中南大学物化课后习题答案 8章 电解质溶液(12页).doc

-中南大学物化课后习题答案 8 章 电解质溶液-第 12 页第8章 电解质溶液1.用氧化数法配平下列反应式：As2S3(s)+HNO3(浓)H3AsO4 + H2SO4 + NO2 + H2OFeS2(s) + O2Fe2O3(s) + SO2Cr2O3(s) + Na2O2(s)Na2CrO4(s) + Na2O(s)S + H2SO4(浓)SO2 + H2O 2溶液，通过的电流为st1:chmetcnv TCSC="0" NumberType="1" Negative="False" HasSpace="False" SourceValue="20" UnitName="a">20A，经过15分钟后，在阴极上能析出多少克铜?在阳极上能析出多少dm3的300.15K，101.325kPa的氯气? （答案：2.297 dm3）解：（1）在阴极 Cu2+ 2e Cu析出铜 (2) 在阳极 2Cl- Cl2(g) + 2e析出氯 3.一电导池中装入0.02mol·dm-3的KCl水溶液，298.15K时测得其电阻为453。已知298.15K0.02mol·dm-3溶液的电导率为0.2768S·m-1。在同一电导池中装入同样体积的浓度为0.55g·dm-3的CaCl2溶液，测得电阻为1050。计算电导池常数、该CaCl2溶液的电导率和摩尔电导率m(1/2CaCl2)。（答案：125.4 m-1，0.1194 S·m-1，0.02388 S·m2·mol-1）解：（1）电导池常数G（2）CaCl2的电导率(3) 摩尔电导率4.在298K，H + 和HCO-3的离子极限摩尔电导率H+ =3.4982×10-2S·m2·mol-1， HCO-3 = 4.45×10-3S·m2·mol-1。在同温度下测得0.0275mol·dm-3H2CO3溶液的电导率=3.86×10-3S·m-1，求H2CO3离解为H + 和HCO-3的离解度。（答案：= 3.56×10-3）解： NaCl ，NaOH及NH4Cl的极限摩尔电导率 分别为1.086×10-2，2.172×10-2及1.298×10-2S·m2·mol-1，291K时0.1及0.01mol·dm-3NH3·H2O的摩尔电导率m分别为3.09和9.62S·cm2·mol-1，利用上述实测数据求0.1及0.01mol·dm-3NH3·H2O的离解常数K。 （答案：K = 1.7×10-5）解：= 1.298×10-2 + 2.172×10-21.086×10-2 = 2.384×10-2 s?m2?mol-1?dm-3 NH3?H2O(2) 0.01 mol·dm-3 溶液对氨水而言，在确定温度下其电离平衡常数为定值，即6.在298.15K测得某电导池充以0.01mol·dm-3KCl溶液的电阻为484，用同一电导池充以不同浓度的NaCl水溶液，在298.15K测得电阻值如下表：浓度c /mol·dm-3电阻R /1091054942772试计算表列不同浓度NaCl溶液的摩尔电导率；以m对c作图，用外推法求NaCl溶液的极限摩尔电导率。（答案： 0.01251，0.01242，0.01231，0.01209 S·m2·mol-1 （2） 0.01270 S·m2·mol-1）解: 查表知 298K下0.01mol?dm-3 的KCl水溶液的电导率为:k = 0?141s?m-1以不同浓度c1溶液的电阻R1代入上式求得相应的摩尔电导率如下表c1 (mol?dm-3m,1(S?m2?mol-1(2) 以m,1对作图，将图中直线部分外推至=0时得,NaCl = 0.01270S?m2?mol-17. 298K时，浓度0.100mol·dm-3的NaCl水溶液中，Na + 与Cl -的离子淌度分别为UNa+ = 4.26×10-8m2?V-1?s-1和UCl- = 6.80×10-8m2?V-1?s-1，试求该溶液的摩尔电导率和电导率。（答案： 106.7 S?m2?mol-1， 1.07 S?m-1）解: m = (UNa+ + UCl-)F= (4.26×10-8 + 6.8×10-8)×96500 = 1.067×10-2 S ?m2 ?mol-1k =m?c?103 = 1.067×10-2×0.100×103 = 1.067 S ?m-18.LiCl的极限摩尔电导率是115.03×10-4S?m2?mol-1，在298KLiCl溶液阴离子的迁移数外推到无限稀释处的值是0.6636，试计算Li + 和Cl-离子的摩尔电导率和离子淌度。