物理化学第7章-电化学参考答案

第7章 电化学 习题解答

1. 将两个银电极插入AgNO 3溶液，通以0.2 A 电流共30 min ，试求阴极上析出Ag 的质量。

解：根据B

ItM m zF

=

得 Ag Ag 0.23060107.87

g 0.4025 g 196500

ItM m zF

⨯⨯⨯=

=

=⨯

2. 以1930 C 的电量通过CuSO 4溶液，在阴极有0.009 mol 的Cu 沉积出来，问阴极产生的H 2的物质的量为多少？ 解：电极反应方程式为： 阴极 2Cu

2e Cu(s)+

-+→

阳极 222H O(l)H (g)2OH 2e --

→++

在阴极析出0.009 mol 的Cu ，通过的电荷量为:

Cu Q (0.009296500) C 1737 C nzF ==⨯⨯=

根据法拉第定律，析出H 2的物质的量为

2H Cu 19301737

mol 0.001 mol 296500

Q Q Q n zF

zF --=

=

==⨯ 3. 电解食盐水溶液制取NaOH ，通电一段时间后，得到含NaOH 1 mol/dm 3

的溶液0.6 dm 3

，

同时在与之串联的铜库仑计上析出30.4 g 铜，试问制备NaOH 的电流效率是多少？ 解：根据铜库仑计中析出Cu(s)的质量可以计算通过的电荷量。 Cu Cu 30.4

mol 0.957 mol 11

63.5

2

m n M =

==⨯电 理论上NaOH 的产量也应该是0.957 mol 。而实际所得NaOH 的产量为

(1.0×0.6) mol = 0.6 mol

所以电流效率为实际产量与理论产量之比，即

0.6

100%62.7%0.957

η=

⨯=

4. 如果在10×10 cm 2

的薄铜片两面镀上0.005 cm 厚的Ni 层[镀液用Ni(NO 3)2]，假定镀层能均匀分布，用2.0 A 的电流强度得到上述厚度的镍层时需通电多长时间？设电流效率为

96.0%。已知金属的密度为8.9 g/cm 3

，Ni(s)的摩尔质量为58.69 g/mol 。 解：电极反应为：

2+Ni (aq)2e Ni(s)-+=

镀层中含Ni(s)的质量为：

(10×10 ×2×0.005 ×8.9) g =8.9 g

按缩写电极反应，析出8.9 g Ni(s)的反应进度为：

8.9

mol 0.152 mol 58.69

ξ=

=

理论用电荷量为：

4(2965000.152) C 2.910 C Q zF ξ==⨯⨯=⨯

实际用电荷量为：442.910

C 3.010 C 0.96Q

⨯==⨯（实际） 通电时间为：44() 3.010

s 1.510 s 4.2 h 2.0

Q t I ⨯=

==⨯≈实际 5. 用银作电极来电解AgNO 3水溶液，通电一定时间后阴极上有0.078 g 的Ag(s)析出。经分

析知道阳极部含有AgNO 3 0.236 g ，水21.14 g 。已知原来所用的溶液的浓度为每g 水中溶

有AgNO 3 0.00739 g ，试求Ag +和NO 3-的迁移数。

解：在计算离子迁移数时，首先要了解阳极部该离子浓度的变化情况。以Ag +

为例，在阳极

部Ag +是迁移出去的，但作为阴极的银电极发生氧化反应会使Ag +

得浓度增加，

Ag (s) → Ag + + e - 根据阳极部Ag +的物质的量变化情况和通入的电荷量，就能计算出Ag +

的迁移数。

从相对原子质量表算得AgNO 3的摩尔质量为169.9 g·mol -1

，Ag 的摩尔质量为107.9 g·mol -1

。通入的电荷的物质的量为

40.078

mol 7.22910 mol 107.9

n -=

=⨯电

通电前后在阳极部Ag +

的浓度变化情况为（假设通电前后阳极部的水量不变）

30.00739 23.14

mol 1.00710 mol 169.9 n -⨯=

=⨯前

30.236 mol 1.38910 mol 169.9

n -==⨯后

Ag +

迁移的物质的量为

+

+3

3444

Ag NO Ag [(1.007 1.3890.7229)10] mol 3.40910 mol 3.40910 0.477.22910

110.470.53

n n n n n t n t t -----=-+=-+⨯=⨯⨯===⨯=-=-=迁后前电迁电

如果要先计算3NO -

的迁移数，则在阳极部3NO -

是迁入的，但在电极上不发生反应，所以通电前后在阳极部3NO -的浓度变化为

3

34NO [(1.007 1.389)10] mol= 3.8210 mol n n n ---=-=-⨯-⨯后前迁，

负值表示阳极部3NO -

的浓度是下降的，是迁出的量，计算时取其绝对值，或将

3

3

4NO 44NO 3.8210 mol

3.8210 0.537.22910

n n n n t n --

---=-=⨯⨯===⨯后前迁，迁电

显然结果是相同的。

6. 298 K 时，在某电导池中充以0.0100 mol/dm 3

KCl 溶液，测得其电阻为112.3 Ω。若改充以同浓度的溶液X ，测得其电阻为2148 Ω，试计算 (1) 此电导池的电导常数； (2) 溶液X 的电导率； (3) 溶液X 的摩尔电导率。

解：从表7.3查得：298 K 时，0.0100 mol/dm 3

KCl 溶液的电导率为0.14091

m S -⋅。

1cell 0.1409112.315.82 m K R κ-==⨯=

则298 K 时0.0100 mol/dm 3

X 溶液的电导率和摩尔电导率分别为：

131cell 3

21421

m 3

1115.82 S m 7.36510 S m 2148

7.36510 S m mol 7.36510 S m mol

0.010010K R c κκ-------=

=⨯⋅=⨯⋅⨯Λ==⋅⋅=⨯⋅⋅⨯ 7. 用外推法得到下列强电解质溶液298 K 时的极限摩尔电导率分别为：

2

m 4(NH Cl) = 0.01499 S m /mol λ∞⋅ 2

m (NaOH) = 0.02487 S m /mol λ∞⋅ 2

m (NaCl) = 0.01265 S m /mol λ∞⋅ 试计算NH 3•H 2O 的m 32(NH H O)λ∞

。

解：根据离子独立运动定律得：

+

3

2

4

+++

4

4m,NH H O m,NH m,OH

m,NH m,Cl m,Na m,OH m,Cl m,Na m,NH Cl

m,NaOH m,NaCl 21 (0.014990.024870.01265) S m mol 0λλλλλλλλλλλλ-

---∞∞∞⋅∞∞∞∞∞∞

∞∞∞-=+=+++--=+-=+-⋅⋅=21

.02721 S m mol -⋅⋅

8. 在298 K 时，一电导池中充以0.01 mol/dm 3

KCl ，测出的电阻值为484.0 Ω；在同一电导池中充以不同浓度的NaCl ，测得下表所列数据。

c / mol ·dm -3 0.0005 0.0010 0.0020 0.0050 R / Ω

10910

5494

2772

1128.9

(1) 求算各浓度时NaCl 的摩尔电导率； (2) 以λm 对c 1/2

作图，用外推法求出m λ∞

。