物理化學(xué)第五版下冊習(xí)題答案解答

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 第七章第七章 電化學(xué)電化學(xué)7.1 用鉑電極電解 CuCl2溶液。通過的電流為 20A，經(jīng)過 15min 后，問：（1）在陰極上能析出多少質(zhì)量的 Cu?（2）在的 27，100kPa 下陽極上能析出多少體積的的 Cl2（g）？解：電極反應(yīng)為：陰極：Cu2+ + 2e- Cu 陽極： 2Cl- 2e- Cl2（g）則：z= 2根據(jù)：Q = nzF=It220 15Cu9.326 10 mol2 96500ItnzF因此：m（Cu）=n（Cu） M（Cu）= 9.32610-263.546 =5.927g又因為：n（Cu）= n（Cl2） pV（Cl2）=

2、 n（Cl2）RT因此：3223Cl0.09326 8.314 300Cl2.326dm100 10nRTVp7.2 用 Pb（s）電極電解 PbNO3溶液。已知溶液濃度為 1g 水中含有 PbNO31.6610-2g。通電一定時間后，測得與電解池串聯(lián)的銀庫侖計中有 0.1658g 的銀沉積。陽極區(qū)的溶液質(zhì)量為 62.50g，其中含有 PbNO31.151g，計算 Pb2+的遷移數(shù)。解法 1：解該類問題主要依據(jù)電極區(qū)的物料守恒（溶液是電中性的）。顯然陽極區(qū)溶液中 Pb2+的總量的改變?nèi)缦拢簄電解后(Pb2+)= n電解前(Pb2+)+ n電解(Pb2+)- n遷移(Pb2+)12121212則

3、：n遷移(Pb2+)= n電解前(Pb2+)+ n電解(Pb2+)- n電解后(Pb2+)12121212n電解(Pb2+)= n電解(Ag) = 123Ag0.16581.537 10 molAg107.9mM223162.50 1.1511.66 10(Pb ) 6.150 10 mol12331.22n電2311.151(Pb ) 6.950 10 mol12331.22n電n遷移(Pb2+)=6.15010-3+1.53710-3-6.95010-3=7.35810-4mol12精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)242321Pb7.358 102Pb0.47911.537 10

4、(Pb )2ntn=遷電解法 2：解該類問題主要依據(jù)電極區(qū)的物料守恒（溶液是電中性的）。顯然陽極區(qū)溶液中的總量的改變?nèi)缦拢?NOn電解后()= n電解前() + n遷移()3NO3NO3NO則：n遷移()=n電解后()- n電解前()3NO3NO3NOn電解后()=3NO2311.151(Pb ) 6.950 10 mol12331.22n電n電解前()=3NO223162.50 1.1511.66 10(Pb ) 6.150 10 mol12331.22n電n遷移() = 6.95010-3-6.15010-3 = 8.0010-4mol3NO4333NO8.0 10NO0.5211.537

5、 10ntn=遷電則： t（Pb2+）= 1 - t（）= 1 0.521 = 0.4793NO7.3 用銀電極電解 AgNO3溶液。通電一定時間后，測知在陰極上析出0.078g 的 Ag，并知陽極區(qū)溶液中 23.376g，其中含 AgNO30.236g。已知通電前溶液濃度為 1kg 水中溶有 7.39gAgNO3。求 Ag+和遷移數(shù)。3NO解法 1：解法 1：解該類問題主要依據(jù)電極區(qū)的物料守恒（溶液是電中性的）。顯然陽極區(qū)溶液中 Ag+的總量的改變?nèi)?。n電解后(Ag+)= n電解前(Ag+)+ n電解(Ag+)- n遷移(Ag+)則：n遷移(Ag+)= n電解前(Ag+)+ n電解(Ag+)

6、- n電解后(Ag+)n電解(Ag+)=4Ag0.0787.229 10 molAg107.9mM3323.3760.2367.39 10(Ag ) 1.007 10 mol169.87n電30.236(Ag ) 1.389 10 mol169.87n電精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)n遷移(Ag+) = 1.00710-3+7.22910-4-1.38910-3=3.40310-4mol44Ag3.403 10Ag0.477.229 10ntn=遷電則：t（）= 1 - t（Ag+）= 1 0.471 = 0.533NO解法 2：解該類問題主要依據(jù)電極區(qū)的物料守恒（溶液是電中性的）

7、。顯然陽極區(qū)溶液中的總量的改變?nèi)缦拢?NOn電解后()= n電解前() + n遷移()3NO3NO3NO則：n遷移()=n電解后()- n電解前()3NO3NO3NOn電解后()=3NO30.236(Ag ) 1.389 10 mol169.87n電n電解前()=3NO3323.3760.2367.39 10(Ag ) 1.007 10 mol169.87n電n遷移() = 1.38910-3-1.00710-3 = 3.82010-4mol3NOn電解(Ag+)=4Ag0.0787.229 10 molAg107.9mM4334NO3.820 10NO0.537.229 10ntn=遷電則：

