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电化学习题及解答讲解
电化学习题及解答;用铂电极电解CuCl2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Cl2?
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 = MCu ξ = MCu It /( ZF) = 63.546×20×15×60/(2×96485.309)=5.928g
VCl2 = ξ RT / p =2.328 dm3
;2. 用银电极电解AgNO3溶液。通电一定时间后,测知在阴极上析出1.15g的Ag,并知阴极区溶液中Ag+的总量减少了0.605g。求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D mAg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’Ag
m’Ag = mAg - DmAg
t (Ag+) = Q+/Q = m’Ag / mAg = (mAg - DmAg)/ mAg = (1.15-0.605)/1.15 = 0.474
t (NO3-) = 1- t (Ag+) = 1- 0.474 = 0.526;3. 已知25 ℃时0.02 mol/L KCl溶液的电导率为0.2768 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0.555g/L的CaCl2溶液,测得电阻为1050Ω。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KCell 为
KCell = k R = 0.2768×453 =125.4 m-1
????????????(2)CaCl2溶液的电导率
k = KCell /R = 125.4/1050 = 0.1194 S/m
(3)CaCl2溶液的摩尔电导率
Λm = k/C = 110.983×0.1194/(0.555×1000)= 0.02388 S·m2 ·mol-;4. Zn(s)|ZnCl2 (0.05 mol·kg-1)|AgCl(s)|Ag(s),该电池电动势E与T的关系为E/V = 1.015-4.92×10-4(T/K-298),试计算298K时有1 mol的电子电量输出时,电池反应的ΔrGm、ΔrSm、ΔrHm和Qr(写出电池电极反应)
解:阳极反应:1/2 Zn(s) → 1/2 Zn2+ + e-
阴极反应: AgCl(s) + e-→ Ag + Cl-
电池反应:1/2 Zn(s) + AgCl(s) → Ag + 1/2 ZnCl2
T=298K时,E = 1.015- 4.92×10-4× (298-298) V = 1.015 V
= - 4.92×10-4V·K -1
= - zEF =-1×1.015×96500J·mol-1=-97.95 KJ·mol-1; = zF =1×96500(- 4.92×10-4)
= -47.45 J·mol-1·K -1
= +T = -97.95 + 298 × (- 47.45×10-3) = -112.10 KJ·mol-1
= T =298 × (-47.45×10-3 ) = -14.15 KJ·mol-1;5. 25℃电池Pb | Pb(SO4) | NaSO4(饱和) | Hg2SO4 | Hg(l) 的电池电动势E = 0.9647V,
= 1.74×10-4V·K -1。
(1) 写出电极反应和电池反应;(2) 恒温恒压下电池可逆放电2F,求电池反应的ΔrGm、ΔrSm、ΔrHm和可逆电池过程的热效应QR;
解:(1) 负极反应: Pb+SO42-=PbSO4(s)+2e-
正极反应: Hg2SO4 (s)+2e-=2Hg(l)+SO42-
电池反应: Pb(s)+Hg2SO4 (s)=PbSO4 (s)+2Hg(l) ;= -186.19 + 298.15×33.58×10-3=-176.18kJ·mol-1 ;6. 有一电池可用表示为:Cu(s)|Cu(Ac)2(a =1)|AgAc(s)|Ag(s)
已知298K时,该电池的电动势E1θ=0.372V,3
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