電化學(xué)習(xí)題課

1、平均活度、平均活度平均活度、平均活度系數(shù)及離子強(qiáng)度系數(shù)及離子強(qiáng)度 本章小結(jié)本章小結(jié) 求熱力求熱力學(xué)函數(shù)學(xué)函數(shù)的變化的變化值值Ka，Ksp，Kw 本章小結(jié)本章小結(jié) 電化學(xué)習(xí)題課電化學(xué)習(xí)題課一、電解質(zhì)溶液-132-1m1,S1:S.m ,1m,S.m .molGRlGAc單位：（ ），單位溶液的電導(dǎo)1.導(dǎo)電能力的表示方法及計(jì)算a.電導(dǎo)b.電導(dǎo)率c.摩爾電導(dǎo)率（一）電導(dǎo)相距1 m的兩片平行電極間,一摩爾電解質(zhì)的電導(dǎo)。電化學(xué)習(xí)題課電化學(xué)習(xí)題課2.影響導(dǎo)電能力的因素(1)與濃度的關(guān)系a. 電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系b. 摩爾電導(dǎo)與濃度的關(guān)系mC科爾勞烏斯定律：mm(1)c 科爾勞烏斯離子獨(dú)立移動(dòng)定律電化學(xué)習(xí)題課

2、電化學(xué)習(xí)題課(2)，摩爾電導(dǎo)率與離子運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,for MN ;1;() ;();zzmmmmmmmmmmmttttUUFUUFZ U FZ U F電化學(xué)習(xí)題課電化學(xué)習(xí)題課3.電導(dǎo)測(cè)定的應(yīng)用（1）計(jì)算弱電解質(zhì)電離度和平衡常數(shù)（2）測(cè)定難溶鹽的溶解度1,2cKCmmmKc)(鹽電化學(xué)習(xí)題課電化學(xué)習(xí)題課（二）電解質(zhì)的平均活度和平均活度系數(shù)1.定義式BB;,()aaaamammmmm電化學(xué)習(xí)題課電化學(xué)習(xí)題課2lg12iiA ZZIIm Z 3.強(qiáng)電解質(zhì)溶液理論2lgiiAZI 德拜-休克爾極限公式：2.影響活度系數(shù)的因素電化學(xué)習(xí)題課電化學(xué)習(xí)題課（一）電池符號(hào)，電池表示式 電池反應(yīng)（二）可逆電池?zé)崃W(xué)

3、（1）電池電動(dòng)勢(shì)和自由能變化“互譯”nEFWG二、可逆電池電化學(xué)習(xí)題課電化學(xué)習(xí)題課（2）Nernst方程的區(qū)別和EEaaaanFRTEEbBaAhHgGln（3）m()()()PPRPESnFTEHnEFnFTTEQTSnFTT RPQHSTE,)(（4） 的關(guān)系與KERTFnEKln電化學(xué)習(xí)題課電化學(xué)習(xí)題課（三）電極電勢(shì) 1、電極電勢(shì)+q+2HPt H (P ) H (a=1) 待極2、電極電勢(shì)的Nernst方程氧化態(tài)還原態(tài)aanFRTln3、4、液接電勢(shì)E5、濃差電勢(shì)電化學(xué)習(xí)題課電化學(xué)習(xí)題課（四）電池電動(dòng)勢(shì)測(cè)定的應(yīng)用（1）求平衡常數(shù) Ka，Ksp，Kw（2）測(cè)pH（3）測(cè)定電解質(zhì)溶液的平均

4、活度系數(shù)（4）求熱力學(xué)函數(shù)的變化值電化學(xué)習(xí)題課電化學(xué)習(xí)題課三、不可逆電極過程（一）極化，超電勢(shì)陰陽(yáng)可逆分解析，陰可逆，陰陰可逆，陽(yáng)析，陽(yáng)陽(yáng)EE（二）Tafel公式j(luò)baln電化學(xué)習(xí)題課電化學(xué)習(xí)題課三、電極反應(yīng)次序1、判斷標(biāo)準(zhǔn)： 比較各離子的析出電勢(shì)2、析出電勢(shì)陽(yáng)析，陽(yáng)可逆，陽(yáng)陰析，陰可逆，陰3、應(yīng)用：a、金屬離子的分離b、共同析出c、pH控制電化學(xué)習(xí)題課電化學(xué)習(xí)題課二、判斷題二、判斷題1.1. 離子遷移數(shù)與離子速率成正比，某正離子的運(yùn)動(dòng)離子遷移數(shù)與離子速率成正比，某正離子的運(yùn)動(dòng)速率一定時(shí)，其遷移數(shù)也一定。速率一定時(shí)，其遷移數(shù)也一定。2.2. 對(duì)于電池對(duì)于電池Zn|ZnSO4(aq)|AgNO3

