物理化学课件及考试习题 试卷 答案第三次习题课第七章 电化学【精选】
物理化学第七章 电化学习题及解答资料
物理化学第七章电化学习题及解答资料物理化学第七章电化学习题及解答资料第七章电化学习题及解答1.用铂电极电解cucl2溶液。
通过的电流为20a，经过15min后，问：（1）在阴极上要划出多少质量的cu;(2)在27℃，100kpa之下，阳极划出多少cl2？求解：电极反应为阴极：cu2++2e-=cu阳极:2cl--2e-=cl2电极反应的反应进度为ξ=q/(zf)=it/(zf)因此：mcu=mcuξ=mcuit/(zf)=63.546×20×15×60/(2×96485.309)=5.928gvcl2=ξrt/p=2.328dm32.用银电极电解agno3溶液。
通电一定时间后，可同在阴极上划出1.15g的ag，并言阴极区溶液中ag+的总量增加了0.605g。
谋agno3溶液中的t(ag+)和t(no3-)。
解：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。
显然阴极区溶液中ag+的总量的改变dmag等于阴极析出银的量mag与从阳极迁移来的银的量m’ag之差：dmag=mag-m’agm’ag=mag-dmagt(ag+)=q+/q=m’ag/mag=(mag-dmag)/mag=(1.15-0.605)/1.15=0.474t(no3-)=1-t(ag+)=1-0.474=0.5263.未知25℃时0.02mol/lkcl溶液的电导率为0.2768s/m。
一电导池中充以此溶液，在25℃时测出其电阻为453ω。
在同一电导池中放入同样体积的质量浓度为0.555g/l的cacl2溶液，测得电阻为1050ω。
排序（1）电导池系数；（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kcell为kcell=kr=0.2768×453=125.4m-1（2）cacl2溶液的电导率k=kcell/r=125.4/1050=0.1194s/m（3）cacl2溶液的摩尔电导率λm=k/c=110.983×0.1194/(0.555×1000)=0.02388sm2mol-4.25℃时将电导率为0.141s/m的kcl溶液装入一电导池中，测得其电阻为525ω。
物理化学 第七章 电化学习题答案
答案：D（电池自发进行的条件是 E＞0） -1 -1 20．298K时，浓度为 0.1molkg 和 0.01molkg HCl溶液的液接电势为E j (1)，浓度为 -1 -1 0.1molkg 和 0.01molkg KCl溶液的液接电势为E j (2)，则 A. E j (1)＝E j (2)； B. E j (1)>E j (2)；C. E j (1)<E j (2)； D. E j (1)<<E j (2) 答案：B 21．为求 AgCl 的活度积，应设计电池为 A. Ag,AgCl|HCl(aq)|Cl 2 (p)(Pt)； B. (Pt)Cl 2 (p)|HCl(aq)||AgNO 3 (aq)|Ag； C. Ag|AgNO 3 (aq)||HCl(aq)|AgCl,Ag； D. Ag,AgCl|HCl(aq)|AgCl,Ag 答案：C 22．电解金属盐的水溶液时，在阴极上 A. 还原电势愈正的粒子愈容易析出； B. 还原电势与其超电势之代数和愈正的粒子愈容易析出； C. 还原电势愈负的粒子愈容易析出； D. 还原电势与其超电势之和愈负的粒子愈容易析出 答案：B3ຫໍສະໝຸດ K 1 ＝K 2 ；2
B. E 1 ＝E 2 ， E 1 ＝E 2 ， r G m,1 ＝2 r G m,2 ， K 1 ＝(K 2 ) ；
2
C. E 1 ＝2E 2 ， E 1 ＝2E 2 ， r G m,1 ＝2 r G m,2 ，
2
K 1 ＝2K 2 ；
2
D. E 1 ＝E 2 ， E 1 ＝E 2 ， r G m,1 ＝( r G m,2 ) ，K 1 ＝(K 2 )
