第八章 电解质溶液习题解答

1、第八章 习题解答1、在300K和100kPa压力下，用惰性电极电解水以制备氢气。设所用直流电的强度为5A，电流效率为100%。来电解稀H2SO4溶液，如欲获得1m3氢气，须通电多少时间？如欲获得1m3氧气，须通电多少时间？已知在该温度下水的饱合蒸气压为3565Pa。解 电解时放出气体的压力为 p=(100000-3565)Pa=96435Pa1m3气体的物质的量为 氢气在阴极放出，电极反应为 2H+2eH2(g)根据法拉第定律，It=zF=(nB/B)·zF， t=(nB/BI)·zF放氢时，z=2，。氧气在阳极放出，电极反应为 2H2O-4eO2(g)+4H+ 放氧时，z

2、=4，。2、用电解NaCl水溶液的方法制备NaOH，在通电一段时间后，得到了浓度为1.0mol·dm-3的NaOH溶液0.6dm3，在与之串联的铜库仑计中析出了30.4g的Cu(s)。试计算该电解池的电流效率。解 析出Cu(s)的反应为Cu2+2eCu电解NaCl水溶液制备NaOH的反应为阴极上的反应 2H2O+2e2OH-+H2(g)阳极上的反应 2Cl-2eCl2(g)电解总反应为 2H2O+2NaClCl2(g)+H2(g)+ 2NaOH即铜库仑计中若析出1molCu(s)，则理论上在电解池中可得到2 mol的NaOH。30.4g/63.54g·mol-1=0.478

3、mol，理论上可得到0.956 mol的NaOH，实际只得到了0.6mol的NaOH，所以电流效率为(0.6mol/0.956 mol)×100%=62.76%4、在298K时用Ag+AgCl为电极来电解KCl水溶液，通电前溶液中KCl的质量分数为w(KCl)=1.4941×10-3，通电后在质量为120.99g的阴极部溶液中w(KCl)=1.9404×10-3。串联在电路中的银库仑计有160.24mg的Ag(s)沉积出来，求K+和Cl的迁移数。解 通电后K+自阳极部迁入阴极部，总质量为120.99g的阴极部溶液中KCl的质量和H2O的质量分别为： m(KCl)=

4、 120.99g×1.9404×10-3=0.2348g m(H2O)=(120.99-0.2348)g=120.76g 计算通电前在120.76g水中含KCl的物质的量： 在电极上K+不发生反应， 5、在298K时电解用作电极的Pb(NO3)2溶液，该溶液的浓度为每1000g水中含有Pb(NO3)216.64 g，当与电解池串联的银库仑计中有0.1658g银沉积后就停止通电。阳极部溶液质量为62.50g，经分析含有Pb(NO3)21.151 g，计算Pb2+的迁移数。解 阳极反应为 Pb(s)-2ePb2+ 阳极部水的质量为 62.50g-1.151g=61.349g阳极

5、部Pb2+的物质的量在通电前后分别为通电后生成Pb2+的物质的量Pb2+迁移出阳极区的物质的量9、在298K时，毛细管中注入浓度为33.27×10-3mol·dm-3的GdCl3水溶液，再在其上小心地注入浓度为7.3×10-2mol·dm-3的LiCl水溶液，使其间有明显的分界面，然后通过5.594mA的电流，历时3976s后，界面向下移动的距离相当于1.002×10-3dm-3溶液在管中所占的长度，求Gd3+离子的迁移数。解 发生反应生成Gd3+离子的物质的量，反应为Gd-3eGd3+ 13、298K时在某电导池中盛有浓度为0.01mol&#

6、183;dm-3的KCl水溶液，测的电阻R为484.0。当盛以不同浓度c的NaCl水溶液时测得数据如下：c/(mol·dm-3)0.00050.00100.00200.0050R/10910549427721128.9已知298K时0.01mol·dm-3的KCl水溶液的电导率为0.1412S·m-1，试求（1） NaCl水溶液在不同浓度时的摩尔电导率m。（2） 以m对作图 ，求NaCl的。解 （1）首先从已知条件计算出电导池常数Kcell=/G=R=(0.1412S·m-1)×(484.0)=68.34 m-1 接下来从Kcell及所测得的电

7、阻值R计算不同浓度c时的电导率数值，然后再从电导率及浓度数值计算相应的摩尔电导率，计算公式和所的结果如下 ； c/(mol·dm-3)/（S·m-1）m/（S·m2·mol-1）/(mol·dm-3)1/20.00050.0062640.012530.022360.00100.012440.012440.031620.00200.024650.012330.044720.00500.060540.012110.07071(2) 以m对作图以m对作图(如右)得一直线，把直线外推到c0时，得截距0.01273 S·m2·mol-

8、1。根据公式可知此截距就是的值。即(NaCl)=0.01273 S·m2·mol-115、298K时测得SrSO4饱和水溶液的电导率为1.482×10-2S·m-1，该温度时水的电导率为1.5×10-4S·m-1。试计算在该条件下SrSO4在水中的溶解度。解 SrSO4是一种难溶盐 (SrSO4)=(溶液)-(H2O)=( 1.482×10-2-1.5×10-4)S·m-1 =1.467×10-2 S·m-1 (SrSO4)=(Sr2+)+(SO42-) =(5.946+7.98)&#

