物理化学下册习题答案(全部)

第七章 化学反应动力学1以氨的分解反应2NH3= N23H2为例，导出反应进度的增加速率与， 之间的关系，并说明何者用于反应速率时与选择哪种物质为准无关。解： ， ， 2甲醇的合成反应如下：CO22 = CH3OH已知， 求，各为多少?（答案：2.44，4.88moldm-3h-1 ）解：，3理想气体反应 2N2O5 4NO2O2，在298.15 K的速率常数k是1.7310-5-1，速率方程为。(1)计算在298.15K、12.0 dm3的容器中，此反应的和即各为多少?(2)计算在(1)的反应条件下，1s内被分解的N2O5分子数目。（答案：（1）7.110-8，-1.1410-7mddm-3s-1 （2）1.011018 ）解：（1） moldm-3moldm-3s-1 moldm-3s-1（2）1.410-712.06.0221023=1.011018个分子4已知每克陨石中含238U 6.310-8，He为20.7710st1:chmetcnv UnitName=cm SourceValue=6 HasSpace=False Negative=True NumberType=1 TCSC=0-6cm3(标准状态下)，238U的衰变为一级反应：238U 206Pb84He由实验测得238U的半衰期为4.51109 y，试求该陨石的年龄。（答案：2.36109年）解： 每克陨石中含He：mol最开始每克陨石中含238U的量：mol现在每克陨石中含238U的量：mol衰变速率常数： 5303.01 K时甲酸甲酯在85%的碱性水溶液中水解，其速率常数为4.53 mol-1Ls-1。(1) 若酯和碱的初始浓度均为110-3molL-1，试求半衰期。(2 )若两种浓度，一种减半，另一种加倍，试求量少者消耗一半所需的时间为多少。（答案：220.8，82.36s）解：(1) 甲酸甲酯的水解反应为二级反应，且当酯和碱的初始浓度相等时，其速率方程可化为纯二级反应速率方程形式：故：(2) 且当酯和碱的初始浓度不相等时为混二级反应，将反应简写为： A + B 产物设t = 0时： 210-3 0.510-3 0即：cA,0 = 210-3 molL-1，cB,0 = 0.510-3 molL-1，则动力学方程为：对B：当cB = 0.5cB,0时，必有：cA =1.7510-3 molL-1，所以对B而言：7在1100 K，测得NH3在W上起催化反应的数据如下：NH3的初压 p0/Pa35330173327733半衰期t1/2/min7.63.71.7(1) 试证明该反应近似为零级反应；(2)求速率常数0。 （答案：38.66Pas-1）解：(1) 对于纯零级反应，其半衰期为，则用尝试法计算k0如下：Pas-1 ;Pas-1Pas-1k0值基本为常数，因此为零级反应。(2) 该反应的速率常数k0值可取以上3个计算值的平均值：k0 =38.56 Pas-18777 K时二甲醚分解实验测得如下数据，试用微分法确定反应CH3OCH3 CH4COH2 的级数。0390665119522403155体系Pa4159754396623957492795192103858124123提示：先由p体系及p求出不同时的pCH3OCH3，作图求-dpdt（答案：一级）解： CH3OCH3 CH4COH2t =0 p0t = t pCH3OCH3 pCH4 = pCO = pH2 = p0- pCH3OCH3p体系= pi = 3p0- 2 pCH3OCH3 pCH3OCH3 =3p0-p体系/2从而得到下列数据：t /s0390665119522403155pCH3OCH3 /Pa415973519731198249321479910466d/dt16.4114.5411.029.694.74k1044.664.664.744.554.52注：d/dt= ( p0 - pCH3OCH3) / t， k = ( d/dt)(1/ pCH3OCH3)所得速率常数基本不变，故为一级反应。9.10.11设有对峙反应A ，A的初始浓度为1.89 molL-1，时间测得D的浓度x为：1803004209001 440x(molL-1)0.20.330.430.781.051.58(xe)求正、逆反应速率常数。