答案：B 16．用补偿法测定可逆电池的电动势时，主要为了： A. 简便易行； B. 减少标准电池的损耗； C. 消除电极上的副反应；D. 在可逆情况下测定电池电动势 答案：D 17．某一电池反应，若算得其电池电动势为负值时，表示此电池反应是: A. 正向进行； B. 逆向进行； C. 不可能进行； D. 反应方向不确定 答案：B ＋ － 18．下列电池中，那一个的电池反应为H ＋OH ＝H 2 O ＋ － A. (Pt)H 2 |H (aq)||OH |O 2 (Pt)； B. (Pt)H 2 |NaOH(aq)|O 2 (Pt)； C. (Pt)H 2 |NaOH(aq)||HCl(aq)|H 2 (Pt)； D. (Pt)H 2 (p 1 )|H 2 O(l)|H 2 (p 2 )(Pt) 答案：C。 19．当反应物和产物的活度都等于 1 时,要使该反应能在电池内自发进行,则: A. E为负值； B. E 为负值； C. E为零； D. 上述都不
物化 第七章 电化学ppt课件
2. 电极过程
电化学过程必须在电化学池中实现，总是伴随着电化学反应和 化学能和电能相互转换发生。
原电池： 化学能转化为电能的装置；干电池，蓄电池，燃料电池等
系统对外做电功
G T,P 0
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2. 电极过程
电解池： 电能转化为化学能的装置；电镀装置，电抛光装置等
Q m n M M z F
M-物质的摩尔质量
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3. 法拉第定律
已知元电荷电量为
1 . 6 0 2 21 0C
1 9
F=L· e =6.022×1023 mol-1×1.6022×10-19 C
=96484.6 C· mol-1
≈96500 C· mol-1
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2018/11/25
2. 电极过程 原电池 将化学能转化 为电能的装置
阳极（负极）：
Zn（s）= Zn2+ （aq）+ 2e（氧化反应）
Zn
Cu
阴极（正极）：
Cu2+（aq）+ 2e- = Cu（s） （还原反应）
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2018/11/25
3. 法拉第定律
Faraday’s Law
⒈ 在电极界面上发生化学变化物质的质量 与通入的电量成正比。 Q m 或 Q n
Michael Faraday ⒉ 通电于若干个电解池串联的线路中，当 （l791-1867) 所取的基本粒子的荷电数相同时，在各个 英国著名的自 学成才的科学家
物理化学答案——第七章-电化学
第七章 电化学（一）基本公式和内容提要1 Faraday （法拉第）定律定义：当电流通过电解质溶液时，通过每个电极的电量与发生在该电极上电极反应的物质的量成正比。
Q = nzF2 离子迁移数定义：每种离子所传输的电量在通过溶液的总电量中所占的分数，以t 表示 Q r t Q r r ++++-==+, Q r t Qr r ---+-==+3 电导G ，电导率κ，摩尔电导率m Λ1I G RU -==1κρ=， A G lκ=m m V cκκΛ== 1c e l ll K R R Aκρ===其中，cell l K A=为电导池常数，c 为电解质的浓度，单位是mol/m 34 离子独立运动定律m ∞Λ = ｖ+()m A λ∞+ + ｖ-()m B λ∞-对于强电解质，在浓度较低的范围内，有下列经验关系（科尔劳乌施经验关系）：(1m m β∞Λ=Λ-对于弱电解质： m m α∞Λ=Λ （其中，α为解离度）5 离子平均活度a ±和离子平均活度系数γ±电解质的活度：(/)v v v va a a a m m θγ+-+-±±±===其中，1/()v v v γγγ+-±+-= ， 1/()v v vm m m +-±+-=6 德拜-休克尔极限公式ln Az z γ±+-=-式中I 为溶液离子强度212i iI m z =∑；在298 K 的水溶液中，11221.172kg molA -=，上式适用于10.01m ol kg I -≤ 的稀溶液。
7 可逆电池热力学r m G n E Fθθ∆=- (只做电功) r mG nEF ∆=-(只做电功)ln R T E K nFθθ=()()r mr m p pG ES nF T T∂∆∂∆=-=∂∂式中，()p E T∂∂是电池电动势随温度的变化率，称为电池电动势的温度系数。
