物理化学5全解教学教材.ppt

物理化学5全解2.下面哪一个公式表示了离子独立移动定律：下面哪一个公式表示了离子独立移动定律：（A）=m/m （B）m，+=t+m （C）m，+=m -m，-（D）m=/c3.某某一一强强电电解解质质为为M+X-，则则其其平平均均活活度度a 与与活活度度aB之间的关系是之间的关系是（A）a =aB（B）a =(aB)2（C）a =(aB)（D）a =(aB)1/4.某某电电解解质质溶溶液液浓浓度度m=0.05molkg-1，其其离离子子强强度度为为0.15 molkg-1，该该电电解解质质是是：（A）A+B-型型（B）A+B2-型型（C）A2+B2-型（型（D）AB型型 5.下下列列电电池池中中，哪哪个个电电池池的的电电动动势势与与Cl-离离子子的的活度无关？活度无关？（A）Zn ZnCl2(aq)Cl2(g)Pt（B）Zn ZnCl2(aq)KCl(aq)AgCl(s)Ag（C）Ag AgCl(s)KCl(aq)Cl2(g)Pt（D）Hg Hg2Cl2(s)KCl(aq)AgNO3(aq)Ag6.298K时，时，(Au+/Au)=1.68V,(Au3+/Au)=1.50V (Fe3+/Fe2+)=0.77V，则反应则反应2Fe2+Au3+=2Fe3+Au+的平衡常数的平衡常数K=（A）3.831021（B）2.2910-12（C）6.611021（D）2.941012方法是小题需方法是小题需“大考虑大考虑”（下式会证明吗？）：（下式会证明吗？）：3 (Au3+/Au)=2 (Au3+/Au+)+(Au+/Au)求出求出(Au3+/Au+)，再计算，再计算 E=(Au3+/Au+)-(Fe3+/Fe2+)最后用最后用 rGm=-zF E=-RTln K7.如下说法中正确的是：如下说法中正确的是：(A)原电池反应的原电池反应的HQp(B)原电池反应的原电池反应的H=Qr(C)原原电电池池反反应应体体系系的的吉吉布布斯斯自自由由能能减减少少值值等等于它对外做的电功于它对外做的电功(D)原电池工作时越接近可逆过程，对外做电原电池工作时越接近可逆过程，对外做电功的能力愈大功的能力愈大.8.对对于于E=RT/(zF)lnK一一式式，正正确确的的理解是理解是（A)表表 示示 电电 池池 内内 各各 物物 都都 处处 于于 标标 准准 态态 （B）表示电池反应已达平衡表示电池反应已达平衡（C）表表示示电电池池内内部部各各物物都都处处于于标标准准态态且且反应已达平衡反应已达平衡（D）E与与K仅在数值上满足上述关系，仅在数值上满足上述关系，两者的物理意义并不相同两者的物理意义并不相同 9.在在298K时有如下电池：时有如下电池：Pt H2(p)H+(=1)CuSO4(0.01molkg-1)Cu(s)若若在在右右边边加加入入0.1molkg-1的的CuSO4溶溶液液，则则电电池的电动势将池的电动势将（A）增加（增加（B）下降（下降（C）不变（不变（D）无法判无法判断断 10.298K温温度度下下，0.1 mol dm-3 和和0.01 mol dm-3的的NaCl溶溶液液相相接接触触，产产生生Ej1的的液液体体接接界界电电势势。如如仅仅将将NaCl换换为为HCl，产产生生Ej2的的液液体体接接界界电电势势。则二者的关系为：则二者的关系为：A)符号相同，符号相同，Ej1 Ej2 B)符号相同，符号相同，Ej1 Ej2 D)符号相反，符号相反，Ej1 Ej2 11.两两半半电电池池之之间间使使用用盐盐桥桥测测得得电电动动势势为为0.059V，当当盐盐桥桥拿拿走走，使使两两溶溶液液接接触触，这这时时测测得得电电动动势势为为0.048V，该该液液接接电电势势为：为：（A）-0.011V（B）0.011V（C）0.107V（D）-0.107V 12.