电化学部分练习题__物理化学.doc
电化学部分练习题（） 电解质溶液 一、选择题 1. 用同一电导池分别测定浓度为 0.01 mol·kg-1和 0.1 mol·kg-1的两个电解质溶液， 其电阻分别为 1000 W 和 500 W，则它们依次的摩尔电导率之比为 ( ) (A) 1 : 5 (B) 5 : 1 (C) 10 : 5 (D) 5 : 10 2. 298 K时， 0.005 mol·kg-1 的 KCl 和 0.005 mol·kg-1 的 NaAc 溶液的离子平均活 度系数分别为 g ±,1和 g ±,2,则有 ( ) (A) g ±,1= g ±,2 (B) g ±,1 g ±,2 (C) g ±,1 g ±,2 (D) g ±,1 g ±,2 3. 在HAc解离常数测定的实验中，总是应用惠斯顿电桥。作为电桥平衡点的指零仪器，结合本实验，不能选用的是： （ ）(A)耳机(B)电导率仪(C)阴极射线示波器(D)直流桥流计 4. 1-1型电解质溶液的摩尔电导率可以看作是正负离子的摩尔电导率之和，这一规律只适用于：（ ）(A) 强电解质(B) 弱电解质(C) 无限稀释电解质溶液(D) 摩尔浓度为1的溶液 三、计算题 1 25时，浓度为0.01，mol·dm-3的BaCl2水溶液的电导率为0.2382，而该电解质中的钡离子的迁移数t(Ba2+)是0.4375，计算钡离子和氯离子的电迁移率U(Ba2+)和U(Cl -)。 2. 25时，KCl 和 NaNO3溶液的无限稀释摩尔电导率及离子的无限稀释迁移数如下： L( S·m2·mol-1) t¥,+ KCl 1.4985 × 10-2 0.4906 NaNO3 1.2159 × 10-2 0.4124 计算： (1) 氯化钠溶液的无限稀释摩尔电导率L(NaCl) (2) 氯化钠溶液中 Na+ 的无限稀释迁移数 t¥(Na+)和无限稀释淌度U ¥(Na+)。 参考答案 一、选择题1. (B) 2. (A) 3. (D)4. (C) 三、计算题 1答 （3分） 2 答 L(NaCl) = l(Na+) + l(Cl-) = tL(NaNO3) + tL(KCl) = 1.2647×10-2 S·m2·mol-1 t= l(Na+)/L(NaCl) = 0.3965 U= l(Na+)/F = 5.200×10-8 m2·s-1·-1 （）可逆电池的电动势及其应用 一、选择题 1. 常用的甘汞电极的电极反应 Hg2Cl2(s) + 2e-2Hg(l) + 2Cl-(aq) 设饱和甘汞电极、摩尔甘汞电极和 0.1 mol·dm-3甘汞电极的电极电势相应地为 f 1、f 2、f 3，则 298 K 时，三者之相对大小是： ( ) (A) f 1> f 2> f 3 (B) f 1< f 2< f 3 (C) f 2> f 1> f 3 (D) f 3> f 1= f 2 2. 有下列两个浓差电池 (a1<a2): (1) Cu(s)Cu2+(a1)Cu2+(a2)Cu(s) (2) PtCu2+(a1),Cu+(a)Cu2+(a2),Cu+(a)Pt 它们的电池反应与电动势 E1和E2之间的关系为 ： ( ) (A) 电池反应相同, E1= E2 (B) 电池反应不同, E1= E2 (C) 电池反应相同, E1= 2E2 (D) 电池反应相同, E2= 2E1 3. Ag棒插入AgNO3溶液中，Zn棒插入ZnCl2溶液中，用盐桥联成电池，其自发电池的书面表示式为： （ ）(A) Ag(s)|AgNO3(m1)|ZnCl2(m2)|Zn(s) (B) Zn(s)|ZnCl2(m2)|AgNO3(m1)|Ag(s) (C) Ag(s)|AgNO3(m1)|ZnCl2(m2)|Zn(s) (D) AgNO3(m1)|Ag(s)|Zn(s)|ZnCl2(m2) 4. 