物理化学第七章课后答案完整版
第七章电化学用铂电极电解溶液。
通过的电流为20 A，经过15 min后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的(2) 在的27 C，100 kPa下的解：电极反应为电极反应的反应进度为因此：在电路中串联着两个电量计，一为氢电量计，另一为银电量计。
当电路中通电1 h后，在氢电量计中收集到19 C、kPa的；在银电量计中沉积。
用两个电量计的数据计算电路中通过的电流为多少。
解：两个电量计的阴极反应分别为电量计中电极反应的反应进度为对银电量计对氢电量计用银电极电解溶液。
通电一定时间后，测知在阴极上析出的，并知阴极区溶液中的总量减少了。
求溶液中的和。
解：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。
显然阴极区溶液中的总量的改变等于阴极析出银的量与从阳极迁移来的银的量之差：用银电极电解水溶液。
电解前每溶液中含。
阳极溶解下来的银与溶液中的反应生成，其反应可表示为总反应为通电一定时间后，测得银电量计中沉积了，并测知阳极区溶液重，其中含。
试计算溶液中的和。
解：先计算是方便的。
注意到电解前后阳极区中水的量不变，量的改变为该量由两部分组成（1）与阳极溶解的生成，（2）从阴极迁移到阳极用铜电极电解水溶液。
电解前每溶液中含。
通电一定时间后，测得银电量计中析出，并测知阳极区溶液重，其中含。
试计算溶液中的和。
解：同。
电解前后量的改变从铜电极溶解的的量为从阳极区迁移出去的的量为因此，在一个细管中，于的溶液的上面放入的溶液，使它们之间有一个明显的界面。
令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。
以后，界面在管内向下移动的距离相当于的溶液在管中所占的长度。
计算在实验温度25 C下，溶液中的和。
解：此为用界面移动法测量离子迁移数已知25 C时溶液的电导率为。
一电导池中充以此溶液，在25 C时测得其电阻为。
在同一电导池中装入同样体积的质量浓度为的溶液，测得电阻为。
计算（1）电导池系数；（2）溶液的电导率；（3）溶液的摩尔电导率。
物理化学07章电化学-精品文档
相互转化及转化过程中有关规律的科学。
电解
电能
电池
化学能
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2019/2/16
电化学的用途
⒈电解 精炼和冶炼有色金属和稀有金属； 电解法制备化工原料； 电镀法保护和美化金属； 还有氧化着色等。 ⒉电池 汽车、宇宙飞船、照明、通讯、 生化和医学等方面都要用不同类 型的化学电源。 ⒊电分析 ⒋生物电化学
电解质溶液的导电性质
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2019/2/16
(一)电解质溶液
主要内容
电化学的基本概念和法拉第定律
离子的电迁移和迁移数 电导 强电解质溶液理论简介
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2019/2/16
1.1 电化学的基本概念
电化学研究对象 电化学主要是研究电能和化学能之间的
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2019/2/16
1.2 法拉第化学变化物质的量与通入的
电量成正比。
⒉ 通电于若干个电解池串联的线路中，当所取的
基本粒子的荷电数相同时，在各个电极上发生反 应的物质，其物质的量相同，析出物质的质量与 其摩尔质量成正比。
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2019/2/16
正极、负极
正极：
电势高的极称为正极，电流从正 极流向负极。
负极：
电势低的极称为负极，电子从负极 流向正极。
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2019/2/16
阴极、阳极 发生还原作用的极称为阴极，在 原电池中，阴极是正极；在电解池 (Cathode) 中，阴极是负极。