8、 t（Ag+）= 1 - t（）= 1 0.528 = 0.473NO7.4 在一個細管中，于 0.3327moldm-3的 GdCl3溶液的上面放入0.073moldm-3的 LiCl 溶液，使它們之間有一個明顯的界面。令 5.594mA 的電流直上而下通過該管，界面不斷向下移動，并且一直是很清晰的。3976s 以后，界面在管內(nèi)向下移動的距離相當于 1.002cm-3的溶液在管中所占的長度。計算在實驗溫度 25下，GdCl3溶液中的 t（Gd3+）和 t（Cl-）。解：此為用界面移動法測量離子遷移數(shù)。1.002cm-3溶液中所含 Gd3+的物質(zhì)的量為：n（Gd3+）= cV= 0.03327

9、1.00210-3 = 3.333710-5mol所以 Gd3+和 Cl-的的遷移數(shù)分別為：33533(Ge )(Ge )3.3337 103 96500(Ge )0.4345.594 103976QnzFtQIt 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)t（Cl-）= 1 - t（Gd3+）= 1 -0.434 = 0.5667.5 已知 25時 0.02moldm-3KCl 溶液的電導(dǎo)率為 0.2768Sm-1。一電導(dǎo)池中充以此溶液，在 25時測得其電阻為 453W。在同一電導(dǎo)池中裝入同樣體積的質(zhì)量濃度為 0.555 moldm-3的 CaCl2溶液，測得電阻為 1050W。計算（1）電

10、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)為 cellcellcellKK GKRR則： Kcell= 0.2768453 = 125.4m-1（2）CaCl2溶液的電導(dǎo)率1cell125.40.1994S m1050KR（3）CaCl2溶液的摩爾電導(dǎo)率21m30.1194 110.9830.02388S mmol0.555 10c7.6.已知 25時，。試計21m4NH Cl0.012625S mmol4NHt=0.4907算及。m4NHmCl解：離子的無限稀釋電導(dǎo)率和電遷移數(shù)有以下關(guān)系4m4321m4NHNH Cl0.4907 0.012

11、625NH6.195 10 S mmol1tm4321mClNH Cl1 0.49070.012625Cl6.430 10 S mmol1t或 mm +m -m +mmmtt -精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)=-= 0.-6.19510-3 = 6.43010-3Sm2mol-1mClm4NH Clm4NH7.7 25將電導(dǎo)率為 0.14Sm-1的 KCl 溶液裝入一電導(dǎo)池中，測得其電阻為525W。在同一電導(dǎo)池中裝入 0.1 moldm-3的 NH3H2O 溶液，測得電阻為2030W。利用表 7.3.2 中的數(shù)據(jù)計算 NH3H2O 的解離度及解離常熟。K解：查表知 NH3H2O 無

12、限稀釋摩爾電導(dǎo)率為m32m4mNHH ONHOH= 73.510-4+19810-4 =271.510-4Sm2mol-1 m3232m3232m32cell3232m323232m324NHH ONHH ONHH ONHH ONHH ONHH O(KCl(KClNHH ONHH ONHH ONHH ONHH O0.141 5250.1 1000 2030 271.5 100.01344acK GRccR2225430.013440.11.834 1011 0.013NHOHNHH O441Kcccccaca cc7.8 25 時水的電導(dǎo)率為 5.510-6 Sm-1，密度為 997.0kgm

13、-2。H2O 中存在下列平衡：H2O H+ OH-，計算此時 H2O 的摩爾電導(dǎo)率、解離度和H+的濃度。已知：(H+) = 349.6510-4Sm2mol-1，(OH-) = 198.010-4Sm2mol-1。mm解：22m2222(H O)(H O)(H O)(H O)(H O) /(H O)kkcM6112135.5 109.93 10S mmol997.09 10 /18 m2m2+m2mm11219421H OH O=H OH+OH9.929 10S mmol =1.813 103.49.65+198.010 S mmol97322997(H )(H O) /(H O)1.813

14、101.004 10 mol md18ccaMa精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)7.9 已知 25 時水的離子積 Kw=1.00810-14，NaOH、HCl 和 NaCl 的分m別等于 0. Sm2mol-1，0. Sm2mol-1和 0. Sm2mol-1。（1）求 25時純水的電導(dǎo)率；（2）利用該純水配制 AgBr 飽和水溶液，測得溶液的電導(dǎo)率（溶液）= 1.66410-5 Sm-1，求 AgBr（s）在純水中的溶解度。已知：（Ag+）= 61.910-4Sm2mol-1，（Br-）=78.110-4Sm2mol-1。mm 解：（1）水的無限稀釋摩爾電導(dǎo)率為 m2mmm21H

15、OOH -=0.042616+0.024811-0.012645=0.HClNaNaCl054777S mmol 純水的電導(dǎo)率 2ww(OH )(H ) cccaKcaK cccc，即：m2mm222H OH OH O =H O=ca 即有：2m2143-61wH OH O1.008 101 100.0547775.500 10 S mK c （2）（溶液）=（AgBr）+（H2O）即：（AgBr）=（溶液）-（H2O） =1.66410-5 5.50010-6 = 1.11410-5 Sm-1mmmm-4-4-221+-=61.9 10 +78.1 10 =1.40 10 S mmoAgBr

