電化學(xué)習(xí)題及解答

1、電化學(xué)習(xí)題及解答,,用鉑電極電解CuCl2溶液。通過的電流為20 A，經(jīng)過15 min后，問：（1）在陰極上能析出多少質(zhì)量的Cu ; (2) 在27℃，100 kPa下，陽極析出多少Cl2？解：電極反應(yīng)為陰極：Cu2+ + 2e- = Cu陽極: 2Cl- - 2e- = Cl2電極反應(yīng)的反應(yīng)進(jìn)度為ξ = Q/(ZF) =It / (ZF)    因此： mCu = MCu ξ =

2、 MCu It /( ZF) = 63.546×20×15×60/(2×96485.309)=5.928gVCl2 = ξ RT / p =2.328 dm3,2. 用銀電極電解AgNO3溶液。通電一定時間后，測知在陰極上析出1.15g的Ag，并知陰極區(qū)溶液中Ag+的總量減少了0.605g。求AgNO3溶液中的t (Ag+)和t (NO3-)。解： 解該類問題主要依據(jù)電極區(qū)的物料守恒（溶液是

3、電中性的）。顯然陰極區(qū)溶液中Ag+的總量的改變D mAg等于陰極析出銀的量mAg與從陽極遷移來的銀的量m’Ag之差：DmAg = mAg - m’Agm’Ag = mAg - DmAgt (Ag+) = Q+/Q = m’Ag / mAg = (mAg - DmAg)/ mAg = (1.15-0.605)/1.15 = 0.474t (NO3-) = 1- t (Ag+) = 1- 0.474 = 0.526,3. 已知2

4、5 ℃時0.02 mol/L KCl溶液的電導(dǎo)率為0.2768 S/m。一電導(dǎo)池中充以此溶液，在25 ℃時測得其電阻為453Ω。在同一電導(dǎo)池中裝入同樣體積的質(zhì)量濃度為0.555g/L的CaCl2溶液，測得電阻為1050Ω。計算（1）電導(dǎo)池系數(shù)；（2）CaCl2溶液的電導(dǎo)率；（3）CaCl2溶液的摩爾電導(dǎo)率。解：（1）電導(dǎo)池系數(shù)KCell 為KCell = k R = 0.2768×453 =125.4 m-1 

5、           （2）CaCl2溶液的電導(dǎo)率k = KCell /R = 125.4/1050 = 0.1194 S/m（3）CaCl2溶液的摩爾電導(dǎo)率Λm = k/C = 110.983×0.1194/(0.555×1000)= 0.02388 S·m2 ·mol-,4. Z

6、n(s)|ZnCl2 (0.05 mol·kg-1)|AgCl(s)|Ag(s)，該電池電動勢E與T的關(guān)系為E/V = 1.015-4.92×10-4(T/K-298)，試計算298K時有1 mol的電子電量輸出時，電池反應(yīng)的ΔrGm、ΔrSm、ΔrHm和Qr（寫出電池電極反應(yīng)）解：陽極反應(yīng)：1/2 Zn(s) → 1/2 Zn2+ + e-陰極反應(yīng)： AgCl(s) + e-→ Ag + Cl-電池反應(yīng)：1/

7、2 Zn(s) + AgCl(s) → Ag + 1/2 ZnCl2T=298K時，E = 1.015- 4.92×10-4× (298-298) V = 1.015 V= - 4.92×10-4V·K -1= - zEF =-1×1.015×96500J·mol-1=-97.95 KJ·mol-1,,= zF =1×96500(

8、- 4.92×10-4) = -47.45 J·mol-1·K -1 = +T = -97.95 + 298 × (- 47.45×10-3) = -112.10 KJ·mol-1 = T =298 × (-47.45×1

