物理化学第五版下册习题答案解答

1、精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 第七章第七章 电化学电化学7.1 用铂电极电解 CuCl2溶液。通过的电流为 20A，经过 15min 后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的 Cu?（2）在的 27，100kPa 下阳极上能析出多少体积的的 Cl2（g）？解：电极反应为：阴极：Cu2+ + 2e- Cu 阳极： 2Cl- 2e- Cl2（g）则：z= 2根据：Q = nzF=It220 15Cu9.326 10 mol2 96500ItnzF因此：m（Cu）=n（Cu） M（Cu）= 9.32610-263.546 =5.927g又因为：n（Cu）= n（Cl2） pV（Cl2）=

2、 n（Cl2）RT因此：3223Cl0.09326 8.314 300Cl2.326dm100 10nRTVp7.2 用 Pb（s）电极电解 PbNO3溶液。已知溶液浓度为 1g 水中含有 PbNO31.6610-2g。通电一定时间后，测得与电解池串联的银库仑计中有 0.1658g 的银沉积。阳极区的溶液质量为 62.50g，其中含有 PbNO31.151g，计算 Pb2+的迁移数。解法 1：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。显然阳极区溶液中 Pb2+的总量的改变如下：n电解后(Pb2+)= n电解前(Pb2+)+ n电解(Pb2+)- n迁移(Pb2+)12121212则

3、：n迁移(Pb2+)= n电解前(Pb2+)+ n电解(Pb2+)- n电解后(Pb2+)12121212n电解(Pb2+)= n电解(Ag) = 123Ag0.16581.537 10 molAg107.9mM223162.50 1.1511.66 10(Pb ) 6.150 10 mol12331.22n电2311.151(Pb ) 6.950 10 mol12331.22n电n迁移(Pb2+)=6.15010-3+1.53710-3-6.95010-3=7.35810-4mol12精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业242321Pb7.358 102Pb0.47911.537 10

4、(Pb )2ntn=迁电解法 2：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。显然阳极区溶液中的总量的改变如下：3NOn电解后()= n电解前() + n迁移()3NO3NO3NO则：n迁移()=n电解后()- n电解前()3NO3NO3NOn电解后()=3NO2311.151(Pb ) 6.950 10 mol12331.22n电n电解前()=3NO223162.50 1.1511.66 10(Pb ) 6.150 10 mol12331.22n电n迁移() = 6.95010-3-6.15010-3 = 8.0010-4mol3NO4333NO8.0 10NO0.5211.537

5、 10ntn=迁电则： t（Pb2+）= 1 - t（）= 1 0.521 = 0.4793NO7.3 用银电极电解 AgNO3溶液。通电一定时间后，测知在阴极上析出0.078g 的 Ag，并知阳极区溶液中 23.376g，其中含 AgNO30.236g。已知通电前溶液浓度为 1kg 水中溶有 7.39gAgNO3。求 Ag+和迁移数。3NO解法 1：解法 1：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。显然阳极区溶液中 Ag+的总量的改变如。n电解后(Ag+)= n电解前(Ag+)+ n电解(Ag+)- n迁移(Ag+)则：n迁移(Ag+)= n电解前(Ag+)+ n电解(Ag+)

6、- n电解后(Ag+)n电解(Ag+)=4Ag0.0787.229 10 molAg107.9mM3323.3760.2367.39 10(Ag ) 1.007 10 mol169.87n电30.236(Ag ) 1.389 10 mol169.87n电精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业n迁移(Ag+) = 1.00710-3+7.22910-4-1.38910-3=3.40310-4mol44Ag3.403 10Ag0.477.229 10ntn=迁电则：t（）= 1 - t（Ag+）= 1 0.471 = 0.533NO解法 2：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）

7、。显然阳极区溶液中的总量的改变如下：3NOn电解后()= n电解前() + n迁移()3NO3NO3NO则：n迁移()=n电解后()- n电解前()3NO3NO3NOn电解后()=3NO30.236(Ag ) 1.389 10 mol169.87n电n电解前()=3NO3323.3760.2367.39 10(Ag ) 1.007 10 mol169.87n电n迁移() = 1.38910-3-1.00710-3 = 3.82010-4mol3NOn电解(Ag+)=4Ag0.0787.229 10 molAg107.9mM4334NO3.820 10NO0.537.229 10ntn=迁电则：

8、 t（Ag+）= 1 - t（）= 1 0.528 = 0.473NO7.4 在一个细管中，于 0.3327moldm-3的 GdCl3溶液的上面放入0.073moldm-3的 LiCl 溶液，使它们之间有一个明显的界面。令 5.594mA 的电流直上而下通过该管，界面不断向下移动，并且一直是很清晰的。3976s 以后，界面在管内向下移动的距离相当于 1.002cm-3的溶液在管中所占的长度。计算在实验温度 25下，GdCl3溶液中的 t（Gd3+）和 t（Cl-）。解：此为用界面移动法测量离子迁移数。1.002cm-3溶液中所含 Gd3+的物质的量为：n（Gd3+）= cV= 0.03327