（答案：6.2910-4 s-1，1.2310-4s-1）解： 对峙反应 A 为正、逆反应均为一级反应，则：，试算得如下数据：t1803004209001440k11046.2866.5286.3236.3226.341k-11041.2331.2401.24412某金属的氧化反应服从下列抛物线方程式：y2k1tk2，式中y为在反应到t时间的金属氧化膜的厚度，试确定该金属氧化是几级。（答案：-1级）解： y2k1tk2，2ydy = k1dt则 ，故此反应为 -1级反应。14.17反应A(g ) = C(g)D(g) 在298 K时，k1和k-1分别为0.2-1和5.010-4Pa-1s-1，温度增加到310 K时，k1和k-1均增加到原来的两倍。计算：(1) 298 K时的平衡常数； (2)正、逆反应的活化能E1、E-1；(3) 如果在298 K反应开始时只有A，其压强p101325Pa，计算当总压强增至151987.5Pa时反应时间为多少。解：(1) （2） 根据可求得：E1 = E-1= 44.36 kJ.mol-1(3) A = C + Dt = 0 101325 0 0t = t 101325 -px px px故：p总= 101325+ px 当p总= 151987.5Pa时，px = 50662.5 Pa， 即A减少了一半。而k1k-1，故可以把A的分解当作单向一级反应处理，则所需时间就是A物的半衰期：18醋酸酐的分解反应是一级反应。该反应的活化能Ea144.35 kJmol-1。已知557.15 K时这个反应的k3.310-2s-1。现要控制该反应在10 min内转化率达90%，试确定反应温度应控制在多少度。（答案：521.2 K）解： 对一级反应有：所以要使反应在10 min内转化率达90%，温度应为T2，则：解得：T2 = 521.2 K22. N2O5分解反应的机理如下：（1） (2) (3) 当用O2的生成速率表示反应速率时，试用稳态近似法证明： 设反应（2）为决速步，反应（1）为快平衡，用平衡假设写出反应的速率表示式r2 ； 在什么情况下r1r2 ?解： (1) (2) (3) (4) 第二步为决速步，第一步是快平衡 （5） （6）以（6）代入（5），得 要使r1=r2,则必须有： 25在无催化剂存在时，反应 2HI= H2T2的活化能为183920 Jmol-1，当用铂作催化剂时改变了其反应历程，活化能降低为104500 Jmol-1。若反应在575 K时进行，求铂催化剂使此反应速率增加的倍数。（ 答案：1.6107）解： 根据阿仑尼乌斯方程得：， 第八章 电解质溶液1.用铂电极电解氯化铜CuCl2溶液，通过的电流为20A，经过15分钟后，在阴极上能析出多少克铜?在阳极上能析出多少dm3的300.15K，101.325kPa的氯气? （答案：2.297 dm3）解：（1）在阴极 Cu2+ 2e Cu析出铜 WCu=MCuIT/nF=63.546201560/(296485)=5.9275g(2) 在阳极 2Cl- Cl2(g) + 2enCl2=It/nF=201560/(296485)=0.093279molVCl2=nCl2RT/P=0.0932798.314300.15/101325=2.29710-3m3=2.297dm32.一电导池中装入0.02moldm-3的KCl水溶液，298.15K时测得其电阻为453。已知298.15K0.02moldm-3溶液的电导率为0.2768Sm-1。在同一电导池中装入同样体积的浓度为0.55gdm-3的CaCl2溶液，测得电阻为1050。计算电导池常数、该CaCl2溶液的电导率和摩尔电导率m(1/2CaCl2)。（答案：125.4 m-1，0.1194 Sm-1，0.02388 Sm2mol-1）解：（1）电导池常数GG=L/A=K KClR=0.2768453=125.4 m-1（2）CaCl2的电导率kCaCl2=L/AR=125.4/1050=0.1194 sm-1(3) 摩尔电导率C CaCl2=0.555/110.986=0.0050 moldm3CaCl2=k10-3 /C=0.119410-3/0.0050=0.02388 sm2mol-13.在298K，H + 和HCO-3的离子极限摩尔电导率 (H + )=3.498210-2Sm2mol-1， (HCO-3)=4.4510-3Sm2mol-1。在同温度下测得0.0275moldm-3H2CO3溶液的电导率=3.8610-3Sm-1，求H2CO3离解为H + 和HO-3的离解度。