（答案：Li+ = 38.7×10-4， Cl- = 76.33×10-4 S?m2?mol-1，ULi+ = 4.01×10-8，UCl- = 7.91×10-8 m2?V-1?s-1）解: Cl -的摩尔电导率:Cl- = t-?m,LiCl = 0.6636×115.03×10-4 = 76.33×10-4S?m2?mol-1Li+的摩尔电导率: Li+ = m,LiClCl- = (115.0376.33 )×10-4 = 38.70×10-4 S?m2?mol-1离子淌度: ?dm-3的BaCl2水溶液在298.15K时的电导率为0.238S?m-1，此溶液中Ba2 + 离子的迁移数为0.4375，试求出此溶液中Ba + 和Cl-1离子的淌度。（答案：UBa2+ = 5.39×10-8，UCl- = 6.94×10-8 m2?V-1?s-1）解: m = k?10-3/c = 0.238×10-3/0.01 = 0.0238s?m2?mol-1 Ba2+ = t+?m = 0.04375×0.0238 = 0.0104s?m2?mol-1m = Ba2+ +2-Cl-Cl- =0.5 × (m Ba2+) = 0.5 × ( 0.02380.0104 ) = 0.0067 S?m2·mol-1i =ziFUi10. 在迁移数测定管中，装入一定浓度的盐酸溶液，在两铂电极间电解一定时间，测得电解前阴极区含Cl -离子0.2654g，电解后含0.1362g，串联在电路中的库仑计铜片质量增0. 6464g，计算H + 和Cl -的迁移数。（答案：t= 0.8198，t= 0.1802）F电解后阴极区损失Cl -的物质的量等于Cl -所迁移的法拉第数:(0.026540.1362)/35.50.1292/35.53.639×10-3F故 ，t+ = 1t11. 用铜电极电解CuSO4溶液(每100 g溶液中含10.06 g CuSO4)。通电一定时间后，测得银电量计析出0.5008 g银，并测知阳极区溶液重54.565g,其中含CuSO44溶液中离子的迁移数和. （答案：t+ = 0.2897，t- = 0.7103）解: MCuSO4 = 159.61， MAg 阳极上yCu2+反应的物质的量等于通过溶液的总电量0.5008/107.9 = 4.641×10-3F通电后阳极区：WCuSO4 WH2O 通电前阳极区： 阳极yCu2+迁移量： n迁出= n原有 + n产生n通电后12.在298.15K时，将浓度为33.27×10-3 mol·dm-3的CdCl3溶液注入毛细管中,再小心地注入73×10-3的LiCl3溶液在管中所占长度,试求Cd3+和Cl-离子的迁移数。（答案：t+ = 0.4338，t- = 0.5662）解: 1.002 cm3溶液中所含Cd3+的物质的量为：3×33.27×10-3×1.002×10-3=1.0001×10-4 mol13. 298K时,SrSO4的饱和水溶液电导率1.482×10-2 S·m-1，纯水电导率为1.5×10-4 S·m-1。若已知该温度下离子摩尔电导率m(ySr2+) = 59.46×10-4 S·m2·mol-1, m(ySO4=) = 79.8×10-4 S·m2·mol-1，计算SrSO4此时在水中的溶解度。 （答案：S = 5.27×10-4mol·dm-3）解：m(SrSO4)= 2m(ySr2+) +2m(ySO4=)= (59.46×10-4+79.8×10-44)×2 = 0.027852 S·m2·mol-1k(SrSO4) = k(溶液)k(纯水) = 1.462×10-21.5×10-4 = 0.01467 S·m-1溶解度 14. 已知298K时AgBr的溶度积Ksp=6.3×10-13 mol2·dm-6，纯水电导率为1.5×10-4 S·m-1，计算298K时AgBr饱和水溶液的电导率.（答案：= 1.61×10-4 S·m-1）解：查表知：,Ag+ = 61.92×10-4 S·m2·mol-1 ; ,Br- = 70.4×10-4 S·m2·mol-1因此，m,AgBr = + - = 140.32×10-4 S·m2·mol-1（取c=1mol·L-1），而所以：15.得用德拜-休克尔极限公式计算0.002 mol·L-1MgCl2水溶液在298K时Mg2+和Cl-离子的活度系数和平均离子活度系数。 （答案：+ = 0.6955，- = 0.9132，±= 0.8340）解：溶液的离子强度为，289K水溶液A = 0.509 mol-1/2·L1/2或 16. 某水溶液中含有0.01mol·dm-3的FeCl3和0.06mol·dm-3的HClO4，计算该溶液的离子强度。 （答案：I = 0.12 mol·dm-3）解： cFe3+ = 0.01 mol·dm-3，cH+ = 0.06 mol·dm-3，cCl - = 0.03 mol·dm-3，cClO4- = 0.06 mol·dm-317. 