中南大学物化课后复习题答案8章电解质溶液

..第8章电解质溶液1.用氧化数法配平下列反应式：As2S3<s>+HNO3<浓>→H3AsO4+H2SO4+NO2+H2OFeS2<s>+O2→Fe2O3<s>+SO2Cr2O3<s>+Na2O2<s>→Na2CrO4<s>+Na2O<s>S+H2SO4<浓>→SO2+H2O2.用铂电极电解氯化铜CuCl2溶液,通过的电流为st1:chmetcnvTCSC="0"NumberType="1"Negative="False"HasSpace="False"SourceValue="20"UnitName="a">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：2.297dm3解：〔1在阴极Cu2+＋2e→Cu析出铜<2>在阳极2Cl-→Cl2<g>+2e析出氯3.一电导池中装入0.02mol·dm-3的KCl水溶液,298.15K时测得其电阻为453Ω·dm-3溶液的电导率为0.2768S·m-1。在同一电导池中装入同样体积的浓度为0.55g·dm-3的CaCl2溶液,测得电阻为1050Ω。计算电导池常数、该CaCl2溶液的电导率和摩尔电导率Λm<1/2CaCl2>。〔答案：125.4m-1,0.1194S·m-1,0.02388S·m2·mol-1解：〔1电导池常数G〔2CaCl2的电导率<3>摩尔电导率4.在298K,H+和HCO-3的离子极限摩尔电导率λH+=3.4982×10-2S·m2·mol-1,λHCO-3=4.45×10-3S·m2·mol-1。在同温度下测得0.0275mol·dm-3H2CO3溶液的电导率κ=3.86×10-3S·m-1,求H2CO3离解为H+和HCO-3的离解度。〔答案：α=3.56×10-3解：5.已知291K时NaCl,NaOH及NH4Cl的极限摩尔电导率λ分别为1.086×10-2,2.172×10-2及1.298×10-2S·m2·mol-1,291K时0.1及0.01mol·dm-3NH3·H2O的摩尔电导率λm分别为3.09和9.62S·cm2·mol-1,利用上述实测数据求0.1及0.01mol·dm-3NH3·H2O的离解常数K。〔答案：K=1.7×10-5解：=1.298×10-2+2.172×10-2－1.086×10-2=2.384×10-2s?m2?mol-1<1>0.1mol?dm-3NH3?H2O<2>0.01mol·dm-3溶液对氨水而言,在确定温度下其电离平衡常数为定值,即6.在298.15K测得某电导池充以0.01mol·dm-3KCl溶液的电阻为484Ω,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/mol·dm-30.00050.00100.00200.0050电阻R/Ω10910549427721128.9①试计算表列不同浓度NaCl溶液的摩尔电导率；②以Λm对c作图,用外推法求NaCl溶液的极限摩尔电导率。〔答案：⑴0.01251,0.01242,0.01231,0.01209S·m2·mol-1〔20.01270S·m2·mol-1解:查表知298K下0.01mol?dm-3的KCl水溶液的电导率为:=0?141s?m-1,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<mol?dm-3>0.00050.00100.00200.0050Λm,1<S?m2?mol-1>0.012510.012420.012310.012090.002360.031620.044720.07071<2>以Λm,1对作图,将图中直线部分外推至=0时得Λ∞,NaCl=0.01270S?m2?mol-17.298K时,浓度0.100mol·dm-3的NaCl水溶液中,Na+与Cl-的离子淌度分别为UNa+=4.26×10-8m2?V-1?s-1和UCl-=6.80×10-8m2?V-1?s-1,试求该溶液的摩尔电导率和电导率。〔答案：⑴106.7S?m2?mol-1,⑵1.07S?m-1解:Λm=<UNa++UCl->F=<4.26×10-8+6.8×10-8>×96500=1.067×10-2S?m2?mol-1=Λm?c?103=1.067×10-2×0.100×103=1.067S?m-18.LiCl的极限摩尔电导率是115.03×10-4S?m2?mol-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：λLi+=38.7×10-4,λCl-=76.33×10-4S?m2?mol-1,ULi+=4.01×10-8,UCl-=7.91×10-8m2?V-1?s-1解:Cl-的摩尔电导率:λCl-=t-?Λm,LiCl=0.6636×115.03×10-4=76.33×10-4S?m2?mol-1Li+的摩尔电导率:λLi+=Λm,LiCl－λCl-=<115.03－76.33>×10-4=38.70×10-4S?m2?mol-1离子淌度:9.0.01mol?dm-3的BaCl2水溶液在298.15K时的电导率为0.238S?m-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：UBa2+=5.39×10-8,UCl-=6.94×10-8m2?V-1?s-1解:Λm=?10-3/c=0.238×10-3/0.01=0.0238s?m2?mol-1λBa2+=t+?Λm=0.04375×0.0238=0.0104s?m2?mol-1Λm=λBa2++2λ-Cl-∴λ-Cl-=0.5×<Λm－λBa2+>=0.5×<0.0238－0.0104>=0.0067S?m2·mol-1Λi=｜zi｜FUi∴10.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-的物质的量等于Cl-所迁移的法拉第数:<0.02654－0.1362>/35.5－0.1292/35.5－3.639×10-3F故,t+=1－t-=0.819811.用铜电极电解CuSO4溶液<每100g溶液中含10.06gCuSO4>。