16、AgBrAgBrl5432mm1.11AgBrAgBrAgBrAgBr4 10=7.957 10 mol m1.40 10cc = 7.10 應(yīng)用德拜-休克爾極限公式計算 25時 0.002molkg-1CaCl2溶液中（Ca2+）、（Cl-）和 。 解：離子強度精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) B2122B110.00220.00m2210.006kg22olIb z 根據(jù)： 2+lg=-lg=-iiAzIAz zI 即有：222lgCa=-0.006=-0.1577Ca=0.69950.5092 2-lgCl =-10.006=-0.03943Cl =0.91320.509+lg

17、=-0.509210.0060.07885=0.8340Az zI 7.11 現(xiàn)有 25時，0.01molkg-1BaCl2溶液。計算溶液的離子強度 I 以及BaCl2的平均離子活度因子 和平均離子活度。 解：離子強度 B2122B110.01 20.01m210.03kg22olIb z 根據(jù)： +lg=-=-0.5092-10.03=-0.1763=0.6663Az zI 1/32120.01 0.021.587 10kgmolbb b21.587 100.66630.010571bab7.12 25時碘酸鋇 Ba(IO4)2在純水中的溶解度為 5.4610-4moldm-3。假定可以應(yīng)用

18、德拜-休克爾極限公式，試計算該鹽在 0.01 moldm-3中 CaCl2溶液中的溶解度。解：先利用 25 時碘酸鋇 Ba(IO4)2在純水中的溶解度求該溫度下其溶度積。 由于是稀溶液可近似看作 bBcB，因此，離子強度為 B2242-43B1115.46 1025.46 10211.638 10kg22molIb z 3+lg=-=-0.5092-11.638 10 =-0.04120=0.9095Az zI 33-42233-100sp45.46 10=BaIO4=40.9095=4.898 101bKaab 設(shè)在 0.01 moldm-3中 CaCl2溶液中 Ba(IO4)2的溶解度為，

19、則 B1222B110.01 20.01 21+63 0.01+kg22molIb zbb +lg=-=-0.5092-13 0.01Az zIb 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 3sp2233sp4=BaIO44KbbKaabb-10-434.898 104.966 10=4bbb 整理得到 -4lg=-1.76320.014.966 10/采用迭代法求解該方程得 =0.6563 所以在 0.01 moldm-3中 CaCl2溶液中 Ba(IO4)2的溶解度為 -10-4-4314.898 104.966 101=7.566 10kg40.6563molbbcBbB = 7.56

20、610-4moldm-3 7.13 電池 Pt|H2（101.325kPa）|HCl（0.10 molkg-1）|Hg2Cl2（s）|Hg 電動勢 E 與溫度 T 的關(guān)系為： 236=0.0694+1.881 10-2.9 10VKKETT（1）寫出電池反應(yīng)；（2）計算 25 時該反應(yīng)的 rGm、rSm、rHm以及電池恒溫可逆放電 F 時該反應(yīng)過程的 Qr。（3）若反應(yīng)在電池外在同樣條件恒壓進行，計算系統(tǒng)與環(huán)境交換的熱。 解：（1）電池反應(yīng)為 22211Hg +Hg Cls =Hg l +HCl aq22 （2）25 時 236=0.0694+1.881 10298.15-2.9 10298.

21、15=0.3724VE3641=1.881 10 -22.9 10298.151.517 10 V KpdEdT因此，rGm= -zEF = -1965000.3724 = -35.94 kJmol-1 4-11r1 96500 1.517 1014.64J molKpdESzFdT rHm =rGm +TrSm = -35.94 + 14.64298.1510-3 = -31.57 kJmol-1 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)Qr,m = TrSm = 4.36 kJmol-1 （3）Qp,m =rHm = -31.57 kJmol-1 7.14 25 時，電池 Zn|ZnCl

22、2（0.555 molkg-1）|AgCl（s）|Ag 的電動勢 E = 1.015V。已知 E（Zn2+|Zn）=-0.7620V，E （Cl-|AgCl|Ag）=0.2222V，電池電動勢的溫度系數(shù)為：41=-4.02 10 V KpdEdT （1）寫出電池反應(yīng)；（2）計算反應(yīng)的標準平衡常數(shù) K ；（3）計算電池反應(yīng)的可逆熱 Qr,m；（4）求溶液中 ZnCl2的平均離子活度因子 。解：（1）電池反應(yīng)為Zn（s）+ 2AgCl（s）= Zn2+ + 2Cl- + 2Ag（s）（2）rm=-lnGRTKzE F 即：20.22220.762096500ln76.638.314298.15zE

23、 FKRT K = 1.901033（3）r,mrm=pdEQTSzFTdT4-12965004.02 10298.1523.13kJ mol （4） 32230lnZnClln4bRTRTEEaaEzFzFb338.314298.150.55551.0150.22220.7620ln42965001 = 0.50997.15 甲烷燃燒過程可設(shè)計成燃料電池，當電解質(zhì)微酸性溶液時，電極反應(yīng)和電池反應(yīng)分別為：陽極：CH4（g）+ 2H2O（l）= CO2（g）+ 8H+ + 8e-陰極：2 O2（g）+ 8H+ + 8e- = 2H2O（l）電池反應(yīng)： CH4（g）+ 2 O2（g）= CO2（g

