第八章 电解质溶液习题解答

第八章

习题解答

1、在300K 与100kPa 压力下,用惰性电极电解水以制备氢气。设所用直流电的强度为5A,电流效率为100%。来电解稀H 2SO 4溶液,如欲获得1m 3氢气,须通电多少时间？如欲获得1m 3氧气,须通电多少时间？已知在该温度下水的饱合蒸气压为3565Pa 。

解 电解时放出气体的压力为 p=(100000-3565)Pa=96435Pa 1m 3气体的物质的量为

311

(96435)(1)

/()38.6637(8.314)(300)

Pa m n pV RT mol J K mol K --⨯===⋅⋅⨯ 氢气在阴极放出,电极反应为 2H ++2e －→H 2(g) 根据法拉第定律,It=ξzF=(Δn B /νB )·zF, t=(Δn B /νB I)·zF 放氢时,12

=H ν,z=2,1

1

(38.6637)2(96500)1492418.821(5)

mol t C mol s C s --=⨯⨯⋅=⨯⋅。 氧气在阳极放出,电极反应为 2H 2O-4e －→O 2(g)+4H + 放氧时,12

=O ν,z=4,11

(38.6637)4(96500)2984837.641(5)

mol t C mol s C s --=⨯⨯⋅=⨯⋅。 2、用电解NaCl 水溶液的方法制备NaOH,在通电一段时间后,得到了浓度为1、0mol·dm -3的NaOH 溶液0、6dm 3,在与之串联的铜库仑计中析出了30、4g 的Cu(s)。试计算该电解池的电流效率。 解 析出Cu(s)的反应为Cu 2++2e －→Cu

电解NaCl 水溶液制备NaOH 的反应为 阴极上的反应 2H 2O+2e －→2OH -

+H 2(g)

阳极上的反应 2Cl -

-2e －→Cl 2(g)

电解总反应为 2H 2O+2NaCl →Cl 2(g)+H 2(g)+ 2NaOH

即铜库仑计中若析出1molCu(s),则理论上在电解池中可得到2 mol 的NaOH 。30、4g/63、54g·mol -1=0、478mol,理论上可得到0、956 mol 的NaOH,实际只得到了0、6mol 的NaOH,所以电流效率为

(0、6mol/0、956 mol )×100%=62、76%

4、在298K 时用Ag+AgCl 为电极来电解KCl 水溶液,通电前溶液中KCl 的质量分数为w(KCl)=1、4941×10-3,通电后在质量为120、99g 的阴极部溶液中w(KCl)=1、9404×10-3。串联在电路中的银库仑计有160、24mg 的Ag(s)沉积出来,求K +与Cl －的迁移数。

解 通电后K +自阳极部迁入阴极部,总质量为120、99g 的阴极部溶液中KCl 的质量与H 2O 的质量分别为: m(KCl)= 120、99g ×1、9404×10-3=0、2348g m(H 2O)=(120、99-0、2348)g=120、76g

mol mol

g g n 3

1

10147.36.742348.0--⨯=⋅=

后 计算通电前在120、76g 水中含KCl 的物质的量:

mol mol

g g M w m n 3

1

3310422.26.74104941.1)104941.11(76.120----⨯=⋅⨯⨯⨯-=⋅=

总前

mol mol

g g n 3

1

10485.19.10716024.0--⨯=⋅=电

在电极上K +不发生反应,电反n n ≠=0

mol

mol n n n 431025.710422.2473.1--⨯=⨯-=-=）（前后迁

487.010485.11025.73

4=⨯⨯==--+mol

mol n n t K 电迁 513.0487.01=-=-

Cl t

5、在298K 时电解用作电极的Pb(NO 3)2溶液,该溶液的浓度为每1000g 水中含有Pb(NO 3)21

6、64 g,当与电解池串联的银库仑计中有0、1658g 银沉积后就停止通电。阳极部溶液质量为62、50g,经分析含有Pb(NO 3)21、151 g,计算Pb 2+的迁移数。

解 阳极反应为 Pb(s)-2e －→Pb 2+ 阳极部水的质量为 62、50g-1、151g=61、349g 阳极部Pb 2+的物质的量在通电前后分别为

mol mol

g g g g n 3

1

10082.32.3311349.61100064.16--⨯=⋅⨯⨯=

前 mol mol

g g n 3

1

10475.32.331151.1--⨯=⋅=后 通电后生成Pb 2+的物质的量

mol mol g g z z n n n Pb Ag Ag 4

1

10683.72

19.1071658.0/--⨯=⨯⋅=

==电反 Pb 2+迁移出阳极区的物质的量

mol mol n n n n 431075.310768.0475.3823.0--⨯=⨯+-=+-=）（反后前迁

488.010683.71075.34

42=⨯⨯==--+

mol

mol

n n t Pb 电迁 9、在298K 时,毛细管中注入浓度为33、27×10-3mol ·dm -3的GdCl 3水溶液,再在其上小心地注入浓度为7、3×10-2mol ·dm -3的LiCl 水溶液,使其间有明显的分界面,然后通过5、594mA 的电流,历时3976s 后,界面向下移动的距离相当于1、002×10-3dm -3溶液在管中所占的长度,求Gd 3+离子的迁移数。 解

mol dm mol dm Gd n 53333310334.3)1027.33()10002.1()----+⨯=⋅⨯⨯⨯=（迁

发生反应生成Gd 3+离子的物质的量,反应为Gd-3e －→Gd 3+

mol mol

C s s C zF It n Gd n Gd 5

11331068.7965003)3976()10594.5(1)3----+⨯=⋅⨯⨯⋅⨯⨯=⋅==+

ν电反（ 434.01068.710334.35

53=⨯⨯==--+

mol

mol

n n t Gd 电迁 13、298K 时在某电导池中盛有浓度为0、01mol ·dm -3的KCl 水溶液,测的电阻R 为484、0Ω。当盛以不同浓度c 的NaCl 水溶液时测得数据如下:

c/(mol ·dm -3)

0、0005 0、0010 0、0020 0、0050 R/Ω

10910

5494

2772

1128、9

已知298K 时0、01mol ·dm -3的KCl 水溶液的电导率为0、1412S ·m -1,试求 （1）

NaCl 水溶液在不同浓度时的摩尔电导率Λm 。