9、1.00210-3 = 3.333710-5mol所以 Gd3+和 Cl-的的迁移数分别为：33533(Ge )(Ge )3.3337 103 96500(Ge )0.4345.594 103976QnzFtQIt 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业t（Cl-）= 1 - t（Gd3+）= 1 -0.434 = 0.5667.5 已知 25时 0.02moldm-3KCl 溶液的电导率为 0.2768Sm-1。一电导池中充以此溶液，在 25时测得其电阻为 453W。在同一电导池中装入同样体积的质量浓度为 0.555 moldm-3的 CaCl2溶液，测得电阻为 1050W。计算（1）电

10、导池系数；（2）CaCl2溶液的电导率；（3）CaCl2溶液的摩尔电导率。解：（1）电导池系数为 cellcellcellKK GKRR则： Kcell= 0.2768453 = 125.4m-1（2）CaCl2溶液的电导率1cell125.40.1994S m1050KR（3）CaCl2溶液的摩尔电导率21m30.1194 110.9830.02388S mmol0.555 10c7.6.已知 25时，。试计21m4NH Cl0.012625S mmol4NHt=0.4907算及。m4NHmCl解：离子的无限稀释电导率和电迁移数有以下关系4m4321m4NHNH Cl0.4907 0.012

11、625NH6.195 10 S mmol1tm4321mClNH Cl1 0.49070.012625Cl6.430 10 S mmol1t或 mm +m -m +mmmtt -精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业=-= 0.-6.19510-3 = 6.43010-3Sm2mol-1mClm4NH Clm4NH7.7 25将电导率为 0.14Sm-1的 KCl 溶液装入一电导池中，测得其电阻为525W。在同一电导池中装入 0.1 moldm-3的 NH3H2O 溶液，测得电阻为2030W。利用表 7.3.2 中的数据计算 NH3H2O 的解离度及解离常熟。K解：查表知 NH3H2O 无

12、限稀释摩尔电导率为m32m4mNHH ONHOH= 73.510-4+19810-4 =271.510-4Sm2mol-1 m3232m3232m32cell3232m323232m324NHH ONHH ONHH ONHH ONHH ONHH O(KCl(KClNHH ONHH ONHH ONHH ONHH O0.141 5250.1 1000 2030 271.5 100.01344acK GRccR2225430.013440.11.834 1011 0.013NHOHNHH O441Kcccccaca cc7.8 25 时水的电导率为 5.510-6 Sm-1，密度为 997.0kgm

13、-2。H2O 中存在下列平衡：H2O H+ OH-，计算此时 H2O 的摩尔电导率、解离度和H+的浓度。已知：(H+) = 349.6510-4Sm2mol-1，(OH-) = 198.010-4Sm2mol-1。mm解：22m2222(H O)(H O)(H O)(H O)(H O) /(H O)kkcM6112135.5 109.93 10S mmol997.09 10 /18 m2m2+m2mm11219421H OH O=H OH+OH9.929 10S mmol =1.813 103.49.65+198.010 S mmol97322997(H )(H O) /(H O)1.813

14、101.004 10 mol md18ccaMa精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业7.9 已知 25 时水的离子积 Kw=1.00810-14，NaOH、HCl 和 NaCl 的分m别等于 0. Sm2mol-1，0. Sm2mol-1和 0. Sm2mol-1。（1）求 25时纯水的电导率；（2）利用该纯水配制 AgBr 饱和水溶液，测得溶液的电导率（溶液）= 1.66410-5 Sm-1，求 AgBr（s）在纯水中的溶解度。已知：（Ag+）= 61.910-4Sm2mol-1，（Br-）=78.110-4Sm2mol-1。mm 解：（1）水的无限稀释摩尔电导率为 m2mmm21H

15、OOH -=0.042616+0.024811-0.012645=0.HClNaNaCl054777S mmol 纯水的电导率 2ww(OH )(H ) cccaKcaK cccc，即：m2mm222H OH OH O =H O=ca 即有：2m2143-61wH OH O1.008 101 100.0547775.500 10 S mK c （2）（溶液）=（AgBr）+（H2O）即：（AgBr）=（溶液）-（H2O） =1.66410-5 5.50010-6 = 1.11410-5 Sm-1mmmm-4-4-221+-=61.9 10 +78.1 10 =1.40 10 S mmoAgBr