24、）+ 2H2O（l）精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)已知，25時有關(guān)物質(zhì)的標準摩爾生成吉布斯函數(shù)為：fmG物質(zhì)CH4（g）CO2（g）H2O（l）1fm/ kJ molG-50.72-394.359-237.129計算 25時該電池的標準電動勢。解： rmBfmBBGG fm2fm2fm4fm21COg +2H Ol -CHg -2Og=-394.359+2-237.129 - -50.72=-817.897kJ molGGGG ，因為：rmGzE F 3rm817.897 10=-=1.0595V8 96500GEzF7.16 寫出下列各電池的電池反應(yīng)。應(yīng)用表 7.7.1 的數(shù)據(jù)計

25、算 25 時各電池的電動勢、各電池反應(yīng)的摩爾 Gibbs 函數(shù)變及標準平衡常數(shù)，并指明的電池反應(yīng)能否自發(fā)進行。（1）Pt|H2（100kPa）|HCl（a=0.8）|Cl2（100kPa）| Pt（2）Zn| Zn Cl2（a=0.6）|AgCl（s）|Ag（3）Cd| Cd 2+（a=0.01）Cl-（a=0.5）| Cl2（100kPa）| Pt解：（1）電池反應(yīng)： H2（g）+ Cl2（g）= 2HCl228.314298.15lnHCl1.3579ln0.81.3636V296500RTEEazF-1rm=-2 1.363696500=-263.17kJ molGzEF rm=-lnG

26、RTKzE F 21.3579096500ln105.7268.314298.15zE FKRT K = 8.241045rm0GzE F （2）電池反應(yīng)： Zn（s）+ 2AgCl（s）= ZnCl2 + 2Ag（s） 28.314298.15lnZnCl0.22216+0.7620ln0.60.9907V296500RTEEazF-1rm=-20.990796500=-191.20kJ molGzEF rm=-lnGRTKzE F 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)20.22213-0.762096500ln76.6268.314298.15zE FKRT K = 1.898103

27、3rm0G （3）電池反應(yīng)： Cd（s）+ Cl2（g）= Cd 2+ + 2Cl- 22-2lnCdCl8.314298.151.3579+0.4032ln0.010.51.8381V296500RTEEaazF-1rm=-2 1.8381 96500=-354.75kJ molGzEF rm=-lnGRTKzE F 21.3579-0.403296500ln137.1198.314298.15zE FKRT K = 3.551059rm0G 7.17 應(yīng)用表 7.4.1 的數(shù)據(jù)計算下列電池在 25 時的電動勢。Cu| CuSO4 （b1=0.01molkg-1）CuSO4 （b2=0.1m

28、olkg-1）| Cu解：該電池為濃差電池，電池反應(yīng)為CuSO4 （b2=0.1molkg-1） CuSO4 （b1=0.01molkg-1）查表知，（CuSO4，b1=0.01molkg-1）= 0.41（CuSO4，b2=0.1molkg-1）= 0.161424,1 1,22CuSOlnCuSO8.314298.150.41 0.01lnln0.01749V2965000.160.10aRTEEzFabRTbbzFb 7.18 電池 Pt|H2（100kPa）|HCl（b=0.10 molkg-1）|Cl2（100kPa）|Pt 在 25時電動勢為 1.4881V，試計算 HCl 溶液中

29、 HCl 的平均離子活度因子。 解：該電池的電池反應(yīng)為H2（g，100kPa）+ Cl2（g，100kPa）= 2HCl（b=0.10 molkg-1 ） 根據(jù) Nernst 方程精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)22222HCllnlnHClH/Cl/8.314298.151.48811.3579lnHCl296500aRTRTEEEazFzFppppa 32223HCl6.29 101HCl=HCl =6.29 10=0.79310.10abbaaabb7.19 25時，實驗測定電池 Pb| PbSO4（s）| H2SO4（0.01 molkg-1）| H2（g，p）| Pt 的電

30、動勢為 0.1705V。已知 25時，（H2SO4，aq）=fmG（，aq）= -744.53kJmol-1，（PbSO4，s）= -813.0kJmol-1。fmG2-4SOfmG（1）寫出上述電池的電極反應(yīng)和電池反應(yīng)；（2）求 25時的 E（| PbSO4|Pb） ；2-4SO（3）計算 0.01 molkg-1 H2SO4溶液的 a和 。解：（1）上述電池的電極反應(yīng)和電池反應(yīng)如下正極：2H+ + 2e- = H2（g，p）負極：Pb（s）+ - 2e- = PbSO4（s）2-4SO電池反應(yīng)：H2SO4（0.01 molkg-1）+ Pb（s） = PbSO4（s）+ H2（g，p）（2

31、） rmBfmBBGG fm4fm2fm24fm1PbSOs +2Hg -H SOaq -Pbs=-813.0+0- -744.53 -0=-68.47kJ molGGGG ，因為：2-rm244=H H Pt -SO PbSO PbGzE Fz EEF 32-rm44-68.47 10SO PbSO Pb =-0.3548V296500GEzF（3）2232424H/H/ln=lnH SOH SOppppRTRTEEEzFazFa324100 /1008.314298.150.17050- -0.3548ln296500H SOa-324H SO=8.369 10a 2 _41/321/32

