電化學(xué)章末習(xí)題

1、 第八章 電化學(xué) 章末習(xí)題一、內(nèi)容提要1. 電化學(xué)的基本概念原電池和電解池都是實現(xiàn)化學(xué)能和電能轉(zhuǎn)化的電化學(xué)裝置，都具備兩個電極、電解質(zhì)溶液和組成回路等必需設(shè)備。（1）原電池：將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置稱為原電池。（2）電解池：將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置稱為電解池。（3）正極、負極，陰極、陽極 電勢高的極稱為正極，電勢低的極稱為負極。 在電極界面上發(fā)生還原反應(yīng)的極稱為陰極，發(fā)生氧化反應(yīng)的極稱為陽極。 電解池中正極是陽極，負極是陰極；原電池中正極是陰極，負極是陽極。（4）法拉第（Faraday）定律 當(dāng)電流通過電解質(zhì)溶液時，在電極界面上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)的量與通入的電量成正比，即。（5）離子的電遷移率

2、和遷移數(shù) 離子在電場中遷移的速率正比于電場的電位梯度，其比例系數(shù)稱為離子的電遷移率。它相當(dāng)于單位電場梯度時離子的遷移速率，單位是。 溶液中電流的傳導(dǎo)由正、負離子作定向遷移來完成。離子B遷移電流的分數(shù)就稱為離子B的遷移數(shù)。遷移數(shù)是一個小于1的分數(shù)，溶液中所有離子遷移數(shù)的加和等于1。遷移數(shù)可由實驗測得。2. 電導(dǎo)及其應(yīng)用（1）電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率（2）電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系 強電解質(zhì)的電導(dǎo)率在一定濃度下隨著濃度的增加而增加，在濃度太大時由于離子相互作用增強，電導(dǎo)率反而有所下降。弱電解質(zhì)的電導(dǎo)率隨濃度的增加變化不大，一直都很小。（強電解質(zhì)的電導(dǎo)率隨著濃度的增加先增大后減?。婋娊赓|(zhì)的摩爾

3、電導(dǎo)率隨著濃度的下降而升高，稀釋到一定程度，摩爾電導(dǎo)率與濃度之間存在一種線性關(guān)系。弱電解質(zhì)的摩爾電導(dǎo)率隨著濃度的不斷下降，開始時變化不大，后來增加越來越迅速，但不存在線性關(guān)系。（3）電導(dǎo)測定的應(yīng)用 測定水的純度； 計算弱電解質(zhì)的節(jié)粒度和解離常數(shù)； 測定難溶鹽的溶解度； 進行電導(dǎo)滴定3. 強電解質(zhì)溶液理論（1）強電解質(zhì)的例子平均活度和活度因子 定義式： （2）離子強度 （3）Debye-Hückel極限定律 4. 可逆電池和可逆電極（1）組成可逆電池的必要條件 化學(xué)反應(yīng)可逆和能量變化可逆（2）可逆電極的類型 第一類電極為金屬電極（由金屬浸在含有該金屬離子的溶液中構(gòu)成），還包括氫電極、氧

4、電極、鹵素電極和汞齊電極。 第二類電極為金屬難溶鹽電極和難溶鹽氧化物電極，如銀-氯化銀電極、甘汞電極等。 第三類電極為氧化-還原電極（由惰性金屬如鉑插入含有某種離子的不同氧化態(tài)的溶液中構(gòu)成，如、等。（3）可逆電池的書面表示法 寫在左邊的電極為負極，起氧化作用；在右邊的電極為正極，起還原作用； 用單垂線表示不同物相之間的界面； 用雙垂線表示鹽橋； 要注明溫度和壓力（不注明即為298K和標(biāo)準壓力），標(biāo)明構(gòu)成電池的各物質(zhì)的物態(tài)，溶液要注明濃度，氣體注明壓力和依附的惰性金屬。注意：書寫電極反應(yīng)和電池反應(yīng)時，既要使物量平衡，又要使電量平衡。（4）標(biāo)準電池標(biāo)準電池的電池反應(yīng)是可逆的，其電動勢只與的活度有關(guān)