（答案：= 3.5610-3）解： =(H+)(HCO3)=3.498210-24.4510-3=0.03943 sm2mol-1m=k10-3/C3.8610-310-3/0.0275=1.403610-4 sm2mol-1=m/=1.403610-4/0.03943=3.5610-34.已知291K时NaCl ，NaOH及NH4Cl的极限摩尔电导率 分别为1.08610-2，2.17210-2及1.29810-2Sm2mol-1，291K时0.1及0.01moldm-3NH3H2O的摩尔电导率m分别为3.09和9.62Scm2mol-1，利用上述实测数据求0.1及0.01moldm-3NH3H2O的离解常数K。 （答案：K1 = 1.70210-5，K2 = 1.69710-5）解：（NH3H2O）=()+(OH-)(Cl-)(Na+)(Na+)(Cl-)=1.29810-2+2.17210-21.08610-2=2.38410-2 sm2mol-1(1) 0.1moldm-3 NH3H2O=m/=3.0910-4/(2.38410-2)=0.01296K=C2/(1-)=0.10.012962/(1-0.01296)=1.70210-5(2) 0.01 moldm-3 溶液=m/=9.6210-4/(2.38410-2)=0.04035K=C2/(1-)=0.010.040352/(1-0.04035)=1.69710-55.在298.15K测得某电导池充以0.01moldm-3KCl溶液的电阻为484，用同一电导池充以不同浓度的NaCl水溶液，在298.15K测得电阻值如下表：浓度c/moldm-3：0.00050.00100.00200.0050电阻R/10910549427721128.9 试计算表列不同浓度NaCl溶液的摩尔电导率； 以m对c作图，用外推法求NaCl溶液的极限摩尔电导率。（答案： 0.01251，0.01242，0.01231，0.01209 Sm2mol-1 （2） 0.01270 Sm2mol-1）解: 查知 298K, 0.01moldm-3 KCl水溶液的电导率为: k=0141sm-1G=L/A=kR =0.141484=68.244m-1k1=G/R1=68.244/R11=k110-3/C168.24410-3/R1C1以不同浓度C1溶液的电阻R1代入上式求得相应的摩尔电导率如下表C1(moldm-3) 0.0005 0.0010 0.0020 0.00501(sm2mol-1) 0.01251 0.01242 0.01231 0.012090.00236 0.03162 0.04472 0.07071(2) 计算也列入上表中,然后以1对作图,将图中直线外推至=0时得(NaCl)=001270sm2mol-16. 298K时，浓度0.100moldm-3的NaCl水溶液中，Na + 与Cl-的离子淌度分别为UNa+=4.2610-8m2V-1s-1和UCl-=6.8010-8m2V-1s-1，试求该溶液的摩尔电导率和电导率。（答案： 106.7 Sm2mol-1， 1.07 Sm-1）解: m=(UNa+UCl-)F=(4.2610-8+6.810-8)96500=1.06710-2 S m2 mol-1k=mC/10-3=1.06710-20.100/10-3=1.067 S m-17.LiCl的极限摩尔电导率是115.0310-4Sm2mol-1，在298KLiCl溶液阴离子的迁移数外推到无限稀释处的值是0.6636，试计算Li + 和Cl-离子的摩尔电导率和离子淌度。（答案：（Li+）= 38.710-4， （Cl-）= 76.3310-4 Sm2mol-1，U（Li+）= 4.0110-8，U（Cl-）= 7.9110-8 m2V-1s-1）解: Cl-的摩尔电导率:(Cl-)=t-m(LiCl)=0.6636115.0310-4=76.3310-4 sm2mol-1Li+的摩尔电导率:+(Li+)=m(LiCl)-(Cl-)=(115.0376.33)10-4=38.7010-4 sm2mol-1离子淌度: U1(Li+)=+(Li+)/F =38.7010-4/96485=4.0110-8 m2V-1s-1U-(Cl-)=-(Cl-)/F38.7010-4/96405=7.9110-8 m2V-1s-18.0.01moldm-3的BaCl2水溶液在298.15K时的电导率为0.238Sm-1，此溶液中Ba2 + 离子的迁移数为0.4375，试求出此溶液中Ba + 和Cl-1离子的淌度。