第八章-电解质溶液习题解答.doc

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1、第八章 习题解答1、在300K与100kPa压力下,用惰性电极电解水以制备氢气。设所用直流电得强度为5A,电流效率为100%。来电解稀H2SO4溶液,如欲获得1m3氢气,须通电多少时间？如欲获得1m3氧气,须通电多少时间？已知在该温度下水得饱合蒸气压为3565Pa。解 电解时放出气体得压力为 p=(1000003565)Pa=96435Pa1m3气体得物质得量为 氢气在阴极放出,电极反应为 2H+2eH2(g)根据法拉第定律,It=zF=(nB/B)zF, t=(nB/BI)zF放氢时,z=2,。氧气在阳极放出,电极反应为 2H2O4eO2(g)+4H+ 放氧时,z=4,。2、用电解NaCl水

2、溶液得方法制备NaOH,在通电一段时间后,得到了浓度为1、0moldm3得NaOH溶液0、6dm3,在与之串联得铜库仑计中析出了30、4g得Cu(s)。试计算该电解池得电流效率。解 析出Cu(s)得反应为Cu2+2eCu电解NaCl水溶液制备NaOH得反应为阴极上得反应 2H2O+2e2OH+H2(g)阳极上得反应 2Cl2eCl2(g)电解总反应为 2H2O+2NaClCl2(g)+H2(g)+ 2NaOH即铜库仑计中若析出1molCu(s),则理论上在电解池中可得到2 mol得NaOH。30、4g/63、54gmol1=0、478mol,理论上可得到0、956 mol得NaOH,实际只得到

3、了0、6mol得NaOH,所以电流效率为(0、6mol/0、956 mol)100%=62、76%4、在298K时用Ag+AgCl为电极来电解KCl水溶液,通电前溶液中KCl得质量分数为w(KCl)=1、4941103,通电后在质量为120、99g得阴极部溶液中w(KCl)=1、9404103。串联在电路中得银库仑计有160、24mg得Ag(s)沉积出来,求K+与Cl得迁移数。解 通电后K+自阳极部迁入阴极部,总质量为120、99g得阴极部溶液中KCl得质量与H2O得质量分别为: m(KCl)= 120、99g1、9404103=0、2348g m(H2O)=(120、990、2348)g=1

4、20、76g 计算通电前在120、76g水中含KCl得物质得量: 在电极上K+不发生反应, 5、在298K时电解用作电极得Pb(NO3)2溶液,该溶液得浓度为每1000g水中含有Pb(NO3)216、64 g,当与电解池串联得银库仑计中有0、1658g银沉积后就停止通电。阳极部溶液质量为62、50g,经分析含有Pb(NO3)21、151 g,计算Pb2+得迁移数。解 阳极反应为 Pb(s)2ePb2+ 阳极部水得质量为 62、50g1、151g=61、349g阳极部Pb2+得物质得量在通电前后分别为通电后生成Pb2+得物质得量Pb2+迁移出阳极区得物质得量9、在298K时,毛细管中注入浓度为3

5、3、27103moldm3得GdCl3水溶液,再在其上小心地注入浓度为7、3102moldm3得LiCl水溶液,使其间有明显得分界面,然后通过5、594mA得电流,历时3976s后,界面向下移动得距离相当于1、002103dm3溶液在管中所占得长度,求Gd3+离子得迁移数。解 发生反应生成Gd3+离子得物质得量,反应为Gd3eGd3+ 13、298K时在某电导池中盛有浓度为0、01moldm3得KCl水溶液,测得电阻R为484、0。当盛以不同浓度c得NaCl水溶液时测得数据如下:c/(moldm3)0、00050、00100、00200、0050R/10910549427721128、9已知2

6、98K时0、01moldm3得KCl水溶液得电导率为0、1412Sm1,试求（1） NaCl水溶液在不同浓度时得摩尔电导率m。（2） 以m对作图 ,求NaCl得。解 (1)首先从已知条件计算出电导池常数Kcell=/G=R=(0、1412Sm1)(484、0)=68、34 m1 接下来从Kcell及所测得得电阻值R计算不同浓度c时得电导率数值,然后再从电导率及浓度数值计算相应得摩尔电导率,计算公式与所得结果如下 ; c/(moldm3)/(Sm1)m/(Sm2mol1)/(moldm3)1/20、00050、0062640、012530、022360、00100、012440、012440、0

7、31620、00200、024650、012330、044720、00500、060540、012110、07071(2) 以m对作图以m对作图(如右)得一直线,把直线外推到c0时,得截距0、01273 Sm2mol1。根据公式可知此截距就就是得值。即(NaCl)=0、01273 Sm2mol115、298K时测得SrSO4饱与水溶液得电导率为1、482102Sm1,该温度时水得电导率为1、5104Sm1。试计算在该条件下SrSO4在水中得溶解度。解 SrSO4就是一种难溶盐 (SrSO4)=(溶液)(H2O)=( 1、4821021、5104)Sm1 =1、467102 Sm1 (SrSO4