32、2-124HSOH SO=0.020.011.5874 10 mol kgbbb精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)-3422241=H SO=8.3694 10 =0.5271.H S5874 10Obabbab7.20 濃差電池 PbPbSO4（s）CdSO4（b1，1）CdSO4（b2，2）PbSO4（s）Pb，其中 b1=0.2 molkg-1，1=0.1；b2=0.02 molkg-1，2=0.32，已知在兩液體接界處 Cd2+離子的遷移數(shù)的平均值為 t（Cd2+）=0.37。（1）寫出電池反應(yīng)；（2）計算 25 C 時液體接界電勢 E(液界)及電池電動勢 E；解：電池反應(yīng)Cd

33、SO4（a，1） CdSO4（a，2） 由 7.7.6 式 12=lnaRTEttzFa,213,1,2,20.20.02=0.10.02=0.326.4 1011bbaabb1338.314298.150.02= 0.370.63ln3.805 102965006.4 10EV 電池電動勢1112223+=ln+ln=2ln8.314298.150.02=20.37ln0.010832965006.4 10aaaRTRTRTEEEtttzFazFazFaV濃7.21 為了確定亞汞離子在水溶液中是以 Hg+ 還是以形式存在，涉及了2+2Hg如下電池-3-333-3-3HNO 0.1mol dm

34、HNO 0.1mol dmHgHg0.263mol dm2.63mol dm測得在 18 時的 E = 29 mV，求亞汞離子的形式。 解：設(shè)硝酸亞汞的存在形式為，則電池反應(yīng)為2+2Hg313232232232323123222NONOHgNOHgNO2NONOHgNOHgNOaaaa 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)電池電動勢為22312322132232NOHgNO-lnNOHgNOaaRTEzFaa作為估算，可以取123213231232HgNONONOHgNOcaaac 。22322232HgNOHgNOcac22312322132232NOHgNO-lnNOHgNO8.31

35、4291.150.263=-ln=29mV2965002.63aaRTEzFaa所以硝酸亞汞的存在形式為。2+2Hg7.22 電池 PtH2（g，100kPa）待測 pH 的溶液1moldm-3KClHg2Cl2（s）Hg，在 25時測得電池電動勢 E=0.664V，試計算待測溶液的pH。解：電極及電池反應(yīng)為陽極：H2（g，100kPa）- 2e- = 2H+陰極：Hg2Cl2（s）+ 2e- = 2 Hg（l）+ 2 Cl-電池反應(yīng)：H2（g，100kPa）+ ：Hg2Cl2（s）= 2 Hg（l）+ 2H+ + 2 Cl- 查表知（表 7.8.1），在所給條件下甘汞電極的電極電勢為，則：

36、2222HClln=0.2799lnHH/aaRTRTEEazFzFpp 28.314298.150.664=0.2799lnH296500aa（H+）= 3.2110-7 pH=lg a（H+）= lg3.2110-7 = 6.497.23 在電池 PtH2（g，100kPa）HI 溶液（a=1）I2（s）Pt 中，進行如下電池反應(yīng)：（1）H2 （g，100kPa）+ I2 （s）2HI（a=1） （2）H2（g，p） + I2（s） HI（aq,a=1） 1212精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)應(yīng)用表 7.7.1 的數(shù)據(jù)計算兩個電池反應(yīng)的E、和 K。rmG解：（1）電池反應(yīng)為 H

37、2 （g，100kPa）+ I2 （s）2HI（a=1）時，電池反應(yīng)處于標準態(tài)，即有： E = EI-（a=1）I2Pt- EH+（a=1）H2（g，100kPa）Pt= EI-溶液（a=1）I2（s）Pt= 0.5353V 1rm1=20.5353 96500103.31kJ molGzE F 18rm1033101exp()exp1.26 108.314298.15GKRT（2）電動勢值不變，因為電動勢是電池的性質(zhì)，與電池反應(yīng)的寫法無關(guān)， E= 0.5353V Gibbs 自由能的變化值降低一半，因為反應(yīng)進度都是 1 mol ，但發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)的量少了一半，即 1rmrm1(2)(1)51

38、.66 kJ mol2GG 根據(jù)平衡常數(shù)與 Gibbs 自由能變化值的關(guān)系， 1118922(2)(1)1.26 101.12 10KK7.24 將下列反應(yīng)設(shè)計成原電池，并應(yīng)用表 7.7.的數(shù)據(jù)計算 25 時電池反應(yīng)的和 K 。rmG（1）2Ag + + H2 （g）= 2 Ag + 2H+（2）Cd + Cu2+ = Cd2+ + Cu（3）Sn2+ + Pb2+ = Sn4+ + Pb（4）2Cu+ = Cu2+ + Cu解：（1）PtH2（g，100kPa）H+（a=1）Ag +（a=1）AgE（1） = E（右）- E（左）= 0.7994V 1rm11=20.799496500154

39、.28kJ molGzEF rm27120.7994965001exp()exp1.07 108.314298.15GKRT（2）CdCd2+（a=1）Cu2+（a=1）Cu同理可求：E（2） = E（右）- E（左）=0.3417-（-0.4032）=0.7449V精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 1rm22=20.744996500143.76kJ molGzEF rm25220.7449965002exp()exp1.54 108.314298.15GKRT（3）PtSn2+（a=1） ，Sn4+（a=1）Pb2+（a=1）Pb同理可求：E（3） = E（右）- E（左）= -