（答案：U（Ba2+）= 5.3910-8，U（Cl-）= 6.9410-8 m2V-1s-1）解: m=k10-3/C=0.23810-3/0.01=0.0238sm2mol-1+(Ba2+)=t+m=0.043750.0238=0.0104sm2mol-1m=+(Ba2+)+2-(Cl-) -(Cl-)=1/2(m+)=1/2(0.02380.0104)=0.0067 sm2mol-1R=ZRFUR U+=+/(Z+F)=0.0104/(296485)=5.3910-8m2s-1V-1U+=-/(Z-F)=0.0067/96485=6.4910-8 m2s-1V-19. 在迁移数测定管中，装入一定浓度的盐酸溶液，在两铂电极间电解一定时间，测得电解前阴极区含Cl-离子0.2654g，电解后含0.1362g，串联在电路中的库仑计铜片质量增0. 6464g，计算H + 和Cl-的迁移数。（答案：t= 0.8198，t= 0.1802）解: 通过溶液的总电量: 0.6464/32=0.0202F电解后阴极区损失Cl-1的物质的量等于Cl-1所迁移的法拉第数:(0.026540.1362)/35.50.1292/35.53.63910-3F故 t-=3.63910-3/0.0202=0.1802t+=1t-=0.819810. 用铜电极电解CuSO4溶液(每100 g溶液中含10.06 g CuSO4)。通电一定时间后，测得银电量计析出0.5008 g银，并测知阳极区溶液重54.565g,其中含CuSO4 5.726 g.试计算CuSO4溶液中离子的迁移数和. （答案：t+= 0.2897，t-= 0.7103）解: MCuSO4=159.6038, MAn=107.868阳极上Cu2+/2反应的物质的量等于通过溶液的总电量0.5008/107.060=4.64310-3F通电后阳极区:W CuSO4=5.726gWH2O=54.565-5.726=48.839通电前阳极区: W CuSO4=WH2O10.06/(10010.06)=5.4628g阳极Cu2+:n(原有)+n(产生)n(通电后)=n(迁出)=1/2Cu2+ 传递电量=5.4628/(1/2M CuSO4)+4.64310-35.726/159.6028/2)=0.068455+4.64310-30.071753=1.34510-3FtCu2+=1.34510-3/(4.64610-3)=0.2097tSO4=1tCu2+=0.710311.在298.15K时,将浓度为33.2710-3 moldm-3的CdCl3溶液注入毛细管中,再小心地注入7310-3的LiCl溶液,使两种溶液间保持明显的分界面.如果通过5.594mA电流,3976秒后,界面向下移动的距离相当于1.002cm3溶液在管中所占长度,试求Cd3+和Cl-离子的迁移数.（答案：t+= 0.4338，t-= 0.5662）解: 1.002 cm3溶液中所含1/3Cd3+的物质的量为:333.271.00210-3=1.00110-4 moltcd3+=n1/3cd3+F/It=1.000110-4946.85/5.59410-33976=0.4338tcl-=1 tcd3+=0.566212. 298K时,SrSO4的饱和水溶液电导率1.48210-2 Sm-1,纯水电导率为1.510-4 Sm-1.若已知该温度下离子摩尔电导率m(1/2Sr2+)=59.4610-4 Sm2mol-1, m(1/2SO42-)=79.810-4 Sm2mol-1,计算SrSO4此时在水中的溶解度. （答案：S = 5.2710-4moldm-3）解：m（SrSO4）=2（1/2Sr2+）+2（1/2S）=(59.4610-4+79.810-44)2=0.027052 Sm2mol-1k(SrSO4)=k(溶液)k(纯水)1.46210-21.510-4 =0.01467 Sm-1溶解度 C=k(SrSO4)10-3/m=0.0146710-3/(0.0139262)=5.2710-4 moldm-313. 