通电一定时间后,测得银电量计析出0.5008g银,并测知阳极区溶液重54.565g,其中含CuSO45.726g.试计算CuSO4溶液中离子的迁移数和.〔答案：t+=0.2897,t-=0.7103解:MCuSO4=159.61,MAg=107.9阳极上Cu2+反应的物质的量等于通过溶液的总电量0.5008/107.9=4.641×10-3F通电后阳极区：WCuSO4=5.726gWH2O=54.565-5.726=48.839通电前阳极区：阳极Cu2+迁移量：n迁出=n原有+n产生－n通电后,12.在298.15K时,将浓度为33.27×10-3mol·dm-3的CdCl3溶液注入毛细管中,再小心地注入73×10-3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:1.002cm3溶液中所含Cd3+的物质的量为：3×33.27×10-3×1.002×10-3=1.0001×10-4mol13.298K时,SrSO4的饱和水溶液电导率1.482×10-2S·m-1,纯水电导率为1.5×10-4S·m-1。若已知该温度下离子摩尔电导率λm<Sr2+>=59.46×10-4S·m2·mol-1,λm<SO4=>=79.8×10-4S·m2·mol-1,计算SrSO4此时在水中的溶解度。〔答案：S=5.27×10-4mol·dm-3解：Λm<SrSO4>=2λm<Sr2+>+2λm<SO4=>=<59.46×10-4+79.8×10-44>×2=0.027852S·m2·mol-1<SrSO4>=<溶液>－<纯水>=1.462×10-2－1.5×10-4=0.01467S·m-1溶解度14.已知298K时AgBr的溶度积Ksp=6.3×10-13mol2·dm-6,纯水电导率为1.5×10-4S·m-1,计算298K时AgBr饱和水溶液的电导率.〔答案：κ=1.61×10-4S·m-1解：查表知：λ∞,Ag+=61.92×10-4S·m2·mol-1;λ∞,Br-=70.4×10-4S·m2·mol-1因此,Λm,AgBr=λ+＋λ-=140.32×10-4S·m2·mol-1〔取cΘ=1mol·L-1,而所以：15.得用德拜-休克尔极限公式计算0.002mol·L-1MgCl2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：γ+=0.6955,γ-=0.9132,γ=0.8340解：溶液的离子强度为,289K水溶液A=0.509mol-1/2·L1/2或16.某水溶液中含有0.01mol·dm-3的FeCl3和0.06mol·dm-3的HClO4,计算该溶液的离子强度。〔答案：I=0.12mol·dm-3解：cFe3+=0.01mol·dm-3,cH+=0.06mol·dm-3,cCl-=0.03mol·dm-3,cClO4-=0.06mol·dm-317.某水溶液中含有0.01mol·dm-3的NaCl,0.003mol·dm-3的NaSO4以及0.007mol·dm-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+2×0.003=0.016mol·dm-3=c1,[Cl-]=0.01+2×0.007=0.024mol·dm-3=c2[Mg2+]=0.007mol·dm-3=c3,[]=0.003mol·dm-3=c4对于离子：一价离子：lgγi=-0.08483γi=0.8226二价离子：lgγi=-0.3393γi=0.4578对于盐的：NaCl：,MgCl2或Na2SO4：,18.AgBrO3在298K的溶度积为5.77×10-5,试用德拜-休克尔极限公式分别计算它在纯水中和0.01mol·dm-3KBrO3水溶液中的溶解度<设在纯水中=1>。〔答案：0.0084；0.0051mol·dm-3解：〔1在纯水中：〔取cΘ=1mol·L-1设=1,则,故S0===0.007596因此,〔2在0.01mol·dm3KBrO3中：〔取cΘ=1mol·L-1先不考虑溶解AgBrO3对离子强度的影响,则：进行一次逼近：进行二次逼近：进行三次逼近：进行四次逼近：进行五次逼近：S6与S5的相对误差只有3.3‰,因此可认为AgBrO3的溶解度S=0.0051mol·dm-319.298K时Ba<IO3>2在纯水中的溶解度为5.46×10-4mol·dm-3,假定可以应用德拜-休克尔极限公式,试计算该盐在0.01mol·dm-3CaCl2水溶液中之溶解度。〔答案：7.5659×10-4mol·dm-3解：Ba<IO3>2在纯水中溶解度c0=5.46×10-4mol·dm-3<1>求Ka设Ba<IO3>2在0.01mol·dm-3CaCl2溶液中的溶解度为c,则：逐步逼近：令c=c0=5.46×10-4二次逼近：令c=c1=7.535×10-4三次逼近：令c=c2=7.5655×10-4四次逼近：令c=c3=7.566×10-4∴Ba<IO3>2在0.01mol·dm-3CaCl2中的溶解度为7.566×10-4mol·dm-320.某电导池先后充以0.001mol·dm-3HCl,0.001mol·dm-3NaCl和0.001mol·dm-3NaNO3三种溶液,分别测得电阻为468,1580和1650Ω。已知NaNO3的摩尔电导率为1.21×10-2S·m2·mol-1。如不考虑摩尔电导率随浓度的变化,试计算①0.001mol·dm-3NaNO3溶液的电导率；②电导池常数；③此电导池充以0.001mol·dm-3HNO3溶液时的电阻和HNO3的摩尔电导率。〔答案：①1.21×10-4S·m-1；②5cm；③475Ω,421S·cm2·mol-1解：<1>NaNO3溶液电导率<2>电导池常数<3>0.001mol·dm-3HNO3溶液的电阻和摩尔电导率21.某温度下纯水的电导率为4.3×10-5S·m-1,在同温度下加入AgCl,并达饱和后溶液的电导率为1.550×10-4S·m-1。若在1V·cm-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5.6