通通过过电电动动势势的的测测定定，可可以以求求难难溶溶盐盐的的活活度度积积，今今欲欲求求AgCl的的活活度度积积，则则应应设设计计的的电电池池为：为：（A）AgAgClHCl(aq)Cl2(p)Pt（B）PtCl2(p)HCl(aq)AgNO3(aq)Ag（C）AgAgNO3(aq)HCl(aq)AgClAg（D）AgAgClHCl(aq)AgClAg 二.填空题1.291K，直直径径为为0.02cm玻玻管管中中放放入入0.1moldm-3的的NaCl水水溶溶液液，管管两两端端置置电电极极.两两极极相相距距0.200cm，两两极极电电位位差差为为50V，已已知知Na+与与Cl-在在此此溶溶液液中中的的淌淌度度各各为为3.73 10-8及及5.78 10-8m2s-1V-1。30分分钟钟内内通通过过管管中中任任一一横横截截面面的的物物质质的的量量为为n(Na+)为为（）,n(Cl-)为为（）,t(Na+)（迁移数）（迁移数）（）。）。又需又需“小题大考虑小题大考虑”了：了：n(Na+)=A u(Na+)c(Na+)t=(1 10-4m)2 (3.73 10-8m2s-1V-1 50V/0.002m)100 molm-3 1800s=5.27 10-6 moln(Cl-)=?t(Na+)=U(Na+)/U(Na+)+U(Cl+)2.有下列溶液：有下列溶液：(A)0.001molkg-1KCl(B)0.001molkg-1KOH(C)0.001molkg-1HCl(D)1.0molkg-1KCl其中摩尔电导率最大的是（其中摩尔电导率最大的是（）；最小的）；最小的是（是（）。）。3.欲欲测测量量下下列列电电池池的的电电动动势势，与与电电位位差差计计（-）端相连的是该电池的）端相连的是该电池的p1端还是端还是p2端。端。PtH2(p1=0.1p)HCl(aq)H2(p2=p)4.将将“反反应应”Ag(s)Ag-Au (合合金金，a（Ag）=0.120)设计成电池（设计成电池（）,其在其在298K的电动势为（的电动势为（）。）。5.生生物物电电化化学学中中，膜膜电电势势的的存存在在意意味味着着每每个个细细胞胞上上都都有有一一个个（）存存在在，相相当当于于一一些些（）分分布布在在细细胞胞表表面面，根根据据电电池池电电动动势势的的计计算算公公式式E=右右-左左，则则对对K+细细胞胞膜膜电电势势公式可表示为（公式可表示为（）。）。6.从从能能量量的的利利用用上上看看超超电电势势的的存存在在有有其其不不利利的的方方面面。但但在在工工业业及及分分析析等等方方面面超超电电势势的的现现象象也也被被广广泛泛应应用用，试试举举出出两两个个利利用用超超电电势势的的例例子子（），（）。）。7.电电化化学学中中电电极极的的反反应应速速度度以以（）表表示示，极极化化是是（）的的现现象象，它它可可分分为为（）（）（)。超超电电势势是是（）。）。8.铜铜板板上上有有一一些些铁铁的的铆铆钉钉，长长期期暴暴露露在在潮潮湿湿的的的的空空气气中中，在在（）部部位特别容易生锈。位特别容易生锈。三、计算题 1.为为电电解解食食盐盐水水溶溶液液制制取取NaOH，通通过过一一定定时时间间的的电电流流后后，得得到到含含NaOH1moldm-3的的溶溶液液0.6dm-3。同同时时在在与与之之串串联联的的铜铜库库仑仑计计上上析析出出30.4g Cu。试试问问得得到到的的NaOH是理论值的百分之几？是理论值的百分之几？（解剖这只小麻雀）：（解剖这只小麻雀）：首先要明白这是需应用法拉第定首先要明白这是需应用法拉第定律才能解决的问题，然后写出反应方程式，律才能解决的问题，然后写出反应方程式，NaCl(aq)+H2O=NaOH(aq)+1/2H2+1/2Cl2，为方便求，为方便求库仑计阴极上析出的库仑计阴极上析出的1/2Cu的物质的量：的物质的量：2 30.4/63.9 mol据法拉第定律，工作电解池阴极区生成的据法拉第定律，工作电解池阴极区生成的NaOH的物质的物质的量也应是的量也应是2 30.4/63.9 mol。