9、215;10-3 S·m2·mol-1 =1.393×10-2 S·m2·mol-1 (SrSO4)=2(SrSO4) =2×1.393×10-2 S·m2·mol-1 =2.786×10-2 S·m2·mol-1 =0.5266mol·m-3 =5.266×10-4 mol·dm-3 由于溶液浓度很稀，溶液的密度与溶剂的密度近似相等，所以c(SrSO4)m(SrSO4)=5.266×10-4 mol·kg-1S= m(SrS

10、O4)×M(SrSO4) =5.266×10-4 mol·kg-1×183.7×10-4 kg·mol 1 =9.67×10-517、291K时，纯水的电导率为3.8×10-6 S·m-1。H2O可以部分电离成H+和OH并达到平衡。求该温度下，H2O的摩尔电导率、离解度和H+离子浓度。已知这时水的密度为998.6kg·m-3。解 (H2O)=( H+)+( OH) =(3.498+1.98)×10-2 S·m2·mol-1=5.478×10-2 S

11、3;m2·mol-1 =6.86×10-11 S·m2·mol-1=(6.86×10-11 S·m2·mol-1)/( 5.478×10-2 S·m2·mol-1) =1.252×10-9 =6.94×10-8mol·dm-3。18、根据如下数据，求H2O(l)在298K时解离成H+和OH-并达到平衡时的解离度和离子积常数。已知298K时，纯水的电导率为(H2O)=5.5×10-6S·m-1,，水的密度为997.09kg·m-3。解 (

12、H2O)=( H+)+( OH)=(3.498+1.98)×10-2 S·m2·mol-1=5.478×10-2 S·m2·mol-1=9.94×10-11 S·m2·mol-1=(9.94×10-11 S·m2·mol-1)/( 5.478×10-2 S·m2·mol-1)=1.815×10-9=1.004×10-7mol·dm-3。19、在298K时，浓度为0.01 mol·dm-3的CH3COOH溶液

13、在某电导池中测得电阻为2220，已知该电导池常数为36.7m-1。试求在该条件下CH3COOH的解离度和解离平衡常数。解 =1.65×10-3 S·m2·mol-1 =3.907×10-2 S·m2·mol-1=(1.65×10-3 S·m2·mol-1)/( 3.907×10-2 S·m2·mol-1) =0.0422。24、分别计算下列各溶液的离子强度(1)0. 025mol·kg-1的NaCl的溶液；(2)0. 025mol·kg-1的CuSO4的溶

14、液；(3)0. 025mol·kg-1的LaCl3的溶液；(4) NaCl和LaCl3的浓度都为0.025mol·kg-1的混合溶液。解 根据公式，代入计算即可(1) (2) (3) (4) 25、分别计算下列两个溶液的离子平均质量摩尔浓度、离子平均活度以及电解质的活度。(1) 0.01mol·kg-1的K3Fe(CN)6();(2) 0.1mol·kg-1的CdCl2()。解 (1) (2) 26、有下列不同类型的电解质：(1)HCl；(2) MgCl2；(3)CuSO4；(4)LaCl3和(5)Al2(SO4)3，设它们都是强电解质，当它们的溶液浓度

15、分别都是0.025mol·kg-1时，试计算各种溶液的(1) 离子强度I；(2) 离子平均质量摩尔浓度；(3) 用公式计算离子平均活度因子；(4) 计算电解质的离子平均活度和电解质的活度aB。解 (1)代入公式得（或按表8.10以I=km计算）HCl ：11价，k=1，I=0.025 mol·kg-1; MgCl2：21价，k=3， I=0.075 mol·kg-1;CuSO4：22价，k=4，I=0.1 mol·kg-1; LaCl3：31价，k=6， I=0.15 mol·kg-1; Al2(SO4)3：32价，k=15，I=0.375 m

16、ol·kg-1。(2) 代入公式得（或按下表计算）M+1M2+1M3+1HCl ：=1，=1，=0.025 mol·kg-1; MgCl2：=1，=2，=0.0397 mol·kg-1; CuSO4： =1，=1，=0.025 mol·kg-1; LaCl3： =1，=3，=0.0570 mol·kg-1; Al2(SO4)3： =2，=3，=0.0638 mol·kg-1;(3)使用公式计算，298K时A=0.509(mol·kg-1)-1/2,HCl ：MgCl2：CuSO4：LaCl3：Al2(SO4)3：(4) 使用

17、公式，HCl ：=0.831×0.025=2.078×10-2；aB=(2.078×10-2)2=4.3×10-4MgCl2：=0.526×0.0397=2.088×10-2；aB=(2.088×10-2)3=9.1×10-6CuSO4：=0.227×0.025=5.675×10-3；aB=(5.675×10-3)2=3.2×10-5LaCl3：=0.256×0.057=1.459×10-2；aB=(1.459×10-2)4=4.5×10-8Al2(SO4)3：=0.013×0.0638=8.294×10-4。aB=(8.