40、0.1264 0.151 = -0.2774V 1rm33=2-0.27719650053.54kJ molGzEF rm-1032-0.2774965003exp()exp4.17 108.314298.15GKRT（4）PtCu+ （a=1） ，Cu 2+（a=1）Cu +（a=1）Cu同理可求：E（4） = E（右）- E（左）= 0.521 0.153 = 0.368V 1rm44=20.368 96500-35.51kJ molGzEF rm6420.368 965004exp()exp1.67 108.314298.15GKRT7.25 將反應(yīng) Ag（s） + Cl2 （g）= A

41、gCl（s）設(shè)計成原電池，已知在1225時，1fm(AgCls)=-127.07kJ molH，1fm(AgCls)=-109.79kJ molG，標準電極電勢 E（Ag +Ag）= 0.7994V，E（Cl-Cl2（g）Pt）=1.3579V。（1）寫出電極反應(yīng)和電池圖示；（2）求 25時電池可逆放電 2F 電荷量時的熱 Qr；（3）求 25時 AgCl 的活度積。解：（1）電極反應(yīng)和電池圖示如下：陽極：Ag（s）+ Cl- - e- = AgCl（s） 陰極：Cl2 （g）+ e- = Cl-12電池圖示：Ag|AgCl（s）|Cl- a（Cl-）|Cl2（g，）|Ptp同理 rmBfmB

42、fmfm2fm1B1AgCls -CIg -Ags2=-109.79kJ molGGGGG （2） ，同理可求：1rmfm=(AgCls)=-127.07kJ molHH，rmrmrm-GHTS 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)3-11rmrmrm127.07109.7910-=57.96J molK298.15HGST Qr = n T= 2298.15（-57.96）= -34.56kJ rmS（3）3rmrm109.79 10=-1.1377V1 96500GGzE FEzF E = E（右）- E（左）= 1.3579 E（Cl-AgCl（s） Ag ）E（Cl-AgCl（s

43、） Ag ）= 1.3579 1.1378 = 0.2201V解法 1：設(shè)計原電池：AgAg +Cl-AgCl（s） Ag電池反應(yīng)：AgCl（s） Ag + + Cl- spClAgClsAgAgAg -lnAgCl=AgAg -lnAgClRTEEaazFRTEKzFsp8.314298.150.22010.7994-lnAgCl1 96500K-10spAgCl =1.61 10K解法 2：根據(jù)能斯特方程：ClAgClsAgAgAglnAgRTEEazF _spspg l =glg=g l /lKaaaKaACA C AAC C則：_spClAgClsAgAgAglng l /lRTEEK

44、azFAC Csp8.314298.150.22010.7994lng l / 11 96500KAC -10spAgCl =1.61 10K7.26 25時，電池 PtH2（g，100kPa）H2SO4（b）Ag2 SO4（s）Ag的標準電動勢 E=0.627V。已知 E（Ag +Ag）= 0.7994V。（1）寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)；（2）25時實驗測得 H2SO4濃度為 b 時，上述電池的電動勢為 0.623V。已知此 H2SO4溶液的離子平均活度因子 = 0.7，求 b 為多少；（3）計算 Ag2 SO4（s）的活度積。spK解：（1）電極反應(yīng)和電池反應(yīng)如下：精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上

45、專心-專注-專業(yè)陽極：H2（g，100kPa）- 2e- = 2H+陰極：Ag2 SO4（s）+ 2e- = 2Ag（s）+ 2-4SO電池反應(yīng)：H2（g，100kPa）+ Ag2 SO4（s）= 2Ag（s）+ 2H+ + 2-4SO（2）E = E（右）- E（左）= E（Ag2 SO4（s）Ag）- EH+ |H2（g）|Pt2-4SO即：E（Ag2 SO4（s）Ag）= 0.627V2-4SO 22224422HSOHSOlnln=-lnH/H/aaaaRTRTEEEEzFzFpppp 322334HSO=4baaabbb則：3-ln4RTbEEEzFb38.314298.150.70

46、.6230.627-ln42965001bb = 0.9984 molkg-1（3）2-424SOAg SOsAgAgAglnAgRTEEazF 22-2-sp244sp244Ag SO =gSOg=Ag SO/SOKaaaKaA A 2-2-424sp244SOAg SOsAgAgAglnAg SO/SORTEEKazF sp248.314298.150.6270.7994lnAg SO/ 1296500K 6sp24Ag SO=1.48110K7.27 （1）已知 25時，H2O（l）的標準摩爾生成焓和標準摩爾生成吉布斯函數(shù)分別為-285.83 kJmol -1和-237.129 kJmo

47、l -1。計算在氫-氧燃料電池中進行下列反應(yīng)時電池的電動勢及其溫度系數(shù)， 2221Hg 100kPa +Og 100kPaH O l2（2）應(yīng)用表 7.7.1 的數(shù)據(jù)計算上述電池的電動勢。解：（1） rmBfmBBGG1fm2fm2fm21H Ol -g -g =-237.129kJ mol2GGG ，O，H，精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)同理同理可求：1rmfm2=(H Ol)=-285.83kJ molHH，3rmrm237.129 10=-1.229Vz296500GGzE FEF rmrmrm-GHTS 3-11rmrmrm285.83237.12910-=-163.344