一个电池反应确定的电池,E 值的正或负可以用来说明: ( ) (A) 电池是否可逆 (B) 电池反应是否已达平衡 (C) 电池反应自发进行的方向 (D) 电池反应的限度 三、计算题 1.298 K时，有下列电池：Pt,Cl2(p$)|HCl(0.1 mol·kg-1)|AgCl(s)|Ag(s), 试求：(1) 电池的电动势；(2) 电动势温度系数和有1mol电子电量可逆输出时的热效应；(3) AgCl(s)的分解压。已知DfHm$(AgCl)= - 1.2703×105 J·mol-1，Ag(s)，AgCl(s)和Cl2(g)的规定熵值Sm$分别为：42.70，96.11和243.87 J·K-1·mol-1。 2. 在 298 K，将金属银 Ag 插在碱溶液中，在通常的空气中银是否会被氧化？ （空气中氧气分压为 0.21p$）试设计合适的电池进行判断。如果在溶液中加入大 量的 CN-，情况又怎样？已知： Ag(CN)2- + e- Ag(s) + 2CN-， f$ = -0.31 V f$ (O2,OH-) = 0.401 V , f$ (Ag2O,Ag) = 0.344 V 四、问答题 在 25时，利用下述反应设计电池，怎样才能使该可逆电池的电动势变为零？ H2(g,101.325 kPa) + Cu2+a(Cu2+) 2H+(a) + Cu(s) 已知 25时，Cu2+/Cu 的标准电极电位为 0.337 V。 参考答案 一、选择题 1. (B) f = f $- RT/F×lna(Cl-) 2. (D) 3. (B) 4. (C) 三、计算题1 答 电池反应为： AgCl(s)Ag(s)+Cl2(p$) 得 E= - 1.105 V Qr=TDrSm$ = 2.042×104 J ； 2 答 Ag2O(s)Ag(s)OH-(a)O2(0.21p$)Pt 电池反应： 2Ag(s) + (1/2)O2(0.21p$) Ag2O(s) E = E$- RT/2F×ln (1/a(O2)1/2 = f $ (O2,OH-) - f $ (Ag2O,Ag) - 0.05915/2×lg 1/(0.21)1/2 = 0.0470 V E > 0 电池为自发的，表明 Ag 在 OH- 溶液中会被氧化，加入 CN- 后，f $ (Ag(CN),Ag) = -0.31 V < f $ (Ag2O,Ag) ，这时负极发生 Ag 氧化成Ag(CN)的反应，而不是生成 Ag2O 的反应。 四、问答题 答 设计电池： H2(g,101.325kPa)HCl(a1)CuSO4(a2)Cu(s) E = E$- RT/2F×lna2(H+)/a(Cu2+) = f $ (Cu2+/Cu) - 0.05916/2 lga2(H+)/a(Cu2+) (1) 对 HCl 而言： a = (g±)2(m/m$)2，若取 a+ = a-，g±=1 则 (a+)2 = (m/m$)2 (2) 对 CuSO4 而言： a =(g±)2(m/m$)2，若取 a+ = a-，g±=1 则 a+ = m/m$ E = f $ (Cu2+/Cu) - 0.02958 lg(m(HCl)2/m(CuSO4) 欲使 E = 0 必须满足 (m(HCl)2/m(CuSO4) = 2.48×1011 （） 电解与极化 一、选择题 1. 极谱分析中加入大量惰性电解质的目的是： ( ) (A) 增加溶液电导 (B) 固定离子强度 (C) 消除迁移电流 (D) 上述几种都是 2. 298 K、0.1 mol·dm-3的 HCl 溶液中，氢电极的热力学电势为 -0.06 V，电解此溶液 时，氢在铜电极上的析出电势 f为： ( ) (A) 大于 -0.06 V (B) 等于 -0.06 V (C) 小于 -0.06 V (D) 不能判定 3. 