物理化学第七章电化学习题及解答
第七章 电化学习题及解答1. 用铂电极电解CuCl 2溶液。
通过的电流为20 A ，经过15 min 后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的Cu ; (2) 在27℃，100 kPa 下，阳极析出多少Cl 2 解：电极反应为阴极：Cu 2+ + 2e -= Cu阳极: 2Cl - - 2e -= Cl 2电极反应的反应进度为ξ = Q /(ZF) =It / (ZF)因此： m Cu = M Cu ξ = M Cu It /( ZF ) = ×20×15×60/(2×=V Cl 2 = ξ RT / p = dm 32. 用银电极电解AgNO 3溶液。
通电一定时间后，测知在阴极上析出的Ag ，并知阴极区溶液中Ag +的总量减少了。
求AgNO 3溶液中的t (Ag +)和t (NO 3-)。
解： 解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。
显然阴极区溶液中Ag +的总量的改变D m Ag 等于阴极析出银的量m Ag 与从阳极迁移来的银的量m’Ag 之差：D m Ag = m Ag - m’Ag m’Ag = m Ag - D m Agt (Ag +) = Q +/Q = m’Ag / m Ag = (m Ag - D m Ag )/ m Ag = = t (NO 3-) = 1- t (Ag +) = 1- =3. 已知25 ℃时 mol/L KCl 溶液的电导率为 S/m 。
一电导池中充以此溶液，在25 ℃时测得其电阻为453Ω。
在同一电导池中装入同样体积的质量浓度为L 的CaCl 2溶液，测得电阻为1050Ω。
计算（1）电导池系数；（2）CaCl 2溶液的电导率；（3）CaCl 2溶液的摩尔电导率。
解：（1）电导池系数K Cell 为K Cell = k R = ×453 = m -1（2）CaCl 2溶液的电导率k = K Cell /R = 1050 = S/m （3）CaCl 2溶液的摩尔电导率Λm = k/C = ××1000)= S·m 2 ·mol -4. 25 ℃时将电导率为 S/m 的KCl 溶液装入一电导池中，测得其电阻为525Ω。
物理化学07电化学
⑴ 通入电量 Q ；
⑵ 通电时间 t ；
⑶ 阳极上放出氧气的物质的量。
解: 1 Au3+ e = 1 Au
3
3
OH
1 4
O2
1 2
H2O e
(1) Q zF 196500197.01.g20mgol-1 /3 Cmol1
⒉ 通电于若干个电解池串联的线路中，当所 取的基本粒子的荷电数相同时，在各个电极 上发生反应的物质，其物质的量相同，析出 物质的质量与其摩尔质量成正比。
Q =n电F
n电：电板反应得失电子的物质的量 F: 法拉第常数在数值上等于1 mol电子的电量。
知元电荷电量为 1.6022 1019 C
F=L·e =6.022×1023 mol-1×1.6022×10-19 C
务各分担2mol，在假想的AA、BB平面上各有2mol正、 负离子逆向通过。
当通电结束，阴、阳两极区溶液浓度相同，但比 原溶液各少了2mol，而中部溶液浓度不变。
1.离子迁移数的定义
1.离子迁移数的定义 2）设正离子迁移速率是负离子的三倍，v 3v ，则
正离子导3mol电量，负离子导1mol电量。在假想的AA、 BB平面上有3mol正离子和1mol负离子逆向通过。
物理化学电子教案—第七章
电解
电能
电池
化学能
第七章 电化学
§7.1 电解池、原电池和法拉第定律 §7.2 离子的迁移数 §7.3 电导、电导率和摩尔电导率 §7.4 平均离子活度因子及德拜-休克尔极限公式 §7.5 可逆电池及其电动势的测定 §7.6 原电池热力学 §7.7 电极电势和液体接界电势 §7.8 电极的种类 §7.9 原电池设计举例
物理化学课件第七章_电化学
§7.2 电解质溶液的电导
一、电导G、电导率 、摩尔电导率m
二、电导的测定: 电阻R电导G 电导率 三、电导率和摩尔电导率随浓度的变化 四、离子独立运动定律
17
一、电导G、电导率 、摩尔电导率m
电阻:R=U/I(欧姆定律) 电阻率: = R(A / l) 单位： m