5、。其優(yōu)點是電動勢穩(wěn)定，隨溫度變化不大。5. 可逆電池?zé)崃W(xué)（1）可逆電池電動勢與各組分活度的關(guān)系 電池的能斯特（Nernst）方程 （2）用可逆電池的實驗值求熱力學(xué)函數(shù)的變化值 6. 電極的電勢和電池的電動勢（1）標(biāo)準氫電極 將鍍有鉑黑的鉑片插入活度等于1的H+溶液中，并不斷用處于標(biāo)準壓力下的純H2(g)沖擊鉑片，這樣組成的電極稱為標(biāo)準氫電極。標(biāo)準氫電極與待測電極組成電池時，將待測電極寫在右邊，標(biāo)準氫電極寫在左邊。在任何溫度下，標(biāo)準氫電極的電勢規(guī)定都等于零。（2）電極電勢的Nernst方程 （3）電池的電動勢的計算 兩種算法： 正極的還原電極電勢減去負極的還原電極電勢；。 根據(jù)電池反應(yīng)，用計算

6、電池電動勢的Nernst方程進行計算。（4）濃差電池和鹽橋（5）電動勢測定的應(yīng)用 判斷氧化還原反應(yīng)方向； 求化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)； 測定溶液的pH；求離子的平均活度因子； 電勢滴定； 電勢-pH圖7. 極化作用和電極反應(yīng)（1）極化作用 電極上有電流通過時，電極電勢偏離平衡電極電勢的現(xiàn)象稱為極化。主要包括濃差極化和電化學(xué)極化兩種。（2）電極上的反應(yīng) 在電解含有若干種電解質(zhì)的水溶液時，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，實際析出電勢越大的越先在陰極還原析出。另外始終要考慮有H+肯能還原析出競爭反應(yīng)，而且在電解過程中，H+濃度隨著陰極上有O2的析出而增加。陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，實際析出電勢越小的越先在陽極氧化析出，另外

7、還要考慮陽極本身有肯能發(fā)生氧化。二、習(xí)題1. 填空題（1）用同一電導(dǎo)池測得濃度為0.01moldm-3的A溶液和0.1moldm-3的B溶液的電阻分別為1000和500，則它們的摩爾電導(dǎo)率之比m,A：m,B= 。（2）已知25時，Cu2+2eCu，E1=0.337V ；Cu+eCu，E2 =0.521V ，則Cu2+eCu+的E3的值為 V。（3）電解質(zhì)A的溶液與電解質(zhì)B的溶液，其摩爾電導(dǎo)率之比m,A：m,B=2：1，它們的濃度比CA：CB=2：1，則它們的電導(dǎo)率A：B = 。（4）雙液電池中不同電解質(zhì)溶液間或不同濃度的同種電解質(zhì)溶液的接界處存在 電勢，通常采用加 的方法來減小或消除。（5）極

8、化現(xiàn)象是 通過電極時，電極電勢偏離 的現(xiàn)象。（6）已知E(Fe2+Fe)0.440V, E(Fe3+Fe2+)0.770V，則E(Fe3+Fe)= V。（7）德拜-休克爾極限公式適用于 。（8）溶液中含KCl濃度為0.01mol·kg-1，BaCl2濃度為0.02mol·kg-1，則該溶液的離子強度是 。2. 選擇題（1）某電池的電池反應(yīng)可寫成：H2(g)+1/2O2(g)H2O(l)，2H2(g)+O2(g)2H2O(l)相應(yīng)的電動勢和化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)分別用E1、E2和K1、K2表示，則（ ）A. E1=E2，K1=K2 B. E1E2，K1=K2 C. E1=E2，K1

9、K2 D. E1E2，K1K2（2） 298K，下列兩電極反應(yīng)的標(biāo)準電極電勢為：Fe3+3e-Fe，E(Fe3+Fe)0.036V，F(xiàn)e2+2e-Fe, E(Fe2+Fe)0.439V，則反應(yīng)Fe3+e-Fe2+的 E(Fe3+Fe2+)等于（ ）A. 0.184 V B. 0.352V C. -0.184 V D. 0.770 V（3）電池在恒溫恒壓及可逆條件下放電，則系統(tǒng)與環(huán)境間的熱交換Qr值是（ ） A. rHm B. TrSm C. rHm -TrSm D. 0 （4）按物質(zhì)導(dǎo)電方式的不同而提出的第二類導(dǎo)體，下列說法中不正確的是（ ） A. 其電阻隨溫度的升高而增大 B.其電阻隨溫度的