因副反应等因素的影响：。因副反应等因素的影响：=1moldm-3 0.6dm-3/(2 30.4/63.9 mol)100%=63.0%2.291K时时，已已知知KCl和和NaCl的的无无限限稀稀释释摩摩尔尔电电导导率率分分 别别 为为 m(KCl)=129.6510-4Sm2mol-1，m(NaCl)=108.6010-4Sm2mol-1,K+和和 Na+的的 迁迁 移移数数分分别别为为0.4986和和0.397，精精确确求求出出在在291K和和无无限限稀稀释释时时（甲甲）KCl溶溶液液中中K+和和Cl-的的离离子子摩摩尔尔电电导导率率（乙）（乙）NaCl溶液中溶液中Na+和和Cl-的离子摩尔电导率的离子摩尔电导率 太太简简单单，只只要要复复习习了了极极限限摩摩尔尔电电导导率率、极极限限离离子子迁迁移移率率和和迁迁移移数数间间的的关关系系就就会会做做。见见我我的的讲讲课课课课件件，电解质溶液中一张片子（电解质溶液中一张片子（几个有用的关系式）。）。3.25时时，AgCl在在水水中中饱饱和和溶溶液液的的浓浓度度为为1.2710-5molkg-1,根根 据据 德德 拜拜-休休 格格 尔尔 理理 论论 计计 算算 反反 应应AgCl=Ag+(aq)+Cl-(aq)的的标标准准吉吉布布斯斯自自由由能能变变化化，并并计计算算AgCl在在KNO3溶溶液液中中的的饱饱和和溶溶液液的的浓浓度度。已已知知混混合合溶溶液的离子强度为液的离子强度为I=0.010molkg-1，A=0.509(molkg-1)-1/2 解法：解法：1-1型电解质，离子强度型电解质，离子强度 I=m=1.27 10-5 molkg-1,离子平均活度因子为离子平均活度因子为 =-A z+z-(I/m)1/2 Kap=2 (m+m-/m2 2)-A z+z-(I/m)1/24.将将下下列列反反应应设设计计成成可可逆逆电电池池，并并计计算算318K时时反反应应进度为进度为1mol的可逆热效应。的可逆热效应。Cd(s)+Hg2SO4(s)=Cd2+(aq)+2Hg(l)+SO42-(aq)已知已知E/V=0.6708-1.0210-4(T/K-298)-2.410-5(T/K-298)2 5.已已 知知(Fe3+/Fe)=-0.036V,(Fe3+/Fe2+)=0.771V，试求：试求：（1）(Fe2+/Fe)（2）Fe+2Fe3+=3Fe2+的平的平衡常数。衡常数。6.从从下下列列298.15K，p下下的的数数据据，求求Pt S2O32-,S4O62-的电极电势。的电极电势。1molNa2S2O35H2O溶溶 于于 大大 量量 水水 中中，吸吸 热热46.735kJmol-1；1molNa2S2O35H2O溶溶于于过过量量I3-的的溶溶液液中中，吸吸热热28.786kJmol-1；1mol I2(s)溶于过量溶于过量I-的溶液中，吸热的溶液中，吸热3.431kJmol-1（以上均为无限稀释溶液的数据）以上均为无限稀释溶液的数据）且且Pt I2(s)I-=-0.534 V还已知标准熵数据如下表：还已知标准熵数据如下表：S2O32-,S4O62-I-I2(s)Sm/J K-1 mol-133.47146105.9116.7解法：写出有关方程式，应用解法：写出有关方程式，应用Hess定律得出反应：定律得出反应：2S2O32-（aq）+I2(s)=S4O62-+3 I-（aq）标标准准Gibbs 自自由由能能变变化化，再再求求出出标标准准电电动动势势，最最后后达达求求解目标。解目标。7.Ag-Cu合合金金中中Ag的的摩摩尔尔分分数数x(Ag)=0.4000，将将此此合合金金用用于于Ag AgCl(s)Ag-Au电电池池中中，在在473K时时，测测得得电电池池电电动动势势E=0.0864V,求求该该合合金金中中Ag的的活活度度和和活度系数，并写出电池反应活度系数，并写出电池反应。8.