第七章 电化学

第七章 电化学

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

解：电极反应为 阴极：Cｕ+2ｅ→Cｕ 阳极：2Cｌ→Cｌ2+2ｅ ｚ＝2

电极反应的反应进度为

－

－

2＋

－

??QIt? zFzF因此：

mCu?MCu??MCuIt63.546?20?15?60??5.928g zF2?96485VCl2??RTp?20?15?60?8.314?300.15

＝2.328ｄｍ3

2?96485?1007.2 在电路中串联着两个电量计，一为氢电量计，另一为银电量计。当电路中通电1 h

3

后，在氢电量计中收集到19℃、99.19 kPa的H2(g)95cm；在银电量计中沉积Ag0.8368g。用两个电量计的数据计算电路中通过的电流为多少。

解：两个电量计的阴极反应分别为 银电量计：Ag++e-→Ag 氢电量计：H+e-→1/2H2

+

z=1

电量计中电极反应的反应进度为 ??QIt? zFzF 对银电量计

I?zF?zFmAg1?96485?0.8368???0.2079A ttMAg3600?107.868对氢电量计

zF?F2pV96485?2?99.19?95?10?3I????0.2080A

ttRT3600?8.314?292.157.3 用银电极电解AgNO3溶液。通电一定时间后，测知在阴极上析出1.15g的Ag，并知

++-阴极区溶液中Ag的总量减少了0.605g。求AgNO3溶液中的t(Ag)和t(NO3)。

解：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。显然阴极区溶液中Ag的总量的改变ΔmAg等于阴极析出银的量

'?mAg?mAg?mAg'mAg?mAg??mAg'Q?mAgmAg??mAg1.15?0.605t(Ag)?????0.474QmAgmAg1.15?+

与从阳极迁移来的银的量之差：

?t(NO3)?1?t(Ag?)?1?0.474?0.526

7.4 用银电极电解KCl水溶液。电解前每100g溶液中含KCl0.7422g。阳极溶解下来的银

-与溶液中的Cl反应生成AgCl(s)，其反应可表示为

总反应为

通电一定时间后，测得银电量计中沉积了0.6136gAg，并测知阳极区溶液重117.51g，其中含KCl0.6659g。试计算

-

溶液中的t(K)和t(Cl)。

+-

解：先计算t(Cl)是方便的。注意到电解前后阳极区中水的量不变，KCl量的改变为

117.51?0.6659?0.7422?0.6659?0.2078g

100?0.7422+

该量由两部分组成（1）与阳极溶解的Ag生成AgCl(s)，（2）从阴极迁移到阳极 nCl??0.61360.20780.61360.2078????2.903?10?3mol MAgMKCl107.86874.551Q?nCl?FnCl?MAg2.903?10?3?107.868t(Cl)?????0.510QnAgFmAg0.6136

?t(K?)?1?t(Cl?)?1?0.510?0.4907.5 用铜电极电解CuSO4水溶液。电解前每100g CuSO4溶液中含10.06g CuSO4。通电一

定时间后，测得银电量计中析出0.5008gAg，并测知阳极区溶液重54.565g，其中含

2+2-CuSO45.726g。试计算CuSO4溶液中的t(Cu)和t(SO4)。

解：同7.4。电解前后CuSO4量的改变

?mCuSO4?5.726?54.565?5.726?10.06?0.2632g

100?10.062+

从铜电极溶解的Cu的量为 nd?nAg2?mAg2MAg?0.5008?2.321?10?3mol

2?107.8682+

从阳极区迁移出去的Cu的量为 nCu2??nd??n?2.321?10 因此，

?3?0.2632?6.7198?10?4mol

159.61Q?2nCu2?2nCu2?MAg2?6.7198?10?4?107.868t(Cu)?????0.289QnAgmAg0.5008

2?2?t(SO4)?1?t(Cu2?)?1?0.289?0.7117.6 在一个细管中，于0.03327mol×dm的GdCl3溶液的上面放入0.073 mol×dm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

-3

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的

3+-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(Gd)和t(Cl)。 解：此为用界面移动法测量离子迁移数

-3-3

1Vct(Gd3?)?3n3Vc3VcFt(Gd3?)??It/FIt 3?1.002?0.03327?96485t(Gd3?)??0.434?35.594?10?3976t(Cl?)?1?t(Gd3?)?1?0.434?0.5567.7 已知25℃时0.02 mol×dmKCl溶液的电导率为0.2768S×m。一电导池中充以此溶液，在25℃时测得其电阻为453W。在同一电导池中装入同样体积的质量浓度为0.555g×-3

dm的CaCl2溶液，测得电阻为1050W。计算（1）电导池系数；（2）CaCl2溶液的电导率；（3）CaCl2溶液的摩尔电导率。

解：（1）电导池系数为

Kcell??R?0.2768?453?125.4m?1 （2）CaCl2溶液的电导率

-3-1

（3）CaCl2溶液的摩尔电导率 ?m?

?c?110.983?0.11942?1?0.02388S?m?mol 30.555?10-3

-1

7.8 已知25℃时0.01mol×dmKCl溶液的电导率为0.141S×m。一电导池中充以此溶液，在25℃时测得其电阻为484W。在同一电导池中装入同样体积的浓度分别为0.0005 mol

-3-3-3-3

×dm，0.0010mol×dm，0.0020 mol×dm和0.0050 mol×dm的NaCl溶液，测出其电阻分别为10910W，5494W，2772W和1128.9W。试用外推法求无限稀释时NaCl的摩尔电导率。

解：NaCl的摩尔电导率为

?m??NaClc??KClRKClcR?0.141?484

cR 造表如下

作图如下

无限稀释时NaCl的摩尔电导率：根据Kohlrausch方程?m???拟和得到 m?Ac ??S?m2?mol?1 m?0.012707.9 已知25℃时??S?m2?mol?1，m(NH4Cl)?0.012625?????m(NH4)及?m(Cl)。

。试计算

解：离子的无限稀释电导率和电迁移数有以下关系

?t??????m,???m?; t??????m,???m

?(NH)???m?4?t?(NH4)??m(NHCl)?(NH4?)

0.4907?0.012625?6.195?10?3S?m2?mol?11?t?(Cl?)??m(Cl)???m(Cl)??(Cl?)

?0.5093?0.012625?6.430?10?3S?m2?mol?11-3

-2

-1

7.10 已知25℃时0.05mol×dmCH3COOH溶液的电导率为3.8×10S×m。计算CH3COOH的解离度

及解离常数

。所需离子摩尔电导率的数据见表7.3.2。

解：CH3COOH的解离反应为 CH3COOH→CH3COO+H

-+

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