某水溶液中含有0.01mol·dm-3的NaCl,0.003mol·dm-3的NaSO4以及0.007mol·dm-3的MgCl2，计算该溶液在298K时其中各种离子的活度系数和各种盐的平均活度系数。（答案：0.04；0.823；0.459；0.823；0.678 ）解：Na+=0.01 +2×0.003 = 0.016 mol·dm-3= c1, Cl- = 0.01+2×0.007=0.024 mol·dm-3 = c2Mg2+ = 0.007 mol·dm-3 = c3, = 0.003 mol·dm-3= c4对于离子：一价离子：lgi= -0.08483 i 二价离子：lgi= -0.3393 i 对于盐的：NaCl： ， MgCl2或Na2SO4：，18. AgBrO3在298K的溶度积为5.77×10-5，试用德拜-休克尔极限公式分别计算它在纯水中和0.01mol·dm-3KBrO3水溶液中的溶解度(设在纯水中= 1)。（答案：0.0084；0.0051 mol·dm-3）解：（1）在纯水中： （取c=1mol·L-1）设= 1，则，故 S 0 =因此，（2）在0.01mol·dm3 KBrO3中：（取c=1mol·L-1）先不考虑溶解AgBrO3对离子强度的影响，则：进行一次逼近：进行二次逼近：进行三次逼近：进行四次逼近：进行五次逼近：S6与S5的相对误差只有3.3，因此可认为AgBrO3的溶解度S =0.0051 mol·dm-319. 298K时Ba(IO3) 2在纯水中的溶解度为5.46×10-4mol·dm-3，假定可以应用德拜-休克尔极限公式，试计算该盐在0.01mol·dm-3CaCl2水溶液中之溶解度。（答案：7.5659×10-4 mol·dm-3）解：Ba(IO3)2在纯水中溶解度c0 = 5.46×10-4 mol·dm-3(1) 求Ka设 Ba(IO3)2在0.01mol·dm-3 CaCl2溶液中的溶解度为c，则：逐步逼近：令c = c0 = 5.46×10-4二次逼近：令c = c1 =7.535×10-4三次逼近：令c = c2 =7.5655×10-4四次逼近：令c = c3 =7.566×10-4 Ba(IO3)2在0.01 mol·dm-3CaCl2中的溶解度为7.566×10-4 mol·dm-320. 某电导池先后充以0.001mol·dm-3HCl,0.001mol·dm-3NaCl和0.001mol·dm-3NaNO3三种溶液，分别测得电阻为468，1580和1650。已知NaNO3的摩尔电导率为1.21×10-2S·m2·mol-1。如不考虑摩尔电导率随浓度的变化，试计算0.001mol·dm-3NaNO3溶液的电导率；电导池常数；此电导池充以0.001mol·dm-3HNO3溶液时的电阻和HNO3的摩尔电导率。（答案：1.21×10-4 S·m-1 ；5cm；475，421 S·cm2·mol-1）解： (1) NaNO3溶液电导率(2) 电导池常数(3) 0.001 mol·dm-3 HNO3溶液的电阻和摩尔电导率21. 某温度下纯水的电导率为4.3×10-5S·m-1，在同温度下加入AgCl，并达饱和后溶液的电导率为1.550×10-4S·m-1。若在1V·cm-1电场作用下，Ag + 和Cl-离子在无限稀溶液中的绝对速率分别为5.6×10-6和6.8×10-6cm·s-1 ，计算该温度下AgCl的溶度积。（答案：1.5877×10-10）解：电势梯度为1 V·m-1时离子的迁移速率称作离子淌度，故Ag+ ： U+ = 5.6×10-4 cm2 ·s-1·V-1 = 5.6×10-8 m2 ·s-1·V-1Cl -： U- = 6.8×10-4 cm2 ·s-1·V-1 = 6.8×10-8 m2 ·s-1·V-1m,i =ziFUiAg +和Cl - 的zi=1, 所以（取c=1mol·L-1，）即：22. 298K时，Ag2CrO4在纯水和0.04mol·dm-3NaNO3溶液中的溶解度分别为8.00×10-5和8.84×10-5mol·dm-3，试求Ag2CrO4在0.04mol·dm-3NaNO3溶液中的平均离子活度系数。（答案：0.905）解：（取c=1mol·L-1） 设纯水中溶解度为S0 则= So（通常认为纯水中）在确定温度下，Ksp为定值，则有所以(2) 若以德拜-体克尔极限公式计算，则：故 23. 某一元弱酸HA浓度为0.01mol·kg-1，在298K时测得摩尔电导率为5.201×10-4S·m2·mol-1。而HA的极限摩尔电导率为390.7×10-4S·m2·mol-1，试用德拜-休克尔极限公式计算该一元弱酸的离解常数Ka。 （答案：1.772×10-6）解： HA ?H+ + A-电离度 cA- = cH+ = ·c= 0.01331×0.0100 = 1.331×10-4mol·kg-1