一一含含4.93%Tl的的汞汞齐齐和和另另一一含含10.02%Tl的的汞汞齐齐分分别别为为电电池池的的两两极极，电电解解质质溶溶液液是是Tl2SO4溶溶液液，25时时电电池池的的电电动动势势为为0.029480V，30时时是是0.02997V。（1）哪哪个个电电极极为为负负极极，写写出出电电动动势势的的表表示示式式（能能斯斯特特方方程程）,(2)30时时加加入入汞汞使使汞汞齐齐浓浓度度由由10.02%稀稀释释到到4.93%,每每摩摩尔尔Tl的的稀稀释释热热为为多多少少,（3）40电电动动势势为为多少多少?本题要害：稀释热是本题要害：稀释热是T S 还是还是 H 9.已已知知298K时时PbSO4的的Ksp=1.6710-8，(Pb2+/Pb)=-0.126V,(S2O82-/SO42-)=2.01V电池电池Pb,PbSO4（s）SO42-(a1)SO42-(a1)，S2O82-(2=1)Pt电电动势的温度系数动势的温度系数(E/T)p=-4.910-4VK-1，且已知电池且已知电池在在25以以1V的工作电压不可逆放电时（电量为的工作电压不可逆放电时（电量为1F）放放热热151.6kJ，计算活度值计算活度值a1。10.有电池有电池 PtCl2(p)HCl(0.1molkg-1)AgCl(s)Ag 已已知知AgCl在在25时时的的标标准准生生成成焓焓为为-127.03kJmol-1，Ag,AgCl和和 Cl2(g)在在 25时时 的的 标标 准准 熵熵 依依 次次 为为：41.95,96.10,和和 243.86JK-1mol-1。试试 计计 算算 25时时：（A）电电池池电电动动势势（B）电电池池可可逆逆操操作作时时的的热热效效应应（C）电池的温度系数（电池的温度系数（D）AgCl的分解压力。的分解压力。四.问答题 1.今今有有一一种种酸酸的的水水溶溶液液A和和一一种种碱碱的的水水溶溶液液B，用用A滴滴定定B知知道道两两者者的的浓浓度度相相等等,而而测测定定电电导导则则B大大。将将A和和B都都稀稀释释100倍倍后后发发现现 (A)(B)，据据此此推推断断他他们们是是什什么么样样的的酸酸碱碱？并并作作简简要要说说明明？2.为为什什么么韦韦斯斯顿顿标标准准电电池池一一般般都都采采用用含含Cd12.5%的的Cd-Hg齐齐？请请写写出出韦韦斯斯顿顿电电池池的的表表达达式式、电电池池反反应应和和画画出出相相应应的的相相图来加以说明。图来加以说明。3.将下列反应设计成电池，写出其表达将下列反应设计成电池，写出其表达式，式，H2O(l)=H+OH-4.实验表明，在有实验表明，在有HNO3存在下，存在下，PbO2可以将可以将Mn(NO3)2氧化为氧化为MnO4-，反应为：反应为：5PbO2+2Mn2+4H+2MnO4-+5Pb2+2H2O已知已知(PbO2,H+,Pb2+)=1.455V，(MnO4,H+,Mn2+)=1.51V(1)将该反应设计成电池，并写出电极反应、电池反应将该反应设计成电池，并写出电极反应、电池反应进行验证。进行验证。(2)问在什么情况下该反应才能自发进行？问在什么情况下该反应才能自发进行？5.假设假设25恒温下，加一撮恒温下，加一撮NaCl于丹尼于丹尼尔电池的尔电池的CuSO4溶液中，试问：（溶液中，试问：（1）E改变吗？（改变吗？（2）E改变吗？（改变吗？（3）试加以）试加以解释解释7.若若要要用用电电动动势势法法求求CdCl2溶溶液液中中离离子子的的迁迁移移数数，问问须须组组成成怎怎样样的的电电池池，测测定定些些什么数据。列出计算公式。什么数据。列出计算公式。8.在在25时时，利利用用下下述述反反应应设设计计电电池池，怎怎样样才才能能使使该该可可逆逆电电池池的的电电动动势势变变为为零零？已已知知25时时Cu2+/Cu的的标准电极电位为标准电极电位为0.337V.H2(g,101325Pa)+Cu2+(aCu2+)2H+(aH+)+Cu(s)9.下面两电池的电动势是否相等？