16、AgBrAgBrl5432mm1.11AgBrAgBrAgBrAgBr4 10=7.957 10 mol m1.40 10cc = 7.10 应用德拜-休克尔极限公式计算 25时 0.002molkg-1CaCl2溶液中（Ca2+）、（Cl-）和 。 解：离子强度精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 B2122B110.00220.00m2210.006kg22olIb z 根据： 2+lg=-lg=-iiAzIAz zI 即有：222lgCa=-0.006=-0.1577Ca=0.69950.5092 2-lgCl =-10.006=-0.03943Cl =0.91320.509+lg

17、=-0.509210.0060.07885=0.8340Az zI 7.11 现有 25时，0.01molkg-1BaCl2溶液。计算溶液的离子强度 I 以及BaCl2的平均离子活度因子 和平均离子活度。 解：离子强度 B2122B110.01 20.01m210.03kg22olIb z 根据： +lg=-=-0.5092-10.03=-0.1763=0.6663Az zI 1/32120.01 0.021.587 10kgmolbb b21.587 100.66630.010571bab7.12 25时碘酸钡 Ba(IO4)2在纯水中的溶解度为 5.4610-4moldm-3。假定可以应用

18、德拜-休克尔极限公式，试计算该盐在 0.01 moldm-3中 CaCl2溶液中的溶解度。解：先利用 25 时碘酸钡 Ba(IO4)2在纯水中的溶解度求该温度下其溶度积。 由于是稀溶液可近似看作 bBcB，因此，离子强度为 B2242-43B1115.46 1025.46 10211.638 10kg22molIb z 3+lg=-=-0.5092-11.638 10 =-0.04120=0.9095Az zI 33-42233-100sp45.46 10=BaIO4=40.9095=4.898 101bKaab 设在 0.01 moldm-3中 CaCl2溶液中 Ba(IO4)2的溶解度为，

19、则 B1222B110.01 20.01 21+63 0.01+kg22molIb zbb +lg=-=-0.5092-13 0.01Az zIb 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 3sp2233sp4=BaIO44KbbKaabb-10-434.898 104.966 10=4bbb 整理得到 -4lg=-1.76320.014.966 10/采用迭代法求解该方程得 =0.6563 所以在 0.01 moldm-3中 CaCl2溶液中 Ba(IO4)2的溶解度为 -10-4-4314.898 104.966 101=7.566 10kg40.6563molbbcBbB = 7.56

20、610-4moldm-3 7.13 电池 Pt|H2（101.325kPa）|HCl（0.10 molkg-1）|Hg2Cl2（s）|Hg 电动势 E 与温度 T 的关系为： 236=0.0694+1.881 10-2.9 10VKKETT（1）写出电池反应；（2）计算 25 时该反应的 rGm、rSm、rHm以及电池恒温可逆放电 F 时该反应过程的 Qr。（3）若反应在电池外在同样条件恒压进行，计算系统与环境交换的热。 解：（1）电池反应为 22211Hg +Hg Cls =Hg l +HCl aq22 （2）25 时 236=0.0694+1.881 10298.15-2.9 10298.

21、15=0.3724VE3641=1.881 10 -22.9 10298.151.517 10 V KpdEdT因此，rGm= -zEF = -1965000.3724 = -35.94 kJmol-1 4-11r1 96500 1.517 1014.64J molKpdESzFdT rHm =rGm +TrSm = -35.94 + 14.64298.1510-3 = -31.57 kJmol-1 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业Qr,m = TrSm = 4.36 kJmol-1 （3）Qp,m =rHm = -31.57 kJmol-1 7.14 25 时，电池 Zn|ZnCl

22、2（0.555 molkg-1）|AgCl（s）|Ag 的电动势 E = 1.015V。已知 E（Zn2+|Zn）=-0.7620V，E （Cl-|AgCl|Ag）=0.2222V，电池电动势的温度系数为：41=-4.02 10 V KpdEdT （1）写出电池反应；（2）计算反应的标准平衡常数 K ；（3）计算电池反应的可逆热 Qr,m；（4）求溶液中 ZnCl2的平均离子活度因子 。解：（1）电池反应为Zn（s）+ 2AgCl（s）= Zn2+ + 2Cl- + 2Ag（s）（2）rm=-lnGRTKzE F 即：20.22220.762096500ln76.638.314298.15zE

23、 FKRT K = 1.901033（3）r,mrm=pdEQTSzFTdT4-12965004.02 10298.1523.13kJ mol （4） 32230lnZnClln4bRTRTEEaaEzFzFb338.314298.150.55551.0150.22220.7620ln42965001 = 0.50997.15 甲烷燃烧过程可设计成燃料电池，当电解质微酸性溶液时，电极反应和电池反应分别为：阳极：CH4（g）+ 2H2O（l）= CO2（g）+ 8H+ + 8e-阴极：2 O2（g）+ 8H+ + 8e- = 2H2O（l）电池反应： CH4（g）+ 2 O2（g）= CO2（g