已知298K时AgBr的溶度积Ksp=6.310-13 mol2dm-6,纯水电导率为1.510-4 Sm-1,计算298K时AgBr饱和水溶液的电导率. （答案：= 1.6110-4 Sm-1）解：查表知：,(Ag+)=61.9210-4 Sm2mol-1 ; ,(Br-)=70.410-4 Sm2mol-1因此，m(AgBr)= + -=140.3210-4 Sm2mol-1Ksp=CAg+CBr-=S2m=k(AgBr)k(H2O)10-3/Sk(AgBr)k(H2O)=103mKsp1/2k(AgBr)=103140.3210-4(6.310-13)1/2+1.510-4=1.11410-5+1.510-4=1.6110-4sm-114.得用德拜-休克尔极限公式计算0.002 moldm-3MgCl2水溶液在298K时Mg2+和Cl-离子的活度系数和平均离子活度系数。 （答案：+= 0.6955，+= 0.9132，= 0.8340）解：溶液的离子强度为I=1/2m1=1/2(m22+2m)=3m=0.006lg=AI1/2289K水溶液A=0.509lg+=0.50940.0061/2=0.157708+=0.6955lg-=0.50910.0061/2=0.039427-=0.9132lg =AZ+Z-I1/2=0.509210.0061/2 =0.078854=0.8340或=（+）1/3=(0.69550.91322)1/3 =0.834015. 某水溶液中含有0.01moldm-3的FeCl3和0.06moldm-3的HClO4，计算该溶液的离子强度。 （答案：I = 0.12 moldm-3）解：m1 = 0.01 m2 = 0.06I=1/2m11/2(m132+3m112+m212+m212)6m1+m2=0.06+0.06=0.12 moldm-316. 某水溶液中含有0.01moldm-3的NaCl,0.003moldm-3的NaSO4以及0.007moldm-3的MgCl2，计算该溶液在298K时其中各种离子的活度系数和各种盐的平均活度系数。（答案：0.04；0.823；0.459；0.823；0.678 ）解：Na+=0.01+20.0030.016=m1, Cl-=0.01+20.007=0.024=m2Mg2+=0.007=m3, S=0.003=m4I=1/2m1 =1/2(m112+m212+m322+m422)=1/2(0.016+0.024+0.028+0.012)=0.04 moldm-3对于离子：lgi=0.509 I1/2/(1+I1/2)一价离子：lgi=0.0845 i=0.823二价离子：lgi=0.3380 i=0.45对于盐的：lg =0.509Z+ZI1/2/(1+I1/2)NaCl: lg =0.0845 , =0.02MgCl2或Na2SO4:lg =0.1961 , =0.67817. AgBrO3在298K的溶度积为5.7710-5，试用德拜-休克尔极限公式分别计算它在纯水中和0.01moldm-3KBrO3水溶液中的溶解度(设在纯水中=1。（答案：0.0084；0.0051 moldm-3）解：（1）在纯水中： 设=1，则Ksp=CAg+ CBrO3=S2S=0.007596I=1/2(m112+m12)=Slg=0.50911=0.044361=0.9029 因此，Ka=（）2CAg+CBrO2=()2 (SAgBrO3)2SAgBrO3 =/ =0.007596/0.9029=0.00841 moldm-3（2）在0.01moldm3 KBrO3中：考虑纯水中溶液的AgBrO3对离子强度的影响，则I=1/2(Ck12+CBrO3-12+CAg12)1/2(0.010.01040.0084)=0.0104 moldm-3lg=0.50911=0.069044=0.8530Ka=Ag+BrO3=()2 CAg+(0.01+CAg+)CAg+Ksp/0.01()2=5.7710-5/(0.010.8532)=0.00793moldm-3再逼近一次I=1/2（0.01+0.0179+0.0079）=0.0179moldm-3lg=0.50911=0.0681=0.8549CAg+=Ksp/0.01()2=5.77105/(0.018.8549)=0.007895moldm-3因此 AgBrO3的溶解度S=0.007895 moldm-318. 298K时Ba(IO3) 2在纯水中的溶解度为5.4610-4moldm-3，假定可以应用德拜-休克尔极限公式，试计算该盐在0.01moldm-3CaCl2水溶液中之溶解度。