9、0-3 ) = -14.15 KJ·mol-1,,,,,,5. 25℃電池Pb | Pb(SO4) | NaSO4(飽和) | Hg2SO4 | Hg(l) 的電池電動勢E = 0.9647V， = 1.74×10-4V·K -1。 (1) 寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)；(2) 恒溫恒壓下電池可逆放電2F，求電池反應(yīng)的ΔrGm、ΔrSm、ΔrHm和可逆電池過程的熱效應(yīng)QR；解：(1) 負(fù)極反

10、應(yīng)： Pb＋SO42-＝PbSO4(s)＋2e- 正極反應(yīng)： Hg2SO4 (s)＋2e-＝2Hg(l)＋SO42- 電池反應(yīng)： Pb(s)＋Hg2SO4 (s)＝PbSO4 (s)＋2Hg(l),,,,,= -186.19 + 298.15×33.58×10-3=-176.18kJ·mol-1,,6. 有一電池可用表示為：Cu(s)|Cu(Ac)2(a =

11、1)|AgAc(s)|Ag(s)已知298K時，該電池的電動勢E1θ=0.372V，308K時, E2θ=0.374V。設(shè)該電池電動勢的溫度系數(shù)為常數(shù)。（1）寫出電極反應(yīng)及電池反應(yīng)（以電子轉(zhuǎn)移數(shù)z＝2計）；（2）計算298K時該電池反應(yīng)的ΔrGmθ, ΔrSmθ, ΔrHmθ，以及電池恒溫放電時的可逆熱Qr,m。,解: (1) 負(fù)極（陽極）：Cu - 2e -→Cu2+ 正極（陰極）：2A

12、gAc+ 2e -→2Ag+2Ac－ 電池反應(yīng)：Cu + 2AgAc(s) → 2Ag+ 2Ac- +Cu2+ （2）ΔrGmθ = －zFEθ?= －2×96500×0.372 = －71.796 kJ·mol-1若F＝96485 則為-71.785kJ·mol-1 　由于溫度系數(shù)為常數(shù)，　　ΔrSmθ

13、 = zF＝2×96500×＝38.6 J·K-1·mol-1ΔrHmθ=ΔrGmθ +TΔrSmθ＝－60.29 kJ·mol-1 Qr,m= TΔrSmθ=298×38.6＝11.502 kJ·mol-1,7. 某原電池Pt | H2 (p°) | H+(a =1)|O2 (p°) | Pt,已知在29

14、8K時，=1.228V, H2O(l)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓= -286.06 kJ·mol-1。（1）寫出該電池的電極反應(yīng)和電池反應(yīng)。（2）求該溫度下電池的溫度系數(shù)。解：（1）電極反應(yīng) 負(fù)極：H2 →2H+ + 2e- 正極：O2 + 2H+ +2e-→ H2O(l)電池反應(yīng) H2 + O2 → H2O(l),,,,8. 電池：Hg(s)?Hg2Cl2(s) ?Cl-(aq) ?AgCl(s) ?

15、Ag(s)的標(biāo)準(zhǔn)電動勢與溫度的關(guān)系為Eθ/V=0.06804 - 3.12×10-4 (T/K-298)。設(shè)活度都等于1（1）寫出電極反應(yīng)及電池反應(yīng)；（2）計算298 K時、電池反應(yīng)的?rGmθ、?rSmθ、?rHmθ；（3）在298 K、100 kPa，電池反應(yīng)的反應(yīng)進(jìn)度?=2 mol時，求電池所作的可逆功解：（1）負(fù)極反應(yīng)： Hg(l) + Br- = 1/2 Hg2Cl2(s) + e- 正極

16、反應(yīng)： AgCl(s) + e-→ Ag(s) + Br- 電池反應(yīng)：Hg(l) + AgCl(s) = 1/2 Hg2Cl2(s) + Ag(s),,9. 298K、壓力下，有化學(xué)反應(yīng)：Ag2SO4(s) + H2 = 2Ag(s) + H2SO4(0.1mol·kg-1)，已知： =0.627V，

