習(xí)題解答1、在300K與100kPa壓力下,用惰性電極電解水以制備氫氣。設(shè)所用直流電得強(qiáng)度為5A,電流效率為100%。來(lái)電解稀H2SO4溶液,如欲獲得1m3氫氣,須通電多少時(shí)間？如欲獲得1m解電解時(shí)放出氣體得壓力為p=(1000003565)Pa=96435Pa1m3氫氣在陰極放出,電極反應(yīng)為2H++2e－→H2(g)根據(jù)法拉第定律,It=ξzF=(ΔnB/νB)·zF,t=(ΔnB/νBI)·zF放氫時(shí),,z=2,。氧氣在陽(yáng)極放出,電極反應(yīng)為2H2O4e－→O2(g)+4H+放氧時(shí),,z=4,。2、用電解NaCl水溶液得方法制備NaOH,在通電一段時(shí)間后,得到了濃度為1、0mol·dm3得NaOH溶液0、6dm3,在與之串聯(lián)得銅庫(kù)侖計(jì)中析出了30、4g得Cu(s)。試計(jì)算該電解池得電流效率。解析出Cu(s)得反應(yīng)為Cu2++2e－→Cu電解NaCl水溶液制備NaOH得反應(yīng)為陰極上得反應(yīng)2H2O+2e－→2OH+H2(g)陽(yáng)極上得反應(yīng)2Cl2e－→Cl2(g)電解總反應(yīng)為2H2O+2NaCl→Cl2(g)+H2(g)+2NaOH即銅庫(kù)侖計(jì)中若析出1molCu(s),則理論上在電解池中可得到2mol得NaOH。30、4g/63、54g·mol1(0、6mol/0、956mol)×100%=62、76%4、在298K時(shí)用Ag+AgCl為電極來(lái)電解KCl水溶液,通電前溶液中KCl得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為w(KCl)=1、4941×103,通電后在質(zhì)量為120、99g得陰極部溶液中w(KCl)=1、9404×103。串聯(lián)在電路中得銀庫(kù)侖計(jì)有160、24mg得Ag(s)沉積出來(lái),求K+與Cl－得遷移數(shù)。解通電后K+自陽(yáng)極部遷入陰極部,總質(zhì)量為120、99g得陰極部溶液中KCl得質(zhì)量與H2O得質(zhì)量分別為:m(KCl)=120、99g×1、9404×103=0、2348gm(H2O)=(120、990、2348)g=120、76g計(jì)算通電前在120、76g水中含KCl得物質(zhì)得量:在電極上K+不發(fā)生反應(yīng),5、在298K時(shí)電解用作電極得Pb(NO3)2溶液,該溶液得濃度為每1000g水中含有Pb(NO3)216、64g,當(dāng)與電解池串聯(lián)得銀庫(kù)侖計(jì)中有0、1658g銀沉積后就停止通電。陽(yáng)極部溶液質(zhì)量為62、50g,經(jīng)分析含有Pb(NO3)21、151g,計(jì)算Pb解陽(yáng)極反應(yīng)為Pb(s)2e－→Pb2+陽(yáng)極部水得質(zhì)量為62、50g1、151g=陽(yáng)極部Pb2+得物質(zhì)得量在通電前后分別為通電后生成Pb2+得物質(zhì)得量Pb2+遷移出陽(yáng)極區(qū)得物質(zhì)得量9、在298K時(shí),毛細(xì)管中注入濃度為33、27×103mol·dm3得GdCl3水溶液,再在其上小心地注入濃度為7、3×102mol·dm3得LiCl水溶液,使其間有明顯得分界面,然后通過(guò)5、594mA得電流,歷時(shí)3976s后,界面向下移動(dòng)得距離相當(dāng)于1、002×103dm3溶液在管中所占得長(zhǎng)度,求Gd3+離子得遷移數(shù)。解發(fā)生反應(yīng)生成Gd3+離子得物質(zhì)得量,反應(yīng)為Gd3e－→Gd3+13、298K時(shí)在某電導(dǎo)池中盛有濃度為0、01mol·dm3得KCl水溶液,測(cè)得電阻R為484、0Ω。當(dāng)盛以不同濃度c得NaCl水溶液時(shí)測(cè)得數(shù)據(jù)如下:c/(mol·dm3)0、00050、00100、00200、0050R/Ω10910549427721128、9已知298K時(shí)0、01mol·dm3得KCl水溶液得電導(dǎo)率為0、1412S·m1,試求NaCl水溶液在不同濃度時(shí)得摩爾電導(dǎo)率Λm。以Λm對(duì)作圖,求NaCl得。解(1)首先從已知條件計(jì)算出電導(dǎo)池常數(shù)Kcell=κ/G=κR=(0、1412S·m1)×(484、0Ω)=68、34m1接下來(lái)從Kcell及所測(cè)得得電阻值R計(jì)算不同濃度c時(shí)得電導(dǎo)率數(shù)值κ,然后再?gòu)碾妼?dǎo)率及濃度數(shù)值計(jì)算相應(yīng)得摩爾電導(dǎo)率,計(jì)算公式與所得結(jié)果如下;c/(mol·dm3)κ/(S·m1)Λm/(S·m2·mol1)/(mol·dm3)1/20、00050、0062640、012530、022360、00100、012440、012440、031620、00200、024650、012330、044720、00500、060540、012110、07071(2)以Λm對(duì)作圖以Λm對(duì)作圖(如右)得一直線,把直線外推到c→0時(shí),得截距0、01273S·m2·mol1。根據(jù)公式可知此截距就就是得值。