48、J molK298.15HGST rm=pdESzFdT即：41rm163.344=-=-8.56 10 V K296500pSdEdTzF（3）設(shè)計原電池為：PtH2（g，100kPa）H+（a=1）O2（g，100kPa）Pt E = E（右）- E（左）= EOH- |O2（g，p）|Pt- EH+ |H2（g，p）|Pt= 1.229V7.28 已知 25 時 E（Fe3+ | Fe）= -0.036V，E（Fe3+， Fe2+）=0.770V。試計算 25 C 時電極 Fe2+ | Fe 的標準電極電勢 E（Fe2+ | Fe） 。 解：上述各電極的電極反應(yīng)分別為Fe3+ + 3e-

49、 = Fe （1）Fe3+ + e- = Fe2+ （2）Fe2+ + 2e- = Fe （3）顯然，（3）=（1）-（2） ，因此 rmrmrm31 -2GGG 2332-2Fe| Fe-3Fe| FeFe| FeEFEFEF33223Fe| FeFe| FeFe| Fe230.0360.77020.439VEEE 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)7.29 已知 25 時 AgBr 的溶度積，E（Ag +Ag）= 13sp4.88 10K0.7994V，E（Br-Br 2（g）Pt）=1.006V。試計算 25時。 （1）銀-溴化銀電極的標準電極電勢 E（Br-Ag Br（s） A

50、g ） ； （2）Ag Br（s）的標準生成吉布斯函數(shù)。 解：（1）設(shè)計電池 AgAg+Br-Ag Br（s） Ag，電池反應(yīng)為Ag Br（s） Ag+ + Br-根據(jù) Nernst 方程 sp=BrAg BrsAg -AgAg -lnAg BrRTE EEKF沉淀反應(yīng)平衡時 E=0，所以sp13BrAg BrsAg =AgAg +lnAg Br8.314298.150.7994ln4.88 10965000.0712VRTEEKF（2）設(shè)計電池設(shè)計電池 AgAg Br（s）Br- Br2（l） Pt，電池反應(yīng)為Ag（s）+ Br2（l）=Ag Br（s）12 該反應(yīng)為 Ag Br（s）的生成

51、反應(yīng)， 1rm-11.0660.07129650096.0kJ molGzE F 7.30 25 時用鉑電極電解 1moldm -3的 H2SO4。（1）計算理論分解電壓；（2）若兩電極面積均為 1cm3，電解液電阻為 100，H2（g）和 O2（g）的超電勢 與電流密度的關(guān)系分別為：22Hg0.4720.118lgVA cmJ22Og1.0620.118lgVA cmJ問當通過的電流為 1 mA 時，外加電壓為若干。解：（1）電解 H2SO4溶液將形成電池：PtH2（g，100kPa）H+（a=1）O2（g，100kPa）Pt該電池的電動勢 1.229 V 即為 H2SO4的理論分解電壓。

52、（2）計算得到 H2（g）和 O2（g）的超電勢 分別為-32Hg0.4720.118lg1 10 =0.1180V精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)-32Og1.0620.118lg1 10 =0.7080V電解質(zhì)溶液電壓降：10-3 100 = 0.1 V因此外加電壓為：1.229 + 0.1 + 0.7080 + 0.1180 = 2.155V精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)第十章第十章 界面現(xiàn)象界面現(xiàn)象10.1 請回答下列問題：（1）常見的亞穩(wěn)定狀態(tài)有哪些？為什么會產(chǎn)生亞穩(wěn)定狀態(tài)？如何防止亞穩(wěn)定狀態(tài)的產(chǎn)生？解：常見的亞穩(wěn)定狀態(tài)有：過飽和蒸汽、過熱或過冷液體和過飽和溶液

53、等。產(chǎn)生亞穩(wěn)定狀態(tài)的原因是新相種子難生成。如在蒸氣冷凝、液體凝固和沸騰以及溶液結(jié)晶等過程中，由于要從無到有生產(chǎn)新相，故而最初生成的新相，故而最初生成的新相的顆粒是極其微小的，其表面積和吉布斯函數(shù)都很大，因此在系統(tǒng)中產(chǎn)生新相極其困難，進而會產(chǎn)生過飽和蒸氣、過熱或過冷液體和過飽和溶液等這些亞穩(wěn)定狀態(tài)，為防止亞穩(wěn)定態(tài)的產(chǎn)生，可預(yù)先在系統(tǒng)中加入少量將要產(chǎn)生的新相種子。（2）在一個封閉的鐘罩內(nèi)，有大小不等的兩個球形液滴，問長時間恒溫放置后，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？解：若鐘罩內(nèi)還有該液體的蒸氣存在，則長時間恒溫放置后，出現(xiàn)大液滴越來越大，小液滴越來越小，并不在變化為止。其原因在于一定溫度下，液滴的半徑不同，其對應(yīng)