24、）+ 2H2O（l）精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业已知，25时有关物质的标准摩尔生成吉布斯函数为：fmG物质CH4（g）CO2（g）H2O（l）1fm/ kJ molG-50.72-394.359-237.129计算 25时该电池的标准电动势。解： rmBfmBBGG fm2fm2fm4fm21COg +2H Ol -CHg -2Og=-394.359+2-237.129 - -50.72=-817.897kJ molGGGG ，因为：rmGzE F 3rm817.897 10=-=1.0595V8 96500GEzF7.16 写出下列各电池的电池反应。应用表 7.7.1 的数据计

25、算 25 时各电池的电动势、各电池反应的摩尔 Gibbs 函数变及标准平衡常数，并指明的电池反应能否自发进行。（1）Pt|H2（100kPa）|HCl（a=0.8）|Cl2（100kPa）| Pt（2）Zn| Zn Cl2（a=0.6）|AgCl（s）|Ag（3）Cd| Cd 2+（a=0.01）Cl-（a=0.5）| Cl2（100kPa）| Pt解：（1）电池反应： H2（g）+ Cl2（g）= 2HCl228.314298.15lnHCl1.3579ln0.81.3636V296500RTEEazF-1rm=-2 1.363696500=-263.17kJ molGzEF rm=-lnG

26、RTKzE F 21.3579096500ln105.7268.314298.15zE FKRT K = 8.241045rm0GzE F （2）电池反应： Zn（s）+ 2AgCl（s）= ZnCl2 + 2Ag（s） 28.314298.15lnZnCl0.22216+0.7620ln0.60.9907V296500RTEEazF-1rm=-20.990796500=-191.20kJ molGzEF rm=-lnGRTKzE F 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业20.22213-0.762096500ln76.6268.314298.15zE FKRT K = 1.898103

27、3rm0G （3）电池反应： Cd（s）+ Cl2（g）= Cd 2+ + 2Cl- 22-2lnCdCl8.314298.151.3579+0.4032ln0.010.51.8381V296500RTEEaazF-1rm=-2 1.8381 96500=-354.75kJ molGzEF rm=-lnGRTKzE F 21.3579-0.403296500ln137.1198.314298.15zE FKRT K = 3.551059rm0G 7.17 应用表 7.4.1 的数据计算下列电池在 25 时的电动势。Cu| CuSO4 （b1=0.01molkg-1）CuSO4 （b2=0.1m

28、olkg-1）| Cu解：该电池为浓差电池，电池反应为CuSO4 （b2=0.1molkg-1） CuSO4 （b1=0.01molkg-1）查表知，（CuSO4，b1=0.01molkg-1）= 0.41（CuSO4，b2=0.1molkg-1）= 0.161424,1 1,22CuSOlnCuSO8.314298.150.41 0.01lnln0.01749V2965000.160.10aRTEEzFabRTbbzFb 7.18 电池 Pt|H2（100kPa）|HCl（b=0.10 molkg-1）|Cl2（100kPa）|Pt 在 25时电动势为 1.4881V，试计算 HCl 溶液中

29、 HCl 的平均离子活度因子。 解：该电池的电池反应为H2（g，100kPa）+ Cl2（g，100kPa）= 2HCl（b=0.10 molkg-1 ） 根据 Nernst 方程精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业22222HCllnlnHClH/Cl/8.314298.151.48811.3579lnHCl296500aRTRTEEEazFzFppppa 32223HCl6.29 101HCl=HCl =6.29 10=0.79310.10abbaaabb7.19 25时，实验测定电池 Pb| PbSO4（s）| H2SO4（0.01 molkg-1）| H2（g，p）| Pt 的电

30、动势为 0.1705V。已知 25时，（H2SO4，aq）=fmG（，aq）= -744.53kJmol-1，（PbSO4，s）= -813.0kJmol-1。fmG2-4SOfmG（1）写出上述电池的电极反应和电池反应；（2）求 25时的 E（| PbSO4|Pb） ；2-4SO（3）计算 0.01 molkg-1 H2SO4溶液的 a和 。解：（1）上述电池的电极反应和电池反应如下正极：2H+ + 2e- = H2（g，p）负极：Pb（s）+ - 2e- = PbSO4（s）2-4SO电池反应：H2SO4（0.01 molkg-1）+ Pb（s） = PbSO4（s）+ H2（g，p）（2

31、） rmBfmBBGG fm4fm2fm24fm1PbSOs +2Hg -H SOaq -Pbs=-813.0+0- -744.53 -0=-68.47kJ molGGGG ，因为：2-rm244=H H Pt -SO PbSO PbGzE Fz EEF 32-rm44-68.47 10SO PbSO Pb =-0.3548V296500GEzF（3）2232424H/H/ln=lnH SOH SOppppRTRTEEEzFazFa324100 /1008.314298.150.17050- -0.3548ln296500H SOa-324H SO=8.369 10a 2 _41/321/32

