物理化学第五版(下册)答案

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第七章 电化学

7.1 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Cl2（g）？

解：电极反应为：阴极：Cu2+ + 2e- → Cu 阳极： 2Cl- －2e- → Cl2（g） 则：z= 2 根据：Q = nzF=It

It20 15

9.326 10 2mol zF2 96500

因此：m（Cu）=n（Cu）× M（Cu）= 9.326×10-2×63.546 =5.927g 又因为：n（Cu）= n（Cl2） pV（Cl2）= n（Cl2）RT

n Cu

因此：V（Cl2）

n（Cl2）RT0.09326 8.314 3003

2.326dm3

p100 10

7.2 用Pb（s）电极电解PbNO3溶液。已知溶液浓度为1g水中含有PbNO3 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PbNO31.151g，计算Pb2+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Pb2+的总量的改变如下： 1111

n电解后(Pb2+)= n电解前(Pb2+)+ n电解(Pb2+)- n迁移(Pb2+)

22221111

则：n迁移(Pb2+)= n电解前(Pb2+)+ n电解(Pb2+)- n电解后(Pb2+)

2222

n电解(Pb2+)= n电解(Ag) =

12

m Ag 0.1658

1.537 10 3mol

MAg107.9

12 （62.50 1.151） 1.66 10 2

n电解前(Pb) 6.150 10 3mol

2331.2 11.151n电解后(Pb2 ) 6.950 10 3mol

2331.2 1

n迁移(Pb2+)=6.150×10-3+1.537×10-3-6.950×10-3=7.358×10-4mol

2

n迁移Pb2

7.358 10 42

（tPb）= 0.479 32 n电解(Pb)1.537 10

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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NO3的总量的改变如下：

n电解后(NO3)= n电解前(NO3) + n迁移(NO3)

则：n迁移(NO3)=n电解后(NO3)- n电解前(NO3)

n电解后(NO3)=n

12 1.151 3

(Pb) 6.950 10mol 电解后

2331.2 12 （62.50 1.151） 1.66 10 2

6.150 10 3mol n电解前(NO)=n电解前(Pb)

2331.2 3

n迁移(NO3) = 6.950×10-3-6.150×10-3 = 8.00×10-4mol

n迁移 NO3

（tNO）=

3

n电解

8.0 10 4 0.521 3

1.537 10

则： t（Pb2+）= 1 - t（NO3）= 1 – 0.521 = 0.479

7.3 用银电极电解AgNO3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AgNO30.236g。已知通电前溶液浓度为1kg水中溶有7.39g

AgNO3。求Ag+和NO3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+)

m Ag 0.078n电解(Ag)= 7.229 10 4mol

MAg107.9

+

n电解前(Ag

23.376 0.236 7.39 10)

169.87

3

1.007 10 3mol

n电解后(Ag )

0.236

1.389 10 3mol 169.87

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

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（tAg）=

n迁移 Ag n电解

3.403 10 4

0.47 7.229 10 4

则：t（NO3）= 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NO3的总量的改变如下：

n电解后(NO3)= n电解前(NO3) + n迁移(NO3)

则：n迁移(NO3)=n电解后(NO3)- n电解前(NO3)

n电解后(NO3)=n电解后(Ag )

0.236

1.389 10 3mol

169.87

3

n电解前(NO)=n电解前(Ag 3

23.376 0.236 7.39 10)

169.87

1.007 10 3mol

n迁移(NO3) = 1.389×10-3-1.007×10-3 = 3.820×10-4mol

n电解(Ag+)=

m Ag 0.078

7.229 10 4mol

MAg107.9

3.820 10 4 0.53 4

7.229 10

（tNO）=

3

n迁移 NO3

n电解

则： t（Ag+）= 1 - t（NO3）= 1 – 0.528 = 0.47

7.4 在一个细管中，于0.3327mol·dm-3的GdCl3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，GdCl3溶液中的t（Gd3+）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Gd3+的物质的量为：