5、(aq)|Ag，其中的其中的鹽橋可以用飽和鹽橋可以用飽和KCl溶液。溶液。3.3. 因離子在電場(chǎng)作用下可以定向移動(dòng)，所以測(cè)定電因離子在電場(chǎng)作用下可以定向移動(dòng)，所以測(cè)定電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率時(shí)要用直流電橋。解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率時(shí)要用直流電橋。電化學(xué)習(xí)題課電化學(xué)習(xí)題課4.4. 在有液體接界電勢(shì)的濃差電池中，當(dāng)電池放電時(shí)在有液體接界電勢(shì)的濃差電池中，當(dāng)電池放電時(shí)，在液體接界處，離子總是從高濃度向低濃度擴(kuò)，在液體接界處，離子總是從高濃度向低濃度擴(kuò)散。散。5.5. 實(shí)際電解時(shí)，在陰極上首先發(fā)生還原作用的是按實(shí)際電解時(shí)，在陰極上首先發(fā)生還原作用的是按能斯特方程計(jì)算的還原電勢(shì)最大者。能斯特方程計(jì)算的還原電勢(shì)最大者。

6、6.6. 極化和過電位是同一個(gè)概念。極化和過電位是同一個(gè)概念。 電化學(xué)習(xí)題課電化學(xué)習(xí)題課三、選擇題三、選擇題1.1. 濃度為濃度為1molkg-1的的CuSO4濃度的離子強(qiáng)度濃度的離子強(qiáng)度I1，濃濃度為度為1molkg-1的的NaCl濃度的離子強(qiáng)度濃度的離子強(qiáng)度I2，那么那么I1與與I2的關(guān)系為：的關(guān)系為： (A) I1 = I2 ； (B) I1 = I2 ； (C) I1 = 4I2 ； (D) I1 = 2I2 。 電化學(xué)習(xí)題課電化學(xué)習(xí)題課三、選擇題三、選擇題2.2. 已知已知298K，CuSO4、CuCl2、NaCl的極限摩爾的極限摩爾電導(dǎo)率電導(dǎo)率分別為分別為a、b、c( (單位為單位

7、為Sm2mol-1)，那那么么(Na2SO4)是：是： (A) c + a - b ； (B) 2a - b + 2c ； (C) 2c - 2a + b ； (D) 2a - b + c 。 電化學(xué)習(xí)題課電化學(xué)習(xí)題課三、選擇題三、選擇題3. 25時(shí)電池反應(yīng)時(shí)電池反應(yīng)H2(g) + O2(g) = H2O(l)對(duì)應(yīng)的電對(duì)應(yīng)的電池標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)為池標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)為E1，則反應(yīng)則反應(yīng)2H2O(l) = 2H2(g) + O2(g) 所對(duì)應(yīng)的電池的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)所對(duì)應(yīng)的電池的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)E2是：是： (A) E2 = - 2E1 ； (B) E2 = 2E1； (C) E2 = - E1 ； (D) E2 = E

8、1。 電化學(xué)習(xí)題課電化學(xué)習(xí)題課三、選擇題三、選擇題4.4. 下列電池中能測(cè)定下列電池中能測(cè)定AgI的溶度積的溶度積Ksp的是：的是：(A) Ag|AgI(s)|KI(aq)|I2 ； (B) Ag|Ag+|I - |AgI(s)|Ag ；(C) Ag|Ag+|I - |I2|Pt ； (D) Ag|AgI|Pt 電化學(xué)習(xí)題課電化學(xué)習(xí)題課三、選擇題三、選擇題5.5. 在電解硝酸銀溶液的電解池中，隨著通過的電流加在電解硝酸銀溶液的電解池中，隨著通過的電流加大，那么：大，那么：( (A)A) 陰極的電勢(shì)向負(fù)方向變化；陰極的電勢(shì)向負(fù)方向變化；( (B)B) 陰極附近銀離子濃度增加；陰極附近銀離子濃度增

9、加；( (C)C) 電解池電阻減??；電解池電阻減??；( (D) D) 兩極之間的電勢(shì)差減少兩極之間的電勢(shì)差減少 。 電化學(xué)習(xí)題課電化學(xué)習(xí)題課三、選擇題三、選擇題6.6. 隨著電流密度由小到大增加，電解池的實(shí)際分隨著電流密度由小到大增加，電解池的實(shí)際分解電壓解電壓V( (分分) )與原電池的端電壓與原電池的端電壓V( (端端) ) 將：將：( (A)A) V( (分分) )遞增，遞增，V( (端端) )遞減遞減 ； ( (B)B) V( (分分) )遞減，遞減，V( (端端) )遞增遞增 ； ( (C)C) V( (分分) )、V( (端端) )遞增遞增 ； ( (D) D) V( (分分) )

10、、V( (端端) )遞減遞減 。 三、選擇題三、選擇題7 7對(duì)于對(duì)于BaCl2溶液，以下等式成立：溶液，以下等式成立：(A) a = m ; (B) a = a+a - ;(C) = + - 2 ; (D) m = m+m-(E) m3 = m+m-2 ； (F) m = 4m3 。電化學(xué)習(xí)題課電化學(xué)習(xí)題課 8.8.9.9. 10101111+mm,cc+mm,wccccKcc 13 121214.15. 17. 16. 電化學(xué)習(xí)題課電化學(xué)習(xí)題課 例1、22Pt H HCl1 Cl Ptm 電池: （）在25時(shí)電池電動(dòng)勢(shì)為1.366V。設(shè)氯電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)為1.360V，電池電動(dòng)勢(shì)的溫度系數(shù)