下面两电池的电动势是否相等？（甲）（甲）H2(p1)|HCl(0.001mol Kg-1)|HCl(0.01mol Kg-1)|H2(p1)(乙乙)H2(p1)|HCl(0.001mol Kg-1)|Cl2(P2)|PtCl2|(P2)|HCl(0.01mol Kg-1)|H2(p1)解答电池甲的两电池反应为：电池甲的两电池反应为：负极：负极：1/2H2(p1)H+(0.001mol Kg-1)+e-正极：正极：H+(0.01mol Kg-1)+e-1/2H2(p1)电池反应为：电池反应为：H+(0.01mol Kg-1)H+(0.001mol Kg-1)因为溶液浓度较小，所以此处用浓度代替活度，因为溶液浓度较小，所以此处用浓度代替活度，则，则，rGm=RTlnaright/aleft=RTln0.001/0.01 E甲甲=-(RT/F)ln0.1=0.059V电池乙实际上是由两个电解液浓度不同的同种电池反电池乙实际上是由两个电解液浓度不同的同种电池反向串联而成，左、右两电池的反应分别为：向串联而成，左、右两电池的反应分别为：1/2H2(p1)+1/2Cl2(P2)HCl(0.001mol Kg-1)HCl(0.01mol Kg-1)1/2H2(p1)+1/2Cl2(P2)串联后形成的整个浓差电池的反应便是：串联后形成的整个浓差电池的反应便是：HCl(0.01mol Kg-1)HCl(0.001mol Kg-1)rGm=RTlnaright/aleft=RTln(0.001/0.01)2(suppose =1)E乙乙=-(RT/F)ln0.12=0.059V 2电池反应不同，电动势不同电池反应不同，电动势不同!（哪么，电池（哪么，电池反应一定，电动势是否一定？！）反应一定，电动势是否一定？！）绝大多数情况下，用一指定化学反应设计的可逆电绝大多数情况下，用一指定化学反应设计的可逆电池的电动势是一定的，因通常一个化学反应只能设池的电动势是一定的，因通常一个化学反应只能设计成一个电池。但是，涉及计成一个电池。但是，涉及由同一元素的不同氧化由同一元素的不同氧化（-还原态）的两电极构成电池等情况时就需细心还原态）的两电极构成电池等情况时就需细心分析分析。这时，反应式一定，。这时，反应式一定，rGm一定，但可设计成一定，但可设计成反应每完成反应每完成1摩尔传递电量不同的电池，例如对：摩尔传递电量不同的电池，例如对：2Cu+(a1)=Cu+Cu2+(a2)(1)正极反应：正极反应：2Cu+(a1)+2e-=2 Cu 负极反应负极反应Cu=Cu2+(a2)+2e-Cu Cu2+(a2)Cu+(a1)Cu E=-rGm/zF，z=2,E(1)=-rGm/2F（2）还可以：）还可以：正极反应正极反应 Cu+(a1)+e-=Cu负极反应负极反应 Cu+(a1)=Cu2+(a2)+e-Cu Pt Cu2+(a2),Cu+(a1)Cu+(a1)Cu z=1,E(2)=-rGm/F，显然显然E(2)=2 E(1)再如对反应再如对反应H2O(l,a1)+(1/2)O2(P)=H2O2(l,a2)可设计成电池可设计成电池Pt O2(P)H3O+(aq)H2O2(l,a2),H+(aq)O2(P)Pt (z=2,请验证请验证)也可设计成也可设计成Pt H2O2(l,a2),H3O+(aq)O2(P）Pt 负极反应：负极反应：H2O(l,a1)=(1/2)H2O2(l,a2)+H+(aq)+e-正极反应：正极反应：(1/2)O2+H+e-=(1/2)H2O2(l,a2)注意：前一例的两电池区别在于中间价态是注意：前一例的两电池区别在于中间价态是否在一个电极上消耗而后一例中两电池的区否在一个电极上消耗而后一例中两电池的区别是中间价态是否在同一电极上生成。别是中间价态是否在同一电极上生成。此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