物理化学第五版下册习题答案解答

第七章 电化学

7.1 用铂电极电解CuCl2溶液。通过的电流为20A,经过15min后,问:(1)在阴极上能析出多少质量的Cu?(2)在的27℃,100kPa下阳极上能析出多少体积的的Cl2(g)?

解:电极反应为:阴极:Cu2+ + 2e- → Cu 阳极: 2Cl- -2e- → Cl2(g) 则:z= 2 根据:Q = nzF=It

It20?15??9.326?10?2mol zF2?96500因此:m(Cu)=n(Cu)× M(Cu)= 9.326×10-2×63.546 =5.927g 又因为:n(Cu)= n(Cl2) pV(Cl2)= n(Cl2)RT

n?Cu??(Cl2)?因此:Vn(Cl2)RT0.09326?8.314?3003??2.326dm 3p100?107.2 用Pb(s)电极电解PbNO3溶液。已知溶液浓度为1g水中含有PbNO3 1.66×10-2g。通电一定时间后,测得与电解池串联的银库仑计中有0.1658g的银沉积。阳极区的溶液质量为62.50g,其中含有PbNO31.151g,计算Pb2+的迁移数。

解法1:解该类问题主要依据电极区的物料守恒(溶液是电中性的)。显然阳极区溶液中Pb2+的总量的改变如下: 1111n电解后(Pb2+)= n电解前(Pb2+)+ n电解(Pb2+)- n迁移(Pb2+)

22221111则:n迁移(Pb2+)= n电解前(Pb2+)+ n电解(Pb2+)- n电解后(Pb2+)

2222n电解(Pb2+)= n电解(Ag) =

12m?Ag?0.1658??1.537?10?3mol

M?Ag?107.912?(62.50?1.151)?1.66?10?2n电解前(Pb) ??6.150?10?3mol

2331.2?1211.151n电解后(Pb2?) ??6.950?10?3mol

2331.2?121n迁移(Pb2+)=6.150×10-3+1.537×10-3-6.950×10-3=7.358×10-4mol

2n迁移1Pb2?7.358?10?422?(tPb)=??0.479 ?32?1n电解(Pb)1.537?102??

解法2:解该类问题主要依据电极区的物料守恒(溶液是电中性的)。显然

?阳极区溶液中NO3的总量的改变如下:

???n电解后(NO3)= n电解前(NO3) + n迁移(NO3)

???则:n迁移(NO3)=n电解后(NO3)- n电解前(NO3)

?n电解后(NO3)=n12?1.151?3(Pb) ??6.950?10mol 电解后12331.2?212?(62.50?1.151)?1.66?10?2n电解前(NO)=n电解前(Pb) ??6.150?10?3mol

2331.2?12?3?n迁移(NO3) = 6.950×10-3-6.150×10-3 = 8.00×10-4mol

(tNO)=?3?n迁移?NO3?n电解8.0?10?4??0.521 ?31.537?10?则: t(Pb2+)= 1 - t(NO3)= 1 – 0.521 = 0.479

7.3 用银电极电解AgNO3溶液。通电一定时间后,测知在阴极上析出0.078g的Ag,并知阳极区溶液中23.376g,其中含AgNO30.236g。已知通电前溶液浓度为1kg水中溶有7.39g

?AgNO3。求Ag+和NO3迁移数。

解法1:解法1:解该类问题主要依据电极区的物料守恒(溶液是电中性的)。显然阳极区溶液中Ag+的总量的改变如。

n电解后(Ag+)= n电解前(Ag+)+ n电解(Ag+)- n迁移(Ag+)

则:n迁移(Ag+)= n电解前(Ag+)+ n电解(Ag+)- n电解后(Ag+)

m?Ag?0.078n电解(Ag)=??7.229?10?4mol

M?Ag?107.9+

n电解前(Ag??23.376?0.236??7.39?10) ?169.87?3?1.007?10?3mol

n电解后(Ag?) ?0.236?1.389?10?3mol 169.87n迁移(Ag+) = 1.007×10-3+7.229×10-4-1.389×10-3=3.403×10-4mol

(tAg)=?n迁移?Ag??n电解3.403?10?4??0.47 7.229?10?4?则:t(NO3)= 1 - t(Ag+)= 1 – 0.471 = 0.53

解法2:解该类问题主要依据电极区的物料守恒(溶液是电中性的)。显然

?阳极区溶液中NO3的总量的改变如下:

???n电解后(NO3)= n电解前(NO3) + n迁移(NO3)

???则:n迁移(NO3)=n电解后(NO3)- n电解前(NO3)

?n电解后(NO3)=n电解后(Ag?) ?0.236?1.389?10?3mol

169.87?3n电解前(NO)=n电解前(Ag?3??23.376?0.236??7.39?10) ?169.87?1.007?10?3mol

?n迁移(NO3) = 1.389×10-3-1.007×10-3 = 3.820×10-4mol

n电解(Ag+)=

m?Ag?0.078??7.229?10?4mol

M?Ag?107.93.820?10?4??0.53 ?47.229?10(tNO)=?3?n迁移?NO3?n电解?则: t(Ag+)= 1 - t(NO3)= 1 – 0.528 = 0.47

7.4 在一个细管中,于0.3327mol·dm-3的GdCl3溶液的上面放入

0.073mol·dm-3的LiCl溶液,使它们之间有一个明显的界面。令5.594mA的电流直上而下通过该管,界面不断向下移动,并且一直是很清晰的。3976s以后,界面在管内向下移动的距离相当于1.002cm-3的溶液在管中所占的长度。计算在实验温度25℃下,GdCl3溶液中的t(Gd3+)和t(Cl-)。

解:此为用界面移动法测量离子迁移数。 1.002cm-3溶液中所含Gd3+的物质的量为:

n(Gd3+)= cV= 0.03327×1.002×10-3 = 3.3337×10-5mol

所以Gd3+和Cl-的的迁移数分别为:

Q(Ge3?)n(Ge3?)zF3.3337?10?5?3?96500t(Ge)????0.434 ?3QIt5.594?10?39763?t(Cl-)= 1 - t(Gd3+)= 1 -0.434 = 0.566

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