8、)=(Sr2+)+(SO42) =(5、946+7、98)103 Sm2mol1 =1、393102 Sm2mol1 (SrSO4)=2(SrSO4) =21、393102 Sm2mol1 =2、786102 Sm2mol1 =0、5266molm3 =5、266104 moldm3 由于溶液浓度很稀,溶液得密度与溶剂得密度近似相等,所以c(SrSO4)m(SrSO4)=5、266104 molkg1S= m(SrSO4)M(SrSO4) =5、266104 molkg1183、7104 kgmol 1 =9、6710517、291K时,纯水得电导率为3、8106 Sm1。H2O可以部分电离成

9、H+与OH并达到平衡。求该温度下,H2O得摩尔电导率、离解度与H+离子浓度。已知这时水得密度为998、6kgm3。解 (H2O)=( H+)+( OH) =(3、498+1、98)102 Sm2mol1=5、478102 Sm2mol1 =6、861011 Sm2mol1=(6、861011 Sm2mol1)/( 5、478102 Sm2mol1) =1、252109 =6、94108moldm3。18、根据如下数据,求H2O(l)在298K时解离成H+与OH并达到平衡时得解离度与离子积常数。已知298K时,纯水得电导率为(H2O)=5、5106Sm1,水得密度为997、09kgm3。解 (H

10、2O)=( H+)+( OH)=(3、498+1、98)102 Sm2mol1=5、478102 Sm2mol1=9、941011 Sm2mol1=(9、941011 Sm2mol1)/( 5、478102 Sm2mol1)=1、815109=1、004107moldm3。19、在298K时,浓度为0、01 moldm3得CH3COOH溶液在某电导池中测得电阻为2220,已知该电导池常数为36、7m1。试求在该条件下CH3COOH得解离度与解离平衡常数。解 =1、65103 Sm2mol1 =3、907102 Sm2mol1=(1、65103 Sm2mol1)/( 3、907102 Sm2mo

11、l1) =0、0422。24、分别计算下列各溶液得离子强度(1)0. 025molkg1得NaCl得溶液;(2)0. 025molkg1得CuSO4得溶液;(3)0. 025molkg1得LaCl3得溶液;(4) NaCl与LaCl3得浓度都为0、025molkg1得混合溶液。解 根据公式,代入计算即可(1) (2) (3) (4) 25、分别计算下列两个溶液得离子平均质量摩尔浓度、离子平均活度以及电解质得活度。(1) 0、01molkg1得K3Fe(CN)6;(2) 0、1molkg1得CdCl2。解 (1) (2) 26、有下列不同类型得电解质:(1)HCl;(2) MgCl2;(3)Cu

12、SO4;(4)LaCl3与(5)Al2(SO4)3,设它们都就是强电解质,当它们得溶液浓度分别都就是0、025molkg1时,试计算各种溶液得(1) 离子强度I;(2) 离子平均质量摩尔浓度;(3) 用公式计算离子平均活度因子;(4) 计算电解质得离子平均活度与电解质得活度aB。解 (1)代入公式得(或按表8、10以I=km计算)HCl :11价,k=1,I=0、025 molkg1; MgCl2:21价,k=3, I=0、075 molkg1;CuSO4:22价,k=4,I=0、1 molkg1; LaCl3:31价,k=6, I=0、15 molkg1; Al2(SO4)3:32价,k=1

13、5,I=0、375 molkg1。(2) 代入公式得(或按下表计算)M+1M2+1M3+1HCl :=1,=1,=0、025 molkg1; MgCl2:=1,=2,=0、0397 molkg1; CuSO4: =1,=1,=0、025 molkg1; LaCl3: =1,=3,=0、0570 molkg1; Al2(SO4)3: =2,=3,=0、0638 molkg1;(3)使用公式计算,298K时A=0、509(molkg1)1/2,HCl :MgCl2:CuSO4:LaCl3:Al2(SO4)3:(4) 使用公式,HCl :=0、8310、025=2、078102;aB=(2、0781

14、02)2=4、3104MgCl2:=0、5260、0397=2、088102;aB=(2、088102)3=9、1106CuSO4:=0、2270、025=5、675103;aB=(5、675103)2=3、2105LaCl3:=0、2560、057=1、459102;aB=(1、459102)4=4、5108Al2(SO4)3:=0、0130、0638=8、294104。aB=(8、294104)5=3、9101627、试用德拜休克尔极限公式计算298K时浓度为0、001 molkg1得K3Fe(CN)6溶液得平均活度系数值(实验值为0、808)。解 。所得结果与实验值比较有不小得误差,这可能就是离子半径较大不能瞧作为质点得缘故。28、在298K时,某溶液含CaCl2得浓度为0、002 molkg1,含ZnSO4得浓度亦为0、002 molkg1。试用德拜休克尔极限公式求ZnSO4得离子平均活度系数。解 在计算离子强度时要把所有得离子都考虑进去,即