（答案：7.565910-4 moldm-3）解：Ba(IO3)2在纯水中溶解度Co=5.4610-4(1)求KaIo =1/2(C04+2Co1)=3Clg,o=0.50912=0.04120,o=0.90949Ka=(,o)3Co(2Co)2=4Co2(,o)3=4(5.4610-40.90949)3=4.090110-10设 Ba(IO3)2在0.01moldm-3 CaCl2溶液中的溶解度为C,则I=1/2, C1 =3(0.01+C)lg =-0.5092Ka=4C03(,o)3=4C3()3C=C0,0/ =5.4610-40.90949/ =4.965810-4/ 逐步逼近：令C=C05.4610-4lg =0.5092=0.65906C1=4.965810-4/0.65906=7.534710-4令C=C1=7.534710-4lg =0.5092=0.65638Ca=4.965810-4/0.65638=7.565910-4令C=Calg =0.5092=0.65634C3=4.965810-4/0.65634=7.565910-4Ba(IO3)2在0.01 moldm-3CaCl2中的溶解度为7.565910-4 moldm-319. 某电导池先后充以0.001moldm-3HCl,0.001moldm-3NaCl和0.001moldm-3NaNO3三种溶液，分别测得电阻为468，1580和1650。已知NaNO3的摩尔电导率为1.2110-2Sm2mol-1。如不考虑摩尔电导率随浓度的变化，试计算0.001moldm-3NaNO3溶液的电导率；电导池常数；此电导池充以0.001moldm-3HNO3溶液时的电阻和HNO3的摩尔电导率。（答案：1.2110-4 Sm-1 ；5cm；475；421 Scm2mol-1）解： (1) m=k10-3/CNaNO3溶液电导率k=Cm/10-3=0.0011.2110-2103=1.2110-2 Sm-1(2) 电导池常数G=L/A=kR=1.2110-21650=19.965m-1(3) 0.001 moldm-3 HNO3溶液的电阻和摩尔电导率m(HNO3)=(H+)+(NO3-)m(HCl)+ m(NaNO3) m(NaCl)=kHCl10-3/0.001+kNaNO310-3/0.001-kNaCl10-3/0.001=G(1/RHCl+1/R NaNO3=1/RNaCl=19.965(1/468+16501/1580)=0.042124 Sm2mol-1k(HNO3)=Cm103=4.212410-2Sm-1R HNO3=G/k=19.965/4.212410-2=47420. 某温度下纯水的电导率为4.310-5Sm-1，在同温度下加入AgCl，并达饱和后溶液的电导率为1.55010-4Sm-1。若在1Vcm-1电场作用下，Ag + 和Cl-离子在无限稀溶液中的绝对速率分别为5.610-4和6.810-1cms-1 ，计算该温度下AgCl的溶度积。（答案：8.5410-11）解：电势梯度为1 Vm-1时离子的迁移速率称作离子淌度，故Ag+ ： U+ =5.610-4cm2 s-1V-1=5.610-8 m2 s-1V-1Cl-： U-=6.810-4 cm2 s-1V-1=6.810-8 m2 s-1V-1m,R=ZRFUmAg+和Cl-的ZR=1, 所以m(AgCl)= m(Ag+)+m(Cl-)=(U+U-)F=(5.610-8+6.810-8)96485 =0.01196 sm2mol-1m=k(AgCl)k(水)10-3/CC=k(AgCl)k(水)10-3/m=(1.55010-44.310-6)10-3/0.01196=9.364510-6 moldm-3Ksp=CAg+CCl=C2=8.7610-11 (moldm-3)221. 298K时，Ag2CrO4在纯水和0.04moldm-3NaNO3溶液中的溶解度分别为8.0010-5和8.8410-5moldm-3，试求Ag2CrO4在0.04moldm-3NaNO3溶液中的平均离子活度系数。（答案：0.905）解：Ka=()3设纯水中溶解度为S0 则=SoKa=(,o)3(2So)2 So4(,o)3So3=4()3S3通常认为纯水中,o=1所以r=(,o)So/S=8.0010-5/0.0410-5=0.9050(2) 若以德拜-体克尔极限公式计算,o,则I=1/2(CAg+ +22)=1/2(2So+4So)=3So=2.4010-4lg ,o =0.50921,o=0.9643故= ,oS0/S=0.96430.9050=0.8727 22. 