即(NaCl)=0、01273S·m2·mol115、298K時(shí)測(cè)得SrSO4飽與水溶液得電導(dǎo)率為1、482×102S·m1,該溫度時(shí)水得電導(dǎo)率為1、5×104S·m1。試計(jì)算在該條件下SrSO4在水中得溶解度。解SrSO4就是一種難溶鹽κ(SrSO4)=κ(溶液)κ(H2O)=(1、482×1021、5×104)S·=1、467×102S·m1(SrSO4)=(Sr2+)+(SO42)=(5、946+7、98)×103S·m2·mol1=1、393×102S·m2·mol1(SrSO4)=2(SrSO4)=2×1、393×102S·m2·mol1=2、786×102S·m2·mol1=0、5266mol·m3=5、266×104mol·dm3由于溶液濃度很稀,溶液得密度與溶劑得密度近似相等,所以c(SrSO4)≈m(SrSO4)=5、266×104mol·kg1S=m(SrSO4)×M(SrSO4)=5、266×104mol·kg1×183、7×104kg·mol–=9、67×10517、291K時(shí),純水得電導(dǎo)率為3、8×106S·m1。H2O可以部分電離成H+與OH－并達(dá)到平衡。求該溫度下,H2O得摩爾電導(dǎo)率、離解度與H+離子濃度。已知這時(shí)水得密度為998、6kg·m3。解(H2O)=(H+)+(OH－)=(3、498+1、98)×102S·m2·mol1=5、478×102S·m2·mol1=6、86×1011S·m2·mol1=(6、86×1011S·m2·mol1)/(5、478×102S·m2·mol1)=1、252×109=6、94×108mol·dm3。18、根據(jù)如下數(shù)據(jù),求H2O(l)在298K時(shí)解離成H+與OH并達(dá)到平衡時(shí)得解離度與離子積常數(shù)。已知298K時(shí),純水得電導(dǎo)率為κ(H2O)=5、5×106S·m1,,,水得密度為997、09kg·m3。解(H2O)=(H+)+(OH－)=(3、498+1、98)×102S·m2·mol1=5、478×102S·m2·mol1=9、94×1011S·m2·mol1=(9、94×1011S·m2·mol1)/(5、478×102S·m2·mol1)=1、815×109=1、004×107mol·dm3。19、在298K時(shí),濃度為0、01mol·dm3得CH3COOH溶液在某電導(dǎo)池中測(cè)得電阻為2220Ω,已知該電導(dǎo)池常數(shù)為36、7m1。試求在該條件下CH3COOH得解離度與解離平衡常數(shù)。解=1、65×103S·m2·mol1=3、907×102S·m2·mol1=(1、65×103S·m2·mol1)/(3、907×102S·m2·mol1)=0、0422。24、分別計(jì)算下列各溶液得離子強(qiáng)度025mol·kg1得NaCl得溶液;025mol·kg1得CuSO4得溶液;025mol·kg1得LaCl3得溶液;(4)NaCl與LaCl3得濃度都為0、025mol·kg1得混合溶液。解根據(jù)公式,代入計(jì)算即可(1)(2)(3)(4)25、分別計(jì)算下列兩個(gè)溶液得離子平均質(zhì)量摩爾濃度、離子平均活度以及電解質(zhì)得活度。0、01mol·kg1得K3Fe(CN)6;0、1mol·kg1得CdCl2。解(1)(2)26、有下列不同類型得電解質(zhì):(1)HCl;(2)MgCl2;(3)CuSO4;(4)LaCl3與(5)Al2(SO4)3,設(shè)它們都就是強(qiáng)電解質(zhì),當(dāng)它們得溶液濃度分別都就是0、025mol·kg1時(shí),試計(jì)算各種溶液得(1)離子強(qiáng)度I;(2)離子平均質(zhì)量摩爾濃度;(3)用公式計(jì)算離子平均活度因子;(4)計(jì)算電解質(zhì)得離子平均活度與電解質(zhì)得活度aB。解(1)代入公式得(或按表8、10以I=km計(jì)算)HCl:1—1價(jià),k=1,I=0、025mol·kg1;MgCl2:2—1價(jià),k=3,I=0、075mol·kg1;CuSO4:2—2價(jià),k=4,I=0、1mol·kg1;LaCl3:3—1價(jià),k=6,I=0、15mol·kg1;Al2(SO4)3:3—2價(jià),k=15,I=0、375mol·kg1。(2)代入公式得(或按下表計(jì)算)M+1M2+1M3+1HCl:=1,=1,=0、025mol·kg1;MgCl2:=1,=2,=0、0397mol·kg1;CuSO4:=1,=1,=0、025mol·kg1;LaCl3:=1,=3,=0、0570mol·kg1;Al2(SO4)3:=2,=3,=0、0638mol·kg1;(3)使用公式計(jì)算,298K時(shí)A=0、509(mol·kg1)1/2,HCl:MgCl2:CuSO4:LaCl3:Al2(SO4)3:(4)使用公式,HCl:=0、831×0、025=2、078×102;aB=(2、078×102)2=4、3×104MgCl2:=0、526×0、0397=2、088×102;aB=(2、088×102)3=9、1×106CuSO4:=0、227×0、025=5、675×103;aB=(5、675×103)2=3、2×105LaCl3:=0、256×0、057=1、459×102;aB=(1、459×102)4=4、5×108Al2(SO4)3:=0、013×0、0638=8、294×104。aB=(8、294×104)5