中南大学精品课程工科大学化学(物理化学)电极过程部分习题及解答.pdf

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1、第第 1010 章电极过程章电极过程1用间接方法求得 298.15K 时，反应 H2?O2=H2O（l）236.65 kJ mol-1试问 298.15K 时，非常稀的硫酸溶液的分解电压是多少?设用的是可逆电极，并且溶液搅拌得很好。（答案：1.226V）解：=-zFEU分=E理=E=2298.15K 时低电流密度电解稀硫酸水溶液，用银作两极的电极材料，和用光滑铂作两极材料，试分别确定其分解电压(已知在银电极上H20.87，O20.96V，在光滑铂电极上H20.09，O20.45V。并设稀硫酸水溶液中aH2O1)。（答案：3.059V；1.769V）解：电解稀硫酸水溶液，就是电解水，其理论（可逆

2、）分解电压为1.229，考虑极化作用，则其实际分解电压=理论（可逆）分解电压+超电压，故，用 Ag 作电极：U分=1.229 0.87 0.96=3.059 V用 Pt 作电极：U分=1.229 0.09 0.45=1.769 V3 某溶液中含 10-2mol dm-3CdSO4，10-2mol dm-3ZnSO4 和 0.5mol dm-3H2SO4，把该溶液放在两个铂电极之间，用低电流密度进行电解，同时均匀搅拌，试问哪一种金属将首先沉积在阴极上?当另一种金属开始沉积时，溶液中先析出的哪一种金属所剩余的浓度为多少?（答案：6.6510-15 moldm-3）解：（1）在此溶液中，而查表知：，

3、一定有：，故金属 Cd 先析出。（2）在金属锌析出时 Cd2+的浓度应满足关系：(-0.4026)+0.02958 lgcCd2+=(-0.7628)+0.0296lg（0.01）解得：cCd2+=6.6510-15 moldm-34电解某溶液在阴极上有 Zn 沉积，H2在 Zn 上的超电压为 0.72V，欲使溶液中Zn2+的浓度降到 10-4moldm-3，阴极仍不析出H2气，溶液的pH 值最小应控制为多少?（答案：2.7）解：当cZn2+=1.010-4moldm-3时，有析出 H2时，有EH+/H2=(-0.05916)pH-0.72不让 H2析出时，需要：EH+/H2EZn2+/Zn即

4、：(-0.05916)pH-0.72(-0.8811)解得：pH 2.75298.15K 电解精炼铜的酸性溶液内含铜 st1:chmetcnv TCSC=0NumberType=1 Negative=False HasSpace=False SourceValue=30UnitName=g30gdm-3，离子活度系数，若电解液中含有杂质银，试问要得到精铜，电解液中银含量最大不能超过何值(设电积时铜的超电压可以忽略，最大银含量时 Ag+的)?（答案：2.5410-8 moldm-3）解：铜中不含 Ag，则，即：0.2644解得：8.9810-9 moldm-36 电解 pH5 的 CdCl2溶液

5、时，Cd2+的浓度为多少时 H2开始析出?已知 H2的超电压为 0.48V。（答案：2.31610-3 moldm-3）解：，氢气析出时，有：2.417510-13 moldm-37将含 0.05moldm-3硫酸的 0.1moldm-3硫酸铜溶液于 298.15K 进行电解，当两价铜离子的浓度减少到 110-7moldm-3时，阴极电势为何值?在不让氢析出的条件下，阴极电势可能的值为多少(设电解液的 pH0.15，氢在铜上的超电压为0.33V)?（答案：0.133；0.3389V）解：铜的阴极电势为：不析出 H2的最低阴极电势为：8 用电解沉积 Cd2+的方法分离某中性水溶液中的 Cd2+和

6、 Zn2+。已知该溶液中 Cd2+和 Zn2+的浓度均为 0.1mol kg-1，H2在 Cd 和 Zn 上的超电压分别为 0.48 V 和 0.70V。试问在 298.15K 时分离效果怎样?有没有氢析出干扰(设 Cd2+和 Zn2的活度近似等于浓度)?（答案：310-21 moldm-3；无）解：在 Cd 电极上：在 Zn 电极上：而 Cd 和 Zn 的析出电势为：Cd 和 Zn 的析出电势都大于 H2的析出电势，所以没有 H2析出干扰，且 Cd 优先析出当 Zn 析出时，Cd2+浓度应该降为：，解得6.6410-14 moldm-39某溶液中含Zn2+和 Fe2+，活度均为1。已知氢在铁

7、上的超电压为0.4V，如欲使离子析出次序为 Fe、H2、Zn，则 298.15K 时溶液的 pH 值最大不得超过多少?在此pH 溶液中，H2开始析出时 Fe2+的活度降为若干?（答案：6.14；1.2210-11）解：解：E EFeFe2+2+/Fe/Fe=-0.4402+0.0296lg=-0.4402+0.0296lgc cFeFe2+2+=-0.4402+0.0296lg1=-0.4402=-0.4402+0.0296lg1=-0.4402V VE EZnZn2+2+/Zn/Zn=-0.7628+0.0296lg=-0.7628+0.0296lgc cZnZn2+2+=-0.7628+0

8、.0296lg1=-0.7628 V=-0.7628+0.0296lg1=-0.7628 V要使要使 H H2 2先与先与 ZnZn 析出，则：析出，则：E E（H2H2，析），析）E EZnZn2+2+/Zn/ZnE E（H2H2，析），析）=-0.05916=-0.05916pH-0.4pH-0.4-0.7628-0.7628pHpH6.136.13H H2 2析出时，析出时，FeFe2+2+活度应满足关系：活度应满足关系：-0.4402+0.02958lg-0.4402+0.02958lgFeFe2+2+-0.7628-0.7628Fe2+Fe2+=c cFeFe2+2+1.241.24

9、1010-11-1110在 0.50molkg-1CuSO4及 0.01molkg-1H2SO4的溶液中，使 Cu 镀到铂极上，若 H2在 Cu 上的超电压为 0.23V，当外电压增加到有 H2在电极上析出时，试问溶液中所余 Cu2+的浓度为多少?（答案：5.50410-20molkg-1）解：Cu 与 H2同时析出时，有：molkg-111外加电压使下面电解池发生电解作用：PtCdCl2（1molkg-1），NiSO4（1molkg-1）Pt当外加电压逐渐增加时，电极上首先发生什么反应?此时外加电压至少为多少(设不考虑超电压，电解质活度系数均为 1，T298K)?（答案：析 Ni；析 Cl2；1.590V）解：电解时，阳极析出 Cl2，阴极析出 Ni（阳极：此时阳极实际析出的是 Cl2。