n（Gd3+）= cV= 0.03327×1.002×10-3 = 3.3337×10-5mol

所以Gd3+和Cl-的的迁移数分别为：

Q(Ge3 )n(Ge3 )zF3.3337 10 5 3 96500

t(Ge) 0.434

QIt5.594 10 3 3976

3

t（Cl-）= 1 - t（Gd3+）= 1 -0.434 = 0.566

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7.5 已知25℃时0.02mol·dm-3KCl溶液的电导率为0.2768S·m-1。一电导池中充以此溶液，在25℃时测得其电阻为453W。在同一电导池中装入同样体积的质量浓度为0.555 mol·dm-3的CaCl2溶液，测得电阻为1050W。计算（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）电导池系数为

Kcell

R

KcellG

则： Kcell= 0.2768×453 = 125.4m-1 （2）CaCl2溶液的电导率

即Kcell R

Kcell125.4

0.1994S m 1 R1050

（3）CaCl2溶液的摩尔电导率

0.1194 110.9832 1

m 0.02388S m mol3

c0.555 10

7.6.已知25℃时 mtNH ）=0.4907。试计 NH4Cl 0.012625S m2 mol 1，（4

算 m NH 4 及 m Cl 。

解：离子的无限稀释电导率和电迁移数有以下关系

m

，+

t

m

m

，-t

m

NH

m

4

（tNH ） m NH4Cl 4

0.4907 0.012625

6.195 10 3S m2 mol 1

1

Cl

m

（tCl ） m NH4Cl

1 0.4907 0.012625 6.430 10

1

3

S m2 mol 1

或 m m m

，+，-

m2·mol-1 m NH4Cl - m Cl = m NH 4 = 0.012625-6.195×10-3 = 6.430×10-3S·

7.7 25℃将电导率为0.14S·m-1的KCl溶液装入一电导池中，测得其电阻为

525W。在同一电导池中装入0.1 mol·dm-3的NH3·H2O溶液，测得电阻为2030W。利用表7.3.2中的数据计算NH3·H2O的解离度及解离常熟K。

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解：查表知NH3·H2O无限稀释摩尔电导率为

m NH3 H2O m NH4 m OH

= 73.5×10-4+198×10-4 =271.5×10-4S·m2·mol-1

m NH3 H2O NH3 H2O a

mNH3 H2OcNH3 H2O mNH3 H2O

KcellG NH3 H2O (KCl）R(KCl）

cNH3 H2O mNH3 H2OcNH3 H2ORNH3 H2O mNH3 H2O

0.141 525

0.1 1000 2030 271.5 10 4 0.01344

c NH c OH 4 c ca20.013442 0.1K 1.834 10 5

c

NH3 H2O1 ac1 0.01344 1

7.8 25 ℃时水的电导率为5.5×10-6 S·m-1，密度为997.0kg·m-2。H2O中存在下列平衡：H2H++ OH-，计算此时H2O的摩尔电导率、解离度和H+

+-42-1--42-1

的浓度。已知： (H) = 349.65×10S·m·mol， (OH) = 198.0×10S·m·mol。 mm

解： m(H2O)

k(H2O)k(H2O)

c(H2O) (H2O)/M(H2O)

5.5 10 6

9.93 10 11S m2 mol 1 3

997.09 10/18

m H2O m HO2 = mH2O mH++ mOH 9.929 10S m mol 9

1.813 10

3.49.65+198.0 10 4S m2 mol 1

11

2

1

=

c(H ) ca (H2O)/M(H2O)a

997

1.813 10 9 1.004 10 7mol md 3 18

7.9已知25 ℃时水的离子积Kw=1.008×10-14，NaOH、HCl和NaCl的 m分

别等于0.024811 S·m2·mol-1，0.042616 S·m2·mol-1和0.0212545 S·m2·mol-1。

（1）求25℃时纯水的电导率；

（2）利用该纯水配制AgBr饱和水溶液，测得溶液的电导率κ（溶液）= 1.664×10-5 S·m-1，求AgBr（s）在纯水中的溶解度。