17、 = 0.799V1）設(shè)計一可逆電池，并寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)2）求該電池的電動勢E。設(shè)活度系數(shù)都等于1解：1）可逆電池為：(-)Pt|H2(pθ) | H2SO4(0.1mol/kg) |Ag2SO4(s)|Ag(s)(+)負(fù)極: H2(pθ)→2H+(aH+)+2e-正極：Ag2SO4(s) + 2e- → 2Ag(s)+ SO42-(a)電池反應(yīng): Ag2SO4(s) + H2(pθ) →2Ag(

18、s)+ SO42-(a)+2H+(aH+),,10. 在298K時，已知AgBr的溶度積Ksp(AgBr)=4.88×10-13，Eθ(AgBr|Ag)=0.0715V，Eθ(Br2|Br-)=1.065V。將AgBr(s) 的生成反應(yīng): Ag(s)+1/2Br2(l)=AgBr(s)，設(shè)計成原電池。求出上電池的標(biāo)準(zhǔn)電動勢和AgBr(s)標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯函數(shù)。若上電池電動勢的溫度系數(shù)(?E/?T)p=1×10-4V

19、·K-1，計算該電池反應(yīng)的⊿rHm,⊿rSm, Qr,m。計算銀電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢 Eθ(Ag+|Ag),解：(1) 將生成反應(yīng) Ag(s) + (1/2)Br2(l) → AgBr(s) 設(shè)計成電池： 正極： (1/2) Br2(l) +e-→ Br- 負(fù)極： Ag(s) + Br-→ AgBr(s) + e- 電池： Ag(s) | AgBr(s) | Br-| Br2(l) | PtEθ= EθBr2(

20、l)/Br- -EθAgBr(s)/Ag=1.065V-0.0715V=0.9935V⊿rGmθ=-zFEθ=-(1×96500×0.9935) J·mol-1=?-95872 J·mol-1,(2) ⊿rSm =zF(?E/?T) p =1×96500C·mol-1×1×10-4V·K-1=9.65 J·K-1·mol-1

21、 Qr=T⊿rSm?= 298K×9.65 J·K-1·mol-1=2876J·mol-1?⊿rHm =⊿rGm +T⊿rSm =⊿rGm +Qr,m =（-95872+2876)J·mol-1= -92996 J·mol-1(3) AgBr的沉淀反應(yīng)： Br- + Ag+ → AgBr(s)，K =Ksp-1正極： Ag++ e-→ Ag(s)負(fù)極： Ag(s)

22、+Br-→AgBr(s) +e-Eθ= RT lnKsp-1/ F = Eθ (Ag+|Ag)-Eθ (AgBr|Ag)所以 Eθ(Ag+|Ag)=Eθ (AgBr|Ag)?-RT lnKsp/ F = [0.0715V-8.314×298×ln(4.88×10-13)/96500]V= 0.7994V,14. 298.15K下，電池Cu(s)∣Cu(Ac)2 (b=0.1mol·kg –

23、1)∣AgAc(s) ∣Ag(s) 的電動勢E＝0.372V ，溫度升至308K時E＝0.374V，又已知298.15K時Eθ (Ag+/Ag)＝0.799V ，Eθ (Cu2+/Cu)＝0.337V 。(1)寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)；(2)298K時，當(dāng)電池可逆地輸出2mol電子的電量時，求電池反應(yīng)的，和,設(shè)在所給溫度范圍內(nèi)，電動勢E隨T的變化率為常數(shù)。(3)求298.15K時醋酸銀AgAc(s)的溶度積 Kspθ，設(shè)活度系數(shù)均為

24、1。,解：(1)負(fù)極: Cu-2e- →Cu2+ (a Cu2+) 正極: 2AgAc(s) +2e →2Ag(s) + Ac- ( a Ac- ) 電池反應(yīng): Cu+2AgAc(s) → 2Ag(s)+Cu2+ ( a Cu2+ )+ Ac-(a Ac- ) (2) ⊿rGm=-zFE =-2×0.372×96500=-71.78 kJ·mol-1⊿rSm=zF(?E/?T) p =2