对于弱电解质：
m：全部电离，离子间无作用力
m ：部分电离，离子间有作用力
若电离度比较小，离子浓度比较低，则相互作用力可
忽略，导电能力全部决定于电离度。
= m / m
31
电离度
= m / m
M + A c c
（1-1价型） MA 平衡时: c(1 - )
(c ) 2 Kc c(1 )
15
解
1.20 g 1 (1) Q nzF 3 96500 C mol 197.0 g mol-1 = 1763 C
(2) t Q 1763 C 7.05104 s I 0.025 A
(3) n(O2 ) 3 n(Au) 4 1.20 g 3 mol = 3 4.57 10 4 197.0 g mol1
⒊ 电化学分析 ⒋ 生物电化学
2
电
化
学
（一）电解质溶液 ☆ （二）可逆电池电动势 ☆ （三）不可逆电极过程
3
§７.１ 离子的迁移
1.电解质溶液的导电机理
能够导电的物质称为导体。 第一类导体：金属——靠自由电子的迁移导电。 第二类导体：电解质溶液，熔融电解质，固体电解 质——靠离子的迁移导电。 电解质溶液的连续导电过程必须在电化学装置中 实现，而且总是伴随着电化学反应及化学能和电能 相互转换发生。
物理化学07章电化学
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2019/8/20
电解池(electrolytic cell)
电极①：
与外电源负极相接，是负极。
①
② 发生还原反应，是阴极。
Cu2++2e-→Cu(S)
电极②：
与外电源正极相接，是正极。 发生氧化反应，是阳极。
Cu(S)→ Cu2++2e-
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2019/8/20
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2019/8/20
离子的电迁移现象
2．设阳离子迁移速率是阴离子的三倍，r 3r，则
阳离子导3 mol电量，阴离子导1 mol电量。在假想的 AA、BB平面上有3 mol阳离子和1 mol阴离子逆向通 过。
通电结束，阳极部阳、阴离子各少了3 mol，阴极部 只各少了1 mol，而中部溶液浓度仍保持不变。
C A
7.05104
s
(3)
n(O2)
1 4
n(13
Au)
=
1 4
197.01g.20mgol1
/3
4.57103
mol
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2019/8/20
解法二
取基本粒子为3个基本电荷：即
Au，
3 4
O2
(1)
Q
nzF
1.20 197.0 g
g mol-1
法拉第常数
法拉第常数在数值上等于1 mol元电荷的电量。
已知每个元电荷电量为 1.6022 1019 C
F=L·e =6.022×1023 mol-1×1.6022×10-19 C
物理化学第七章课后题答案
第七章 电化学7.1 用铂电极电解溶液。
通过的电流为20 A ，经过15 min 后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的?(2) 在的27 ØC ，100 kPa 下的？解：电极反应为电极反应的反应进度为因此：7.2 用Pb (s)电极电解23)(NO Pb 溶液，已知溶液浓度为1g 水中含有23)(NO Pbg21066.1-⨯。
通电一段时间，测得与电解池串联的银库仑计中含有0.1658g 的银沉积。
阳极区的溶液质量为62.50g ，其中含有23)(NO Pb 1.151g ，计算+2Pb 的迁移数。
解：电极反应为：阳极 -++⇒e Pb Pb 22 阴极 Pb e Pb ⇒+-+22对阳极区的+2Pb 进行物料衡算得)b (2+P n 电解前，)b (2+P n 电解后和)b (2+P n 反应，最后479.01)b)b-)b)(2222=+=++++P n P n P n Pbt （（（反应电解后电解前7.3用银电极电解溶液。
通电一定时间后，测知在阴极上析出的，并知阴极区溶液中的总量减少了。
求溶液中的和。
解：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。
