物理化学(下)答案(完整版)

第七章 电化学

7.1 用铂电极电解CuCl 2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Cl 2（g ）？

解：电极反应为：阴极：Cu 2+ + 2e - → Cu 阳极： 2Cl - －2e - → Cl 2（g ） 则：z= 2 根据：Q = nzF =It

()22015

Cu 9.32610mol 296500

It n zF -⨯=

==⨯⨯ 因此：m （Cu ）=n （Cu ）× M （Cu ）= 9.326×10-2×63.546 =5.927g 又因为：n （Cu ）= n （Cl 2） pV （Cl 2）= n （Cl 2）RT

因此：3

223

Cl 0.093268.314300Cl 2.326dm 10010

n RT V

p ⨯⨯===⨯（）（） 7.2 用Pb （s ）电极电解PbNO 3溶液。已知溶液浓度为1g 水中含有PbNO 3 1.66×10-2g 。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PbNO 31.151g ，计算Pb 2+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Pb 2+的总量的改变如下： n 电解后(12Pb 2+)= n 电解前(12Pb 2+)+ n 电解(12Pb 2+)- n 迁移(1

2Pb 2+)

则：n 迁移(12Pb 2+)= n 电解前(12Pb 2+)+ n 电解(12Pb 2+)- n 电解后(1

2

Pb 2+)

n 电解(12

Pb 2+)= n 电解(Ag ) =

()()3Ag 0.1658

1.53710mol Ag 107.9

m M -==⨯

2

23162.501.1511.6610(Pb ) 6.15010mol 1

2331.22

n -+--⨯⨯==⨯⨯解前（）电

2311.151(Pb ) 6.95010mol 1

2331.22

n +-==⨯⨯解后电

n 迁移(1

2

Pb 2+)=6.150×10-3+1.537×10-3-6.950×10-3=7.358×10-4mol

()

242321Pb 7.358102Pb 0.4791 1.53710

(Pb )2

n t n +

-+

-+⨯==⨯移解（）=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3NO -

的总量的改变如下：

n 电解后(3NO -)= n 电解前(3NO -) + n 迁移(3NO -

)

则：n 迁移(3NO -)=n 电解后(3NO -)- n 电解前(3NO -

)

n 电解后(3NO -)=23

11.151(Pb ) 6.95010mol 12331.22

n

+-==⨯⨯解后

电 n 电解前(3

NO -)=2

23162.501.1511.6610(Pb ) 6.15010mol 1

2331.22

n -+--⨯⨯=

=⨯⨯解前（）电 n 迁移(3NO -

) = 6.950×10-3-6.150×10-3 = 8.00×10-4mol

()

4

33

3

NO 8.010NO 0.5211.53710

n t n -

--

-⨯==⨯移解

（）=

迁电 则： t （Pb 2+）= 1 - t （3NO -

）= 1 – 0.521 = 0.479

7.3 用银电极电解AgNO 3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AgNO 30.236g 。已知通电前溶液浓度为1kg 水中溶有7.39g

AgNO 3。求Ag +和3NO -迁移数。

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 +)- n 电解后(Ag +)

n 电解(Ag +

)=()()4Ag 0.0787.22910mol Ag 107.9

m M -==⨯

()3

323.3760.2367.3910(Ag

) 1.00710mol 169.87

n -+

--⨯⨯=

=⨯解前电

30.236

(Ag ) 1.38910mol 169.87

n +-=

=⨯电解后 n 迁移(Ag +) = 1.007×10-3+7.229×10-4-1.389×10-3=3.403×10-4mol

()4

4

Ag 3.40310Ag 0.477.22910n t n +-+

-⨯==⨯移解

（）=

迁电 则：t （3NO -

）= 1 - t （Ag +）= 1 – 0.471 = 0.53

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3NO -

的总量的改变如下：

n 电解后(3NO -)= n 电解前(3NO -) + n 迁移(3NO -

)

则：n 迁移(3NO -)=n 电解后(3NO -)- n 电解前(3NO -

)

n 电解后(3NO -)=30.236

(Ag ) 1.38910mol 169.87

n +-=

=⨯解后电

n 电解前(3

NO -)=()3

323.3760.2367.3910(Ag ) 1.00710mol 169.87

n -+

--⨯⨯=

=⨯解前电

n 迁移(3NO -

) = 1.389×10-3-1.007×10-3 = 3.820×10-4mol

n 电解(Ag +)=

()()4Ag 0.078

7.22910mol Ag 107.9

m M -==⨯

()

433

4

NO 3.82010NO 0.537.22910

n t n -

--

-⨯==⨯移解

（）=

迁电 则： t （Ag +）= 1 - t （3NO -

）= 1 – 0.528 = 0.47

7.4 在一个细管中，于0.3327mol·dm -3的GdCl 3溶液的上面放入

0.073mol·dm -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，GdCl 3溶液中的t （Gd 3+）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Gd 3+的物质的量为：

n （Gd 3+）= c V= 0.03327×1.002×10-3 = 3.3337×10-5mol

所以Gd 3+和Cl -的的迁移数分别为：

33533(Ge )(Ge ) 3.333710396500

(Ge )0.4345.594103976

Q n zF t Q It ++-+

-⨯⨯⨯====⨯⨯

t （Cl -）= 1 - t （Gd 3+）= 1 -0.434 = 0.566