag(s)|Ag+(aq)|Cl (aq)|AgCl(s)|Ag(s)15. 减小 ；增加16. NaCl17. Pt,H2(g)|HI(aq)|I2(s),Pt18. 0.319. PbO2+ Pb + 2H2S42PbSO4+ 2H2O, (10 A1.53600s)/(96500Cmol-1 )1/2303gmol-1= 84.8g20. 左；右；右；左21. E分解 =E可逆+h阴+h阳+IR, 增加22. Pt,O2(g)|OH (aq)|Ag2O(s)|Ag(s)（4分）；查两个电极的标准电极电势，计算出电池的Eq（2分）；设电池反应为2Ag2O(s) = 4Ag(s) + O2(g)，lnKp= 4 EqF/(RT)，（4分）三、1. 2. (1) 电池反应： Cu2O(s) + H2(g) 2Cu(s) + H2O(l) DrGqm1 = - zE1F (2) 电池反应： H2(g) + 1/2 O2(g) H2O(l) DrGqm 2 = - zE2F (1) - (2) 式得： Cu2O(s) 2Cu(s) + 1/2 O2(g) DrGqm = (DrGqm 1 - DrGqm 2) = 147.3 kJmol-1, DGqm = -RTln(Kp/pq) = -RTlnp(O2)/pq1/2 lnp(O2)/pq1/2 = -DGqm /RT = -59.45, p(O2) = 2.33410-50 kPa 3. NH3H2O NH4+ + OH- 0.01 0 0 0.01-c c c k(NH3H2O) = Lm(NH3H2O)c =lm(NH4+) + lm(OH-)c k(KCl) = Lm(KCl)c(KCl) k(NH3H2O)/k(KCl) = R(KCl)/R(NH3H2O) 解出 c= 4.23510-4 moldm-3 K = (c/cq)2/(0.01-c)/cq = 1.7910-5 4. (1) 阴极: Sn2+2e- Sn(s) 阳极: H2O -2e- 0.5 O2(g) +2H+ f阴=fq (Sn2+/Sn) +(RT/2F)lna (Sn2+) = -0.170 V f阳=fq (O2/H2O)+(RT/2F)lna 2(H+)+h (O2) =1.612 V E(分解)=f阳-f阴 =1.78 V (2分) (2) 当H2析出时 f (H+/H2)-h (H2)=f (Sn2+/Sn) a(H+) =0.01+0.1-a (Sn2+)2 =0.21 a (Sn2+)a (H+) = a (Sn2+) =2.910-14 5. (1) 电池反应： Pb(s) + S2O82- (a=1) PbSO4(s) + SO42- (1 molkg-1) (1分) E = Eq - RT/zF lna(SO42-)/a(S2O82-) = 2.427 V (2分) (2) DG mq= -zFEq = -RTlnKa Ka= 1.69 1081 (2分) (3) Q(可逆) = TDS mq= -13 .979 kJmol-1 (2分) (4) Q = DU + W(膨) + W = DH + zFE = DG+ TDS+zFE= -zFEq+zFE + TDS= -91.372 kJmol-1 (3分) 6. 由25时水的离子积Kw=1.00810-14可得：c=c(H+)=c(OH -)=Kw1/2=1.00410-4 molm-3=(349.2810-4+198.010-4) =547.8210-4 （4分）547.8210-4 1.00410-4 moldm-3 =5.50010-6 （3分）故经离子交换剂处理过的水，其电导率愈接近此值，表明水的纯度愈高。一般能达到10-6的数量级，即为高纯度的水。（3分）7. (1) f (Cd2+/Cd) = -0.433 V 当 Cd2+与 Zn2+浓度相同时，f q (Cd2+/Cd) f q (Zn2+/Zn) 故 Cd 先析出 (2) Zn2+开始还原时电势为 f (Zn2+/Zn) = -0.793V Zn2+析出时 Cd2+浓度为： -0.793 V = -0.403 V + 0.05916/2lg a (Cd2+) a(Cd2+) = 6.510-14 (3) H2(g) 在 Cd 上析出电势为： f (H+/H2)(Cd上) = -RT/F ln 1/a(H+) -0.48V = -0.89 V f (H+/H2)(Zn上) = -1.11 V 两个 j (H+/H2) 值均小于 f (Cd2+/Cd) 和 f (Zn2+/Zn), 所以 H2(g) 不会析出。 8. E理论 =f +f -=fq (Cl2/Cl-)lna (Cl-)(fq (H+/H2)+lna (H+) =1.36+ 0.01 - ln10-7 =1.77 V (3分) h阴= a + b l