32、2-124HSOH SO=0.020.011.5874 10 mol kgbbb精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业-3422241=H SO=8.3694 10 =0.5271.H S5874 10Obabbab7.20 浓差电池 PbPbSO4（s）CdSO4（b1，1）CdSO4（b2，2）PbSO4（s）Pb，其中 b1=0.2 molkg-1，1=0.1；b2=0.02 molkg-1，2=0.32，已知在两液体接界处 Cd2+离子的迁移数的平均值为 t（Cd2+）=0.37。（1）写出电池反应；（2）计算 25 C 时液体接界电势 E(液界)及电池电动势 E；解：电池反应Cd

33、SO4（a，1） CdSO4（a，2） 由 7.7.6 式 12=lnaRTEttzFa,213,1,2,20.20.02=0.10.02=0.326.4 1011bbaabb1338.314298.150.02= 0.370.63ln3.805 102965006.4 10EV 电池电动势1112223+=ln+ln=2ln8.314298.150.02=20.37ln0.010832965006.4 10aaaRTRTRTEEEtttzFazFazFaV浓7.21 为了确定亚汞离子在水溶液中是以 Hg+ 还是以形式存在，涉及了2+2Hg如下电池-3-333-3-3HNO 0.1mol dm

34、HNO 0.1mol dmHgHg0.263mol dm2.63mol dm测得在 18 时的 E = 29 mV，求亚汞离子的形式。 解：设硝酸亚汞的存在形式为，则电池反应为2+2Hg313232232232323123222NONOHgNOHgNO2NONOHgNOHgNOaaaa 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业电池电动势为22312322132232NOHgNO-lnNOHgNOaaRTEzFaa作为估算，可以取123213231232HgNONONOHgNOcaaac 。22322232HgNOHgNOcac22312322132232NOHgNO-lnNOHgNO8.31

35、4291.150.263=-ln=29mV2965002.63aaRTEzFaa所以硝酸亚汞的存在形式为。2+2Hg7.22 电池 PtH2（g，100kPa）待测 pH 的溶液1moldm-3KClHg2Cl2（s）Hg，在 25时测得电池电动势 E=0.664V，试计算待测溶液的pH。解：电极及电池反应为阳极：H2（g，100kPa）- 2e- = 2H+阴极：Hg2Cl2（s）+ 2e- = 2 Hg（l）+ 2 Cl-电池反应：H2（g，100kPa）+ ：Hg2Cl2（s）= 2 Hg（l）+ 2H+ + 2 Cl- 查表知（表 7.8.1），在所给条件下甘汞电极的电极电势为，则：

36、2222HClln=0.2799lnHH/aaRTRTEEazFzFpp 28.314298.150.664=0.2799lnH296500aa（H+）= 3.2110-7 pH=lg a（H+）= lg3.2110-7 = 6.497.23 在电池 PtH2（g，100kPa）HI 溶液（a=1）I2（s）Pt 中，进行如下电池反应：（1）H2 （g，100kPa）+ I2 （s）2HI（a=1） （2）H2（g，p） + I2（s） HI（aq,a=1） 1212精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业应用表 7.7.1 的数据计算两个电池反应的E、和 K。rmG解：（1）电池反应为 H

37、2 （g，100kPa）+ I2 （s）2HI（a=1）时，电池反应处于标准态，即有： E = EI-（a=1）I2Pt- EH+（a=1）H2（g，100kPa）Pt= EI-溶液（a=1）I2（s）Pt= 0.5353V 1rm1=20.5353 96500103.31kJ molGzE F 18rm1033101exp()exp1.26 108.314298.15GKRT（2）电动势值不变，因为电动势是电池的性质，与电池反应的写法无关， E= 0.5353V Gibbs 自由能的变化值降低一半，因为反应进度都是 1 mol ，但发生反应的物质的量少了一半，即 1rmrm1(2)(1)51

38、.66 kJ mol2GG 根据平衡常数与 Gibbs 自由能变化值的关系， 1118922(2)(1)1.26 101.12 10KK7.24 将下列反应设计成原电池，并应用表 7.7.的数据计算 25 时电池反应的和 K 。rmG（1）2Ag + + H2 （g）= 2 Ag + 2H+（2）Cd + Cu2+ = Cd2+ + Cu（3）Sn2+ + Pb2+ = Sn4+ + Pb（4）2Cu+ = Cu2+ + Cu解：（1）PtH2（g，100kPa）H+（a=1）Ag +（a=1）AgE（1） = E（右）- E（左）= 0.7994V 1rm11=20.799496500154