10、升高而減小 C. 其導(dǎo)電的原因是離子的存在 D. 當(dāng)電流通過時在電極上有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生（5）用對消法（補償法）測定可逆電池的電動勢，主要為了（ ） A. 消除電極上的副反應(yīng) B. 減少標(biāo)準電池的損耗 C. 在可逆情況下測定電池電動勢 D. 簡便易行（6）若算得電池反應(yīng)的電池電動勢為負值，表示此電池反應(yīng)是（ ） A. 正向進行 B. 逆向進行 C. 不可能進行 D. 反應(yīng)方向不確定（7）某電池在298K，標(biāo)準壓力下可逆放電時，放出100J的熱量，在該電池反應(yīng)的焓變化rHm為（ ）A. 100J B. >100J C. < -100J D. -100J（8）質(zhì)量摩爾濃度為m的K3PO4溶

11、液，平均活度系數(shù)為±，則K3PO4溶液的活度a為（ ）A. 4±4(m/mø)4 B. ±4(m/mø) C. 4±(m/mø) D. 27±4(m/mø)4（9）Fe3+(a1)|Fe2+(a2)|Pt屬于（ ） A. 第三類電極 B. 第二類電極 C. 第一類電極 D. 氧化物電極（10）強電解質(zhì)MgCl2水溶液，其離子平均活度a±與電解質(zhì)活度aB之間的關(guān)系為（ ） A. a±aB B. a±aB 3 C. a±aB1/2 D. a±aB1/3 （11

12、）強電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率隨溶液濃度變化的規(guī)律是（ ） A. 隨濃度的增大而單調(diào)增大 B. 隨濃度的增大而單調(diào)減小 C. 隨濃度的增大而先增大后減小 D. 隨濃度的增大而先減小后增大（12）甘汞電極屬于（ ） A. 第三類電極 B. 第二類電極 C. 第一類電極 D. 氧化物電極（13）用同一電導(dǎo)池，分別測定濃度為0.01mol/kg和0.1mol/kg的兩個電解質(zhì)溶液，其電阻分別為1000和500，則兩者的摩爾電導(dǎo)率之比為（ ） A. 1: 5 B. 5: 1 C. 10: 5 D. 5:10（14）298K時，有如下兩個電池(1)Cu(s)|Cu+(a1)Cu+(a1),Cu2+(a2)|Pt

13、; (2)Cu(s)|Cu2+(a2)Cu+(a1),Cu2+(a2)|Pt兩個電池的電池反應(yīng)都可寫成Cu(s)+Cu2+(a2)=2Cu+(a1)，則兩個電池的Emf和rGm之間的關(guān)系為（ ） A. rGm和Emf都相同 B. rGm相同，Emf不同 C. rGm和Emf都不同 D. rGm不同，Emf相同（15）電流密度增加時，在原電池中，電極極化遵循的規(guī)律是（ ） A. 正極電勢減小，負極電勢增加 B. 正極電勢減小，負極電勢減小C. 正極電勢增加，負極電勢減小 D. 正極電勢增加，負極電勢增加(16) 強電解質(zhì)MgCl2水溶液，其離子平均活度a±與電解質(zhì)活度aB之間的關(guān)系為（

14、 ） A. a±aB B. a±aB 3 C. a±aB1/2 D. a±aB1/3 3. 計算（一）電池Pt|H2(101.325kPa)|HCl(0.1mol·kg-1)|Hg2Cl2(s)|Hg電動勢E與溫度T的關(guān)系為E/V0.0694+1.881×10-3 T/K-2.9×10-6(T/K)²（1）寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)（Z1）；（2）計算25時該反應(yīng)的rGm、rSm、rHm； （3）電池恒溫可逆放電時該反應(yīng)過程的Qr。（二）已知25時，AgCl的標(biāo)準摩爾生成焓是-127.04kJ· mol-1，Ag, AgCl和Cl2(g)的標(biāo)準摩爾熵分別是