显然阴极区溶液中的总量的改变等于阴极析出银的量与从阳极迁移来的银的量之差：7.5已知25 ØC时溶液的电导率为。
一电导池中充以此溶液，在25 ØC时测得其电阻为。
在同一电导池中装入同样体积的质量浓度为的溶液，测得电阻为。
计算（1）电导池系数；（2）溶液的电导率；（3）溶液的摩尔电导率。
解：（1）电导池系数为（2）溶液的电导率（3）溶液的摩尔电导率7.7 25 ØC 时将电导率为的溶液装入一电导池中，测得其电阻为。
在同一电导池中装入的溶液，测得电阻为。
利用表7.3.2中的数据计算的解离度及解离常熟。
解：查表知无限稀释摩尔电导率为因此，7.8 25℃时纯水的导电率为16105.5--⋅⨯m S ，密度为30.997-⋅m kg 。
物理化学电子课件第七章电化学基础
第二节 电解质溶液
一、电导和电导率 图7－4所示为几种电解质溶液的电导率与浓度的关系。
第二节 电解质溶液
二、摩尔电导率
因为电解质溶液的电导率与浓度有关，因此不能用电导率来比较 不同浓度、不同类型的电解质的导电能力，需要引入摩尔电导率的概 念。
第二节 电解质溶液
三、电导的测定
电导是电阻的倒数，因此测量电解质溶液的电导实际上是测量其 电阻。测量溶液的电阻可利用惠斯通电桥，如图7－5所示。
第二节 电解质溶液
第三节 可逆电池及原电池热力学
一、可逆电池
（1）充电、放电反应必须可逆，即化学可逆和物质可逆，要求
（2）反应要在无限接近电化学平衡条件下进行，即可逆电池的 能量转移必须是热力学可逆的，要求电池必须在电流趋于无限小（即
I 0）的状态下工作。放电时对外所做的电功和充电时消耗的电功 大小相等，保证当系统恢复原状时环境也能复原，不留下任何变
第一节 电化学的基本概念
三、离子的电迁移和迁移数
3. 离子迁移数 t有多种测定方法，这里主要介绍希托夫(Hittorf) 法。其原理是：分别测定离子迁出或迁入相应电极区的物质的量及发 生电极反应的物质的量，然后通过物料衡算得到离子迁移数。实验装 置如图7－3所示。
第一节 电化学的基本概念
三、离子的电迁移和迁移数 实验测定中的物料衡算思路为：电解后某离子剩余的物质的量
二、法拉第电解定律
1833年,英国科学家法拉第(Faraday)在研究了大量电解过程后提出 了著名的法拉第电解定律——电解时电极上发生化学反应的物质的量与 通过电解池的电荷量成正比，简称为法拉第定律，其数学表达式为:
第一节 电化学的基本概念
三、离子的电迁移和迁移数
通电于电解质溶液后，溶液中承担导电任务的阴、阳离子分别向 阳极和阴极移动，同时在相应的两个电极界面上发生氧化或还原作用。 这种在电场作用下阴、阳离子分别向两极运动的现象称为电迁移。电 迁移是电解质溶液导电的必要条件。即
物理化学电化学(新)PPT课件
波根多夫对消法
检流计中无电流通过时：
E E AC x N AC
.
38
§7.6 原电池热力学
根据热力学第二定律：
dGT，p = δW’r
又
W’=-EIt=-EQ,
δW’r = - Ed(zFξ) = dGT，p 则单位反应进度的反应：
ΔrGmG T,p zFE
标准态下进行的反应：ΔrGmӨ = - zFEӨ
3Δ )rG m zF ;Δ r E S m z F E T p Q rm , T Δ rS m
.
43
§7.7 电极电势和液体接界电势
1. 电极电势 选氢电极作为参考标准，定义其在标准态
下的电极电势为0，以此电极为负极与欲测电 极组成电池，测得此电池的电动势即为欲测电 极的电极电势,也称为还原电极电势。
之间的关系:
QzF
Q --通过电极的电量;
z -- 电极反应的电荷数（即转移电子数)
ξ--电极反应的反应进度;
F -- 法拉第常数, ≈96500 C·mol-1.
.
7
例题
0.20 A的电流通过 CuCl2溶液2 h，在 阴极上析出了Cu和H2，析出Cu的质量为 0.3745 g，求析出H2标准状况下的体积， Cu的相对原子质量为63.33。
17
5. 应用举例
(1)柯尔劳施公式可以求算弱电解质的极限摩尔电
导率。
例题
已知25℃HCl、CH3COONa和NaCl极限摩 尔电导率分别是426.16×10-4、91.01×10-4和
126.45 S·m2·mol-1, 求CH3COOH 的极限摩尔电 导率。
.