39、.28kJ molGzEF rm27120.7994965001exp()exp1.07 108.314298.15GKRT（2）CdCd2+（a=1）Cu2+（a=1）Cu同理可求：E（2） = E（右）- E（左）=0.3417-（-0.4032）=0.7449V精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 1rm22=20.744996500143.76kJ molGzEF rm25220.7449965002exp()exp1.54 108.314298.15GKRT（3）PtSn2+（a=1） ，Sn4+（a=1）Pb2+（a=1）Pb同理可求：E（3） = E（右）- E（左）= -

40、0.1264 0.151 = -0.2774V 1rm33=2-0.27719650053.54kJ molGzEF rm-1032-0.2774965003exp()exp4.17 108.314298.15GKRT（4）PtCu+ （a=1） ，Cu 2+（a=1）Cu +（a=1）Cu同理可求：E（4） = E（右）- E（左）= 0.521 0.153 = 0.368V 1rm44=20.368 96500-35.51kJ molGzEF rm6420.368 965004exp()exp1.67 108.314298.15GKRT7.25 将反应 Ag（s） + Cl2 （g）= A

41、gCl（s）设计成原电池，已知在1225时，1fm(AgCls)=-127.07kJ molH，1fm(AgCls)=-109.79kJ molG，标准电极电势 E（Ag +Ag）= 0.7994V，E（Cl-Cl2（g）Pt）=1.3579V。（1）写出电极反应和电池图示；（2）求 25时电池可逆放电 2F 电荷量时的热 Qr；（3）求 25时 AgCl 的活度积。解：（1）电极反应和电池图示如下：阳极：Ag（s）+ Cl- - e- = AgCl（s） 阴极：Cl2 （g）+ e- = Cl-12电池图示：Ag|AgCl（s）|Cl- a（Cl-）|Cl2（g，）|Ptp同理 rmBfmB

42、fmfm2fm1B1AgCls -CIg -Ags2=-109.79kJ molGGGGG （2） ，同理可求：1rmfm=(AgCls)=-127.07kJ molHH，rmrmrm-GHTS 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业3-11rmrmrm127.07109.7910-=57.96J molK298.15HGST Qr = n T= 2298.15（-57.96）= -34.56kJ rmS（3）3rmrm109.79 10=-1.1377V1 96500GGzE FEzF E = E（右）- E（左）= 1.3579 E（Cl-AgCl（s） Ag ）E（Cl-AgCl（s

43、） Ag ）= 1.3579 1.1378 = 0.2201V解法 1：设计原电池：AgAg +Cl-AgCl（s） Ag电池反应：AgCl（s） Ag + + Cl- spClAgClsAgAgAg -lnAgCl=AgAg -lnAgClRTEEaazFRTEKzFsp8.314298.150.22010.7994-lnAgCl1 96500K-10spAgCl =1.61 10K解法 2：根据能斯特方程：ClAgClsAgAgAglnAgRTEEazF _spspg l =glg=g l /lKaaaKaACA C AAC C则：_spClAgClsAgAgAglng l /lRTEEK

44、azFAC Csp8.314298.150.22010.7994lng l / 11 96500KAC -10spAgCl =1.61 10K7.26 25时，电池 PtH2（g，100kPa）H2SO4（b）Ag2 SO4（s）Ag的标准电动势 E=0.627V。已知 E（Ag +Ag）= 0.7994V。（1）写出电极反应和电池反应；（2）25时实验测得 H2SO4浓度为 b 时，上述电池的电动势为 0.623V。已知此 H2SO4溶液的离子平均活度因子 = 0.7，求 b 为多少；（3）计算 Ag2 SO4（s）的活度积。spK解：（1）电极反应和电池反应如下：精选优质文档-倾情为你奉上

45、专心-专注-专业阳极：H2（g，100kPa）- 2e- = 2H+阴极：Ag2 SO4（s）+ 2e- = 2Ag（s）+ 2-4SO电池反应：H2（g，100kPa）+ Ag2 SO4（s）= 2Ag（s）+ 2H+ + 2-4SO（2）E = E（右）- E（左）= E（Ag2 SO4（s）Ag）- EH+ |H2（g）|Pt2-4SO即：E（Ag2 SO4（s）Ag）= 0.627V2-4SO 22224422HSOHSOlnln=-lnH/H/aaaaRTRTEEEEzFzFpppp 322334HSO=4baaabbb则：3-ln4RTbEEEzFb38.314298.150.70

46、.6230.627-ln42965001bb = 0.9984 molkg-1（3）2-424SOAg SOsAgAgAglnAgRTEEazF 22-2-sp244sp244Ag SO =gSOg=Ag SO/SOKaaaKaA A 2-2-424sp244SOAg SOsAgAgAglnAg SO/SORTEEKazF sp248.314298.150.6270.7994lnAg SO/ 1296500K 6sp24Ag SO=1.48110K7.27 （1）已知 25时，H2O（l）的标准摩尔生成焓和标准摩尔生成吉布斯函数分别为-285.83 kJmol -1和-237.129 kJmo