25时, H2在锌上的超电势为 0.7 V，f $ (Zn2+/Zn) = -0.763 V，电解一含有 Zn2+(a=0.01) 的溶液，为了不使 H2析出，溶液的 pH值至少应控制在 ( ) (A) pH > 2.06 (B) pH > 2.72 (C) pH > 7.10 (D) pH > 8.02 4. 通电于含有相同浓度的Fe2+, Ca2+, Zn2+, Cu2+的电解质溶液, 已知 f $ (Fe2+/ Fe) = -0.440 V ， f $ (Ca2+/ Ca) = -2.866 V f $ (Zn2+/ Zn) = -0.7628 V ， f$ (Cu2+/ Cu) = 0.337 V 当不考虑超电势时, 在电极上金属析出的次序是 ： ( ) (A) Cu Fe Zn Ca (B) Ca Zn Fe Cu (C) Ca Fe Zn Cu (D) Ca Cu Zn Fe 三、计算题 1 在25时，用铜片作阴极, 石墨作阳极, 对中性0.1 mol·dm-3的CuCl2溶液进行电解, 若电流密度为10 mA·cm-2, （1）问：在阴极上首先析出什么物质? 已知在电流密度为10 mA·cm-2时, 氢在铜电极上的超电势为0.584 V。 （2）问：在阳极上析出什么物质? 已知氧气在石墨电极上的超电势为0.896 V。假定氯气在石墨电极上的超电势可忽略不计。 已知： f$ (Cu2+/Cu)=0.337 V, f $ (Cl2/Cl-)=1.36 V, f$ (O2/H2O, OH-)=0.401 V。 2 用Pt做电极电解SnCl2水溶液, 在阴极上因H2有超电势故只析出Sn(s), 在阳极 上析出O2, 已知a=0.10, a =0.010, 氧在阳极上析出的超电势为0.500 V, 已知： f$ (Sn2+/Sn) =-0.140 V, f $ (O2/H2O) =1.23 V。 (1) 写出电极反应, 计算实际分解电压 (2) 若氢在阴极上析出时的超电势为0.500 V, 试问要使a降至何值时, 才开始析 出氢气? 四、问答题 解释理论分解电压和实际分解电压, 并简要说明其不一致的原因 参考答案 一、选择题 1. (C) 2. (C) 3. (A) 4. (A) 三、计算题 ( 共 6题 60分 )1 答 阴极: f (Cu2+/Cu)=f $ (Cu2+/Cu)+(RT/F)lna (Cu2+)= 0.308 V. f (H+/H2)=f $ (H+/H2)+(RT/F)lna (H+)-h (H2)=-0.998 V 所以在阴极上首先析出Cu 阳极: f (Cl2/Cl-)=f $ (Cl2/Cl-)-(RT/F)lna (Cl-) =1.40 V f (O2/H2O,OH-)=f $ (O2/H2O,OH-)-(RT/F)lna (OH-)+h (O2)=1.71 V 所以在阳极上首先析出Cl2 2 答 (1) 阴极: Sn2+2e- Sn(s) 阳极: H2O -2e- O2(g) +2H+ f阴=f $ (Sn2+/Sn) +(RT/2F) lna (Sn2+) = -0.170 V f阳=f $ (O2/H2O)+(RT/2F)lna 2(H+)+h (O2) =1.612 V E(分解)=f阳-f阴 =1.78 V (2) 当H2析出时 f (H+/H2)-h (H2)=f (Sn2+/Sn) a (H+) =0.01+0.1-a (Sn2+)×2 a (Sn2+)a (H+) =0.21 => a (Sn2+) =2.9×10-14 四、问答题 答 理论分解电压-可逆电解时的分解电压, 在数值上等于可逆电池的电动势. 实际分解电压-实际电解时的最小分解电压, 在数值上等于电流-电压曲线 上直线部分外延到电流为零处的电压。 两者不一致的原因: 电流I0时, 电极有极化