18
(2)计算弱电解质的解离度及解离常数
物理化学第七章 电化学习题及解答
第七章 电化学习题及解答1. 用铂电极电解CuCl 2溶液。
通过的电流为20 A ，经过15 min 后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的Cu ; (2) 在27℃，100 kPa 下，阳极析出多少Cl 2 解：电极反应为阴极：Cu 2+ + 2e - = Cu 阳极: 2Cl - - 2e - = Cl 2电极反应的反应进度为ξ = Q /(ZF) =It / (ZF)因此： m Cu = M Cu ξ = M Cu It /( ZF ) = ×20×15×60/(2×=V Cl 2 = ξ RT / p = dm 3 2. 用银电极电解AgNO 3溶液。
通电一定时间后，测知在阴极上析出的Ag ，并知阴极区溶液中Ag +的总量减少了。
求AgNO 3溶液中的t (Ag +)和t (NO 3-)。
解： 解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。
显然阴极区溶液中Ag +的总量的改变D m Ag 等于阴极析出银的量m Ag 与从阳极迁移来的银的量m’Ag 之差：D m Ag = m Ag - m’Ag m’Ag = m Ag - D m Agt (Ag +) = Q +/Q = m’Ag / m Ag = (m Ag - D m Ag )/ m Ag = = t (NO 3-) = 1- t (Ag +) = 1- = 3. 已知25 ℃时 mol/L KCl 溶液的电导率为 S/m 。
一电导池中充以此溶液，在25 ℃时测得其电阻为453Ω。
在同一电导池中装入同样体积的质量浓度为L 的CaCl 2溶液，测得电阻为1050Ω。
计算（1）电导池系数；（2）CaCl 2溶液的电导率；（3）CaCl 2溶液的摩尔电导率。
解：（1）电导池系数K Cell 为K Cell = k R = ×453 = m -1 （2）CaCl 2溶液的电导率k = K Cell /R = 1050 = S/m （3）CaCl 2溶液的摩尔电导率 Λm = k/C = ××1000)= S·m 2 ·mol -4. 25 ℃时将电导率为 S/m 的KCl 溶液装入一电导池中，测得其电阻为525Ω。
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=13.32/(0.405×103)=328.9×10-4 S·m2·mol-1 K=C(Λm)2/[Λm∞(Λm∞-Λm)]=2.18×10-4
2.将氢电极插入某溶液并与饱和甘汞电极组成电池：(Pt)H2(pø)|H+‖饱和甘汞电极； 298K时，测得其电池反应： 1/2H2 + 1/2Hg2Cl2 → H+ + Cl- + Hg ΔrHm=-6.35×104J·mol-1；电池的温度系数为4.0×10-4V·K-1。求溶液的pH值。 已知φø(甘汞)=0.2444 V。
4、在海上航行的轮船，常用锌块镶嵌于 船底四周，请说明原因。
答：将电极电势更负的金属锌镶嵌在被保 护金属（铁板）上，构成原电池。锌为阳 极，发生溶解，而铁为阴极，得到保护。这 是牺牲阳极法保护阴极。
5.电解ZnCl2水溶液，两极均用铂电极，电解反 应如何？若均改用锌电极，结果又如何？
答：Pt 阳极：析出Cl2 阴极：H2 H2 0.059lg107 0.41(V)
Zn ＜-0.76V,所以析出氢气
电解反应：2Cl- + 2H2O → H2(g)+ Cl2(g) Zn 阳极：Zn溶解
阴极：
H2 0.41
Zn H2 ，所以Zn析出 电解反应：Zn（阳极）=Zn（阴极）
6.同一反应，如Cu2+ + Zn = Cu + Zn2+，
化学反应的热效应和电池反应的热效应是否相同？
G2
=-2FEFe2
/ Fe
E Fe3
/ Fe2，Fe3
e
Fe2，G3
=-FEFe3
/ 2
故有：（3）=（1）-（2） 得：G3 G1 -G2