47、l -1。计算在氢-氧燃料电池中进行下列反应时电池的电动势及其温度系数， 2221Hg 100kPa +Og 100kPaH O l2（2）应用表 7.7.1 的数据计算上述电池的电动势。解：（1） rmBfmBBGG1fm2fm2fm21H Ol -g -g =-237.129kJ mol2GGG ，O，H，精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业同理同理可求：1rmfm2=(H Ol)=-285.83kJ molHH，3rmrm237.129 10=-1.229Vz296500GGzE FEF rmrmrm-GHTS 3-11rmrmrm285.83237.12910-=-163.344

48、J molK298.15HGST rm=pdESzFdT即：41rm163.344=-=-8.56 10 V K296500pSdEdTzF（3）设计原电池为：PtH2（g，100kPa）H+（a=1）O2（g，100kPa）Pt E = E（右）- E（左）= EOH- |O2（g，p）|Pt- EH+ |H2（g，p）|Pt= 1.229V7.28 已知 25 时 E（Fe3+ | Fe）= -0.036V，E（Fe3+， Fe2+）=0.770V。试计算 25 C 时电极 Fe2+ | Fe 的标准电极电势 E（Fe2+ | Fe） 。 解：上述各电极的电极反应分别为Fe3+ + 3e-

49、 = Fe （1）Fe3+ + e- = Fe2+ （2）Fe2+ + 2e- = Fe （3）显然，（3）=（1）-（2） ，因此 rmrmrm31 -2GGG 2332-2Fe| Fe-3Fe| FeFe| FeEFEFEF33223Fe| FeFe| FeFe| Fe230.0360.77020.439VEEE 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业7.29 已知 25 时 AgBr 的溶度积，E（Ag +Ag）= 13sp4.88 10K0.7994V，E（Br-Br 2（g）Pt）=1.006V。试计算 25时。 （1）银-溴化银电极的标准电极电势 E（Br-Ag Br（s） A

50、g ） ； （2）Ag Br（s）的标准生成吉布斯函数。 解：（1）设计电池 AgAg+Br-Ag Br（s） Ag，电池反应为Ag Br（s） Ag+ + Br-根据 Nernst 方程 sp=BrAg BrsAg -AgAg -lnAg BrRTE EEKF沉淀反应平衡时 E=0，所以sp13BrAg BrsAg =AgAg +lnAg Br8.314298.150.7994ln4.88 10965000.0712VRTEEKF（2）设计电池设计电池 AgAg Br（s）Br- Br2（l） Pt，电池反应为Ag（s）+ Br2（l）=Ag Br（s）12 该反应为 Ag Br（s）的生成

51、反应， 1rm-11.0660.07129650096.0kJ molGzE F 7.30 25 时用铂电极电解 1moldm -3的 H2SO4。（1）计算理论分解电压；（2）若两电极面积均为 1cm3，电解液电阻为 100，H2（g）和 O2（g）的超电势 与电流密度的关系分别为：22Hg0.4720.118lgVA cmJ22Og1.0620.118lgVA cmJ问当通过的电流为 1 mA 时，外加电压为若干。解：（1）电解 H2SO4溶液将形成电池：PtH2（g，100kPa）H+（a=1）O2（g，100kPa）Pt该电池的电动势 1.229 V 即为 H2SO4的理论分解电压。

52、（2）计算得到 H2（g）和 O2（g）的超电势 分别为-32Hg0.4720.118lg1 10 =0.1180V精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业-32Og1.0620.118lg1 10 =0.7080V电解质溶液电压降：10-3 100 = 0.1 V因此外加电压为：1.229 + 0.1 + 0.7080 + 0.1180 = 2.155V精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业第十章第十章 界面现象界面现象10.1 请回答下列问题：（1）常见的亚稳定状态有哪些？为什么会产生亚稳定状态？如何防止亚稳定状态的产生？解：常见的亚稳定状态有：过饱和蒸汽、过热或过冷液体和过饱和溶液

53、等。产生亚稳定状态的原因是新相种子难生成。如在蒸气冷凝、液体凝固和沸腾以及溶液结晶等过程中，由于要从无到有生产新相，故而最初生成的新相，故而最初生成的新相的颗粒是极其微小的，其表面积和吉布斯函数都很大，因此在系统中产生新相极其困难，进而会产生过饱和蒸气、过热或过冷液体和过饱和溶液等这些亚稳定状态，为防止亚稳定态的产生，可预先在系统中加入少量将要产生的新相种子。（2）在一个封闭的钟罩内，有大小不等的两个球形液滴，问长时间恒温放置后，会出现什么现象？解：若钟罩内还有该液体的蒸气存在，则长时间恒温放置后，出现大液滴越来越大，小液滴越来越小，并不在变化为止。其原因在于一定温度下，液滴的半径不同，其对应