某一元酸HA浓度为0.01molkg-1，在298K时测得摩尔电导率为5.20110-4Sm2mol-1。而HA的极限摩尔电导率为390.710-4Sm2mol-1，试用德拜-休克尔极限公式计算该一元酸的离解常数Ka。 （答案：1.74710-6）解: HA=H+A-电离度 =m/=5.20110-4/(3.90710-4)=0.01331CA-=CH+=C=0.013310.0100=1.33110-4molkg-1I=1/2(CA-12+CH+12)= C=1.33110-4lg =0.50911= 0.005872=0.9866Ka=a+a-/aHA=( )2CH+CA-/C(1)=0.98662(1.33110-4)2/0.01(10.01331)=1.7447710-6第9章 电池反应热力学1写出下列原电池中各电极反应、电池反应及E的计算公式。 Pt,H2(101325Pa)KOH(a)O2(101325Pa),Pt 解：(1) 负极 Pb(s)+(a) PbSO4(s)+2e正极 Cu2+() + 2e Cu(s)电池反应 Pb(s)+SO4(a) + Cu2+ (aCu2+) = PbSO4(s)+Cu(s)(2) 负极 H2( p ) -2e 2H+ (aH+)正极 yO2( p ) + H2O +2e 2OH -(a OH -)电池反应 H2(p) + yO2(p) H2O(l)(3) 负极 3H2(pH2) - 6e 6H+(aq)正极 Sb2O3(s) + 6e + 6H+(aq) 2Sb(s) +3H2O(l)电池反应 Sb2O3 +3H2 (pH2) 2Sb(s) + 3H2O(l)(4) 负极 Ag(s) + I -(aI -) AgI(s) + e正极 AgCl(s) + e Ag(s) + Cl - (aCl-)电池反应 Agl(s) + I-(aI -) Ag(s) + Cl - (aCl-)2试将下列化学反应设计成原电池（1）Zn(s) + H2SO4(a1) = ZnSO4(a2) + H2(pH2)；（2）Ni(s) + H2O = NiO(s) + H2(pH2)（3）H2(pH2) + yO2(pO2) = H2O(l)； （4）H2(pH2) + HgO(s) = Hg(l) + H2O(l) 解：（1） 负极 Zn(s) -2e Zn2+(a2)正极 2H+(a1) + 2e H2(PH2)电池反应 Zn(s) +2H+(a1) = Zn2+(a2)+ H2(pH2)电池符号 Zn(s) | ZnSO4(a2) | H2SO4(a1) | H2(pH2),Pt(2) 负极 Ni(s) + 2OH -NiO(s) + H2O +2e正极 2H2O + 2e H2(pH2) +2OH -电极反应 Ni(s) + H2O = NiO(s) + H2(pH2)电池符号 Ni(s),NiO(s) | KOH(稀) | H2(pH2), Pt（3） 负极 H2(pH2) + 2OH - 2H2O + 2e正极 2H2O +2e 2OH - + yO2(pO2)电池反应 H2(pH2) + yO2(pO2) = H2O(l)电池符号 Pt,H2(pH2) | NaOH(稀) | O2(pO2),Pt (4) 负极 H2(pH2) + 2OH - 2H2O +2e正极 HgO(s) + H2O +2e Hg(l) +2OH -电池反应 H2(pH2) + HgO(s) = Hg(l) + H2O(l)电池符号 Pt ,H2(pH2) | KOH(稀) | HgO(s),Hg(l)3工业上用铁屑加入硫酸铜溶液中以置换铜，试设计原电池；计算该反应在298.15K时的平衡常数，并说明此置换反应进行的完全程度。已知0.3402V，0.4402V。（答案：2.4231026）解： 电池符号为：）Fe(s) Fe2+ (a1)| Cu2+(a2)Cu(s) (因很大，故可以认为反应进行彻底。4试计算反应：2Fe3+ +2Br-2Fe2+Br2在298.15K下的标准平衡常数?（答案：1.0610-10）解： 将反应设计为原电池：-) Pt, Br2 | Br-(a1) | Fe3+-(a2), Fe2+(a3) | Pt (+查298.15K下标准电极电势顺序表得，5在298.15K时，测得下列电池的E为1.228VPt,H2()H2SO2(0.01molkg1)O2()，Pt已知f-285.83kJmol-1。