-FE Fe3 / Fe2
-3FEFe3 / Fe
（-2FEFe2
/
）
Fe
E Fe3 / Fe2
物理化学 第三次习题课
一、思考题 二、计算题 三、综合题
2012-05-11
一、思考题
1. Zn和Ag插在HCl溶液中所构成的原电 池是否是可逆电池？为什么？
答：不是可逆电池。
因为电池充、放电时，电池反应不可逆。
放电反应：Zn+2H+→Zn2++H2 充电反应：2Ag+2H+→2Ag++H2
2.下列两个反应设计成电池，此两个电池的Eθ、电池反应的ΔGθ及Kθ 是否相同？为什么？
解：根据 H nF[E T (E / T )P ]
E
H
/
nF
T
(
E T
)P
63500 298.2 4.0104
1 96500
=0.8290 V
E=φ(饱和甘汞)-φ(H+/H2)=φ(饱和甘汞)+0.05915pH pH=[E-φ(饱和甘汞)]/0.05915=9.88
4已知298K时，EFe3 / Fe 0.036V，
E Fe2 / Fe
0.439V，求EFe3
/
。
Fe2
解： 各电极反应及E、G如下：
E Fe3
/
，Fe3
Fe
3e Fe，
G1 =-3FEFe3 / Fe
E Fe2
，Fe2
/ Fe
2e
Fe，
3（0.036V）（0.439V） 0.770V
5 将反应H2（100kPa）+I2（s）=2HI（a=1）设计
成原电池，写出电池的电池符号，并计算25℃时该电池
反应的 E1、/2HrG2m（、1K00k；Pa若）将+1电/2池I2反（应s）变=为HI ，
答：不变。 因为电池反应为
Ag（s）+1/2Cl2（g）=AgCl（s） 电池电动势与HCl的活度（或浓度）无关。
二、计算题
1、291K时HI溶液的极限摩尔电导为381.5×10-4 S·m2·mol-1，测得浓度为0.405mol·dm-3溶液的电导率为 13.32S·m-1，试计算此时HI的电离常数。
3.已知在25℃时， A0=-0.763V, B0=0.337V，
A可从纯水中转换出氢气，而B则不能，为什么？
答： H 2
H2
RT F
ln
aH
0.059lg107
0.41(V )
A H2 B H2
从纯水中置换出氢气，即氢电极为正极，与A （负极）组成电池，E>0，电池反应自发进行；而 与B组成电池，E<0，不能自发进行。
为什么？
答：对同一反应，化学反应的等压热效应与电
池反应的热效应不相同。前者Qp=ΔH，而后者 ΔH=ΔG + TΔS=-nFE + Qr，可逆电池的热效应 Qr与等压反应热效应相差电池与环境的电能传递 nFE。
7.已知电池
Ag-AgCl(s)|HCl(m=0.01 mol·kg-1)| Cl2 (g, p)| Pt 在25℃时，E=1.135V，如果以m=0.10 mol·kg-1 代替m=0.01 mol·kg-1的HCl，电池电动势将改 变多少?
（1）H2(g)+1/2O2(g)H2O(l) （2）2H2(g)+ O2(g)2H2O(l)
答：(Pt)H2(g) |H+ |O2(g)(Pt) E1θ= E2θ ，ΔGθ与Kθ不同 因为ΔGθ是与始终态有关的状态函数改变值，即与反应式的写法有关。 ∵ΔG2θ=2ΔG1θ 又ΔGθ= -RTlnKθ ∴K2θ=（K1θ）2 ∵ΔGθ=-nFEθ ∴ E1θ= E2θ
3、计算298K时以下反应：
1/2H2(g) + AgCl(s)→Ag(s) + HCl(aq) 的标准平衡常数。已知：φø (Ag+/Ag)=0.799V；
Ksp(AgCl)=1.8×10-10。 解：(1)设计电池：Ag|Ag+‖Cl-|AgCl-Ag 负极反应：Ag –e- → Ag+ 正极反应：AgCl + e- → Ag + Cl电池反应：AgCl→Ag+ + ClEø=φø(AgCl/Ag)-φø(Ag+/Ag) =（2.302RT/ZF）lgKθ=0.05916lg(1.8×10-10) ∴φø(AgCl/Ag)=0.2226 V 对题给的反应：lnKø=[Fφø(AgCl/Ag)/RT]=8.670； Kø=5826