54、的饱和蒸汽压不同，液滴越小，其对应的饱和蒸汽压越大。当钟罩内液体的蒸汽压达到大液滴的饱和蒸汽压时。该蒸汽压对小液滴尚未达到饱和，小液滴会继续蒸发，则蒸气就会在大液滴上凝结，因此出现了上述现象。（3）物理吸附和化学吸附最本质的区别是什么？解：物理吸附与化学吸附最本质的区别是固体与气体之间的吸附作用力不同。物理吸附是固体表面上的分子与气体分子之间的作用力为范德华力，化学吸附是固体表面上的分子与气体分子之间的作用力为化学键力。（4）在一定温度、压力下，为什么物理吸附都是放热过程？解：在一定温度、压力下，物理吸附过程是一个自发过程，由热力学原理可知，此过程系统的 G0。同时气体分子吸附在固体表面，有三

55、维运动表为二维运动，系统的混乱度减小，故此过程的 S0。根据 G=H-TS 可得，物理吸附过程的 H0。在一定的压力下，吸附焓就是吸附热 ，故物理吸附过程都是放热过程。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业10.2 在 293.15 K 及 101.325kPa 下，把半径为 110-3m 的汞滴分散成半径为 110-9m 小汞滴，试求此过程系统的表面吉布斯函数变为多少？已知汞的表面张力为 0.4865Nm-1。解：设大汞滴的半径为 r1，小汞滴的半径为 r2，小汞滴的数目为 N，因为分散前后的以及不变，故333331811292441 101 10331 10=rrNrNr 个 2122

56、2121222218932144440.4865101 101 106.114dJAAGAAANrrNrr10.3 计算 373.15K 时，下列情况下弯曲液面承受的附加压。已知 373.15K时水的表面张力为 58.9110-3 Nm-1。（1）水中存在的半径为 0.1m 的小气泡；（2）空气中存在的半径为 0.1m 的小液滴；（3）空气中存在的半径为 0.1m 的小气泡。解：根据2spr（1） 362258.91 1011.178 100.1 10-3-=kPaspr（2） 362258.91 1021.178 100.1 10-3-=kPaspr（3）空气中存在的小气泡有内外两个表面，且

57、 r内r外。即： 364258.91 1032.356 100.1 10-3-=kPaspr10.4 293.15K 时，将直径为 0.1mm 的玻璃毛细管插入乙醇中。问需要在管内加入多大的压力才能防止液面上升？如不加任何压力，平衡后毛细管内液面高度为多少？已知该温度下乙醇的表面张力为 22.310-3 Nm-1，密度为789.4kgm-3，重力加速度为 9.8ms-2。设乙醇能很好地润湿玻璃。解：为防止管内液面上升，则所加压力恰好等于管内附加压，即3/322 cos222.3 1010.1 102-= 882Pasprr精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业/22 cossghprr 即

58、：332 cos222.3 1010.1150.1 10789.49.82-=mhgr10.5 水蒸气迅速冷却至 298.15K 时可达过饱和状态。已知该温度下的表面张力为 71.9710-3 Nm-1，密度为 997kgm-3。当过饱和水蒸气压力为平液面水的饱和蒸汽压的 4 倍时，计算。（1）开始形成水滴的半径；（2）每个水滴中所含水分子的个数。解：（1）根据 Kelvin 公式：2lnrpMRTpr33102271.97 1018 10/ln/ 8.314298.15ln47.56 10997rmpMrRTp : := =（2）310323399747.56 1046.02 106033

59、18 10mrNnLLLMM 个10.6 已知 CaCO3（s）在 773.15K 时的密度 3900kgm-3，表面张力为121010-3 Nm-1，分解压力为 101.325Pa。若将 CaCO3（s）研磨成半径为30nm（1nm=10-9m）的粉末，求其在 773.15K 时的分解压力。解：根据 Kelvin 公式：2lnrpMRTpr-3-3r-9r2 1210 10100.09 108.314773.15ln101.325390030 10=139.8Papp10.7 在一定温度下，容器中加入适量的完全不互溶的某油类和水，将一直半径为 r 的毛细管垂直地固定在油-水界面之间，如下图（

60、a）所示。已知谁能侵润毛细管壁，有则不能。在与毛细管同样性质的玻璃板上，滴上一小滴水。再在水上覆盖油，这时水对玻璃的润湿角为 ，如下图（b）所示。油和水的密度分别用 O和 W表示，AA/为油-水界面，油层的深度为 h/。请导出水在毛细管中上升的高度 h 与油-水界面张力 OW之间的定量关系。解：水在毛细管中上升的高度 h 是油-水界面产生附加压导致的。/22 cos=-spghghrr 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业2 cos=-hgr hhaAAb10.8 在 351.15K 时，用焦炭吸附 NH3气测得如下数据，设 Vap 关系符合Va = kpn方程。p/kPa0.72241