54、的飽和蒸汽壓不同，液滴越小，其對應(yīng)的飽和蒸汽壓越大。當鐘罩內(nèi)液體的蒸汽壓達到大液滴的飽和蒸汽壓時。該蒸汽壓對小液滴尚未達到飽和，小液滴會繼續(xù)蒸發(fā)，則蒸氣就會在大液滴上凝結(jié)，因此出現(xiàn)了上述現(xiàn)象。（3）物理吸附和化學(xué)吸附最本質(zhì)的區(qū)別是什么？解：物理吸附與化學(xué)吸附最本質(zhì)的區(qū)別是固體與氣體之間的吸附作用力不同。物理吸附是固體表面上的分子與氣體分子之間的作用力為范德華力，化學(xué)吸附是固體表面上的分子與氣體分子之間的作用力為化學(xué)鍵力。（4）在一定溫度、壓力下，為什么物理吸附都是放熱過程？解：在一定溫度、壓力下，物理吸附過程是一個自發(fā)過程，由熱力學(xué)原理可知，此過程系統(tǒng)的 G0。同時氣體分子吸附在固體表面，有三

55、維運動表為二維運動，系統(tǒng)的混亂度減小，故此過程的 S0。根據(jù) G=H-TS 可得，物理吸附過程的 H0。在一定的壓力下，吸附焓就是吸附熱 ，故物理吸附過程都是放熱過程。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)10.2 在 293.15 K 及 101.325kPa 下，把半徑為 110-3m 的汞滴分散成半徑為 110-9m 小汞滴，試求此過程系統(tǒng)的表面吉布斯函數(shù)變?yōu)槎嗌?？已知汞的表面張力?0.4865Nm-1。解：設(shè)大汞滴的半徑為 r1，小汞滴的半徑為 r2，小汞滴的數(shù)目為 N，因為分散前后的以及不變，故333331811292441 101 10331 10=rrNrNr 個 2122

56、2121222218932144440.4865101 101 106.114dJAAGAAANrrNrr10.3 計算 373.15K 時，下列情況下彎曲液面承受的附加壓。已知 373.15K時水的表面張力為 58.9110-3 Nm-1。（1）水中存在的半徑為 0.1m 的小氣泡；（2）空氣中存在的半徑為 0.1m 的小液滴；（3）空氣中存在的半徑為 0.1m 的小氣泡。解：根據(jù)2spr（1） 362258.91 1011.178 100.1 10-3-=kPaspr（2） 362258.91 1021.178 100.1 10-3-=kPaspr（3）空氣中存在的小氣泡有內(nèi)外兩個表面，且

57、 r內(nèi)r外。即： 364258.91 1032.356 100.1 10-3-=kPaspr10.4 293.15K 時，將直徑為 0.1mm 的玻璃毛細管插入乙醇中。問需要在管內(nèi)加入多大的壓力才能防止液面上升？如不加任何壓力，平衡后毛細管內(nèi)液面高度為多少？已知該溫度下乙醇的表面張力為 22.310-3 Nm-1，密度為789.4kgm-3，重力加速度為 9.8ms-2。設(shè)乙醇能很好地潤濕玻璃。解：為防止管內(nèi)液面上升，則所加壓力恰好等于管內(nèi)附加壓，即3/322 cos222.3 1010.1 102-= 882Pasprr精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)/22 cossghprr 即

58、：332 cos222.3 1010.1150.1 10789.49.82-=mhgr10.5 水蒸氣迅速冷卻至 298.15K 時可達過飽和狀態(tài)。已知該溫度下的表面張力為 71.9710-3 Nm-1，密度為 997kgm-3。當過飽和水蒸氣壓力為平液面水的飽和蒸汽壓的 4 倍時，計算。（1）開始形成水滴的半徑；（2）每個水滴中所含水分子的個數(shù)。解：（1）根據(jù) Kelvin 公式：2lnrpMRTpr33102271.97 1018 10/ln/ 8.314298.15ln47.56 10997rmpMrRTp : := =（2）310323399747.56 1046.02 106033

59、18 10mrNnLLLMM 個10.6 已知 CaCO3（s）在 773.15K 時的密度 3900kgm-3，表面張力為121010-3 Nm-1，分解壓力為 101.325Pa。若將 CaCO3（s）研磨成半徑為30nm（1nm=10-9m）的粉末，求其在 773.15K 時的分解壓力。解：根據(jù) Kelvin 公式：2lnrpMRTpr-3-3r-9r2 1210 10100.09 108.314773.15ln101.325390030 10=139.8Papp10.7 在一定溫度下，容器中加入適量的完全不互溶的某油類和水，將一直半徑為 r 的毛細管垂直地固定在油-水界面之間，如下圖（

60、a）所示。已知誰能侵潤毛細管壁，有則不能。在與毛細管同樣性質(zhì)的玻璃板上，滴上一小滴水。再在水上覆蓋油，這時水對玻璃的潤濕角為 ，如下圖（b）所示。油和水的密度分別用 O和 W表示，AA/為油-水界面，油層的深度為 h/。請導(dǎo)出水在毛細管中上升的高度 h 與油-水界面張力 OW之間的定量關(guān)系。解：水在毛細管中上升的高度 h 是油-水界面產(chǎn)生附加壓導(dǎo)致的。/22 cos=-spghghrr 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)2 cos=-hgr hhaAAb10.8 在 351.15K 時，用焦炭吸附 NH3氣測得如下數(shù)據(jù)，設(shè) Vap 關(guān)系符合Va = kpn方程。p/kPa0.72241