试计算： 此电池的温度系数；设反应热在此温度范围内为常数，试求此电池在273.15K时的电动势。（答案：8.49310-4 VK-1；1.2492V）解： 负极 ： H2() 2H+(mH+ =20.01 molkg-1 ) + 2e正极 ： yO2() + 2H+( mH+ =20.01molkg-1) + 2e H2O(l) 电池反应： H2() + yO2() = H2O(l)（1）求电池的温度系数G = -2EF = -21.22896485 = -236967.16 Jmol-1-163.89 Jmol-1k-1(2) 求电动势-zEF = G = H TS = H -= (-285.83) - 273.15296485(-8.4910-4)10-3 = -241.06 kJmol -16已知；。求。在298.15K时，铜粉与含0.01molkg-1的CuSO2溶液混合，试计算平衡时Cu+离子浓度?（答案：0.158V；4.4210-5）解： (1) Cu2+ + 2e = Cu (2) Cu+ + e = Cu (3) Cu2+ +e = Cu+ 因(1) - (2) = (3)，故，即Cu粉与 CuSO4溶液混合时，可能发生下述反应Cu2+ + Cu = 2Cu+0.01 00.01-x 2x取m=1.0molkg-17在298.15K时，将金属铁片和镉片分别插入下列溶液之中构成原电池，何者为负极?(1) 溶液中Fe 2+及Cd2+的浓度均为0.1molkg-1；(2) 溶液中含Fe2+为0.1molkg-1，含Cd2+为0.0036 molkg-1。 （答案：（1）铁；（2）镉）解：设溶液中各离子的活度系数均为1，m=1.0molkg-1(1) 计算 Fe及Cd的电极电势Fe2+ (m1 =0.1 molkg-1) + 2e Fe(s)Cd2+( m2 =0.01molkg-1) + 2e Cd(s)在因为 ，所以此溶液中铁为负极(2) 在此溶液中，仍为0.4698V因为，故在此溶液中金属镉为负极。8已知298.15K时-0.1263V，PbSO2的活度积Ksp1.6610-8，试求 （答案：0.3564V）解： （1） Pb2+ (a1) + 2e Pb (2) PbSO4 Pb2+ (a1) + (a2) (1) + (2) = (3)： PbSO4 +2e Pb + (a2) 故 9在298.15K 时，浓度为0.1molkg-1或0.01molkg-1的AgNO3溶液中Ag+离子的平均迁移数为0.467。试计算下列电池在298.15K时的电动势及电池(2)的液体接界电势。(1) AgAgNO3(0.01molkg1，0.892)AgNO3(0.1molkg1，0.733Ag；(2) AgAgNO3(0.01molkg1，0.892)AgNO3(0.1molkg1，0.733Ag（答案：0.054；0.058V）解： 对1-1价型的电解质溶液而言：m = mi = m ，电池（1） 正极反应：Ag+ (a2) + e Ag 负极反应：Ag Ag+ (a1) + e电池反应：AgNO3(a2) = AgNO3(a1)电池（2）为有迁移的浓差电池，对正离子可逆，故用扩 0.0577 - 0.0541 = 0.0036V10 在298.15K时，测得下列电极反应的。Ag(NH3)+2 + e = Ag + 2NH3已知银的 ，求银氨配离子的不稳定常数。（答案：6.14610-8）解：Ag(NH3)+2 + e = Ag + 2NH3 Ag+e = Ag (1) - (2) 得： Ag(NH3)2+ = Ag+ + 2NH311试用两种方法求下列原电池的电动势Zn(s)ZnCl2(0.1molkg-1)Cl2(101325Pa),Pt（答案：E+=0.7948V；E-=1.402V；2.197V）解：设溶液中各离子的活度系数均为1第一法，现分别计算电极电势：负极：Zn(s) Zn2+(a1) + 2e正极： Cl2 + 2e 2Cl -(a2)E = 第二法，先写出电池反应，然后直接求此电池的电动势：Zn(s) + Cl2(p) = Zn2+(0.1 molkg-1) + 2Cl-(0.2 molkg-1)12某水溶液中约含0.01molkg-1 CdSO2、0.01molkg-1ZnSO4和0.5 molkg-1 H2SO4，在此溶液中插入两支铂电极，在极低电流密度下进行