11、為-0.0026VK-1, 求可逆反應(yīng)：H2(g) + Cl2(g) 2HCl(aq)在25時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)和電池電池反應(yīng)的G、H、S和QR？一、計(jì)算題一、計(jì)算題電化學(xué)習(xí)題課電化學(xué)習(xí)題課例2、25時(shí)1atm空氣平衡時(shí)的蒸餾水中CO2的濃度為1.68210-5 moldm-3,CO2溶于水后僅產(chǎn)生H+和HCO3-,已知碳酸的一級(jí)電離常數(shù)是4.710-7, 為349.710-4 Sm2mol-1, 為44.510-4 Sm2mol-1。試求25時(shí)，與1atm空氣呈平衡時(shí)的蒸餾水的電導(dǎo)率。-3m,HCOm,H電化學(xué)習(xí)題課電化學(xué)習(xí)題課例3、有下列不同類型的電解質(zhì)：(1) HCl, (2) CdCl2,

12、 (3) CdSO4, (4) LaCl3, (5) Al2(SO4)3設(shè)它們都是電解質(zhì)，當(dāng)它們的溶液濃度都是0.25 molkg-1時(shí)，試計(jì)算各種溶液的：（1）離子強(qiáng)度I ；（2）離子平均質(zhì)量摩爾濃度m .2BBB12Im z11()Bmm mm 已知1 （Tl+/Tl） =-0.34V, 2 = （Tl3+/Tl） =0.72V, 試求3 =（Tl3+/Tl+）的數(shù)值。4.解答解答l 三個(gè)電極對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)為 Tl+ (aq) + e- Tl (s) (1) Tl3+ (aq) + 3e- Tl (s) (2) Tl3+ (aq) + 2e- Tl+ (aq) (3)(2)式減(1)式得(

13、3)式，故rGm,3 =rGm,2 -rGm,1 據(jù)Nernst 公式有-2F3 =-3F2 (-F1)所以3 =(Tl3+/Tl+ )= 1.52 0.51 =1.25v 所以l5.將一銅片進(jìn)行冷加工，壓延成薄片，再分割成兩塊，其中一塊在惰性氣氛中作退火處理。試問能否設(shè)計(jì)一種電化學(xué)方法，藉其判明哪塊銅片是經(jīng)過退火處理的？l研究表明，室溫下若將銅延伸或變形30 %，其所蓄積的能量相當(dāng) 于產(chǎn)生電位差約130 V.解答解答l 在一定溫度下，若將兩塊金屬片置于同一電解質(zhì)溶液在一定溫度下，若將兩塊金屬片置于同一電解質(zhì)溶液中形成兩個(gè)電極，只有在兩塊金屬片的化學(xué)組成以及中形成兩個(gè)電極，只有在兩塊金屬片的化

14、學(xué)組成以及物理狀態(tài)都完全相同的條件下，這兩個(gè)電極的電極電物理狀態(tài)都完全相同的條件下，這兩個(gè)電極的電極電勢(shì)才相等。既使化學(xué)組成相同例如都是銅片，但若兩勢(shì)才相等。既使化學(xué)組成相同例如都是銅片，但若兩者的物理狀態(tài)有異，它們各自形成的電極之電極電勢(shì)者的物理狀態(tài)有異，它們各自形成的電極之電極電勢(shì)還會(huì)顯示出差別。還會(huì)顯示出差別。l 銅片被冷加工壓延成薄片的過程中，銅的晶面發(fā)生滑銅片被冷加工壓延成薄片的過程中，銅的晶面發(fā)生滑移晶格發(fā)生扭曲并出現(xiàn)缺陷，產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力，蓄積了移晶格發(fā)生扭曲并出現(xiàn)缺陷，產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力，蓄積了能量，吉布斯自由能增大；但若經(jīng)過退火處理，由于能量，吉布斯自由能增大；但若經(jīng)過退火處理，由于晶

15、格重排的結(jié)果，可使內(nèi)應(yīng)力全部或部分的消除，自晶格重排的結(jié)果，可使內(nèi)應(yīng)力全部或部分的消除，自由能減小。因此，將題給兩塊銅片浸入一硫酸銅溶液，由能減小。因此，將題給兩塊銅片浸入一硫酸銅溶液，就會(huì)形成一種特殊的（不同極）濃差原電池：就會(huì)形成一種特殊的（不同極）濃差原電池：Cu(未退火未退火)|CuSO4 （水溶液）水溶液）| Cu（退火）退火）l 該電池的總反應(yīng)為該電池的總反應(yīng)為 Cu(未退火未退火) Cu（退火）（退火） 如前所示如前所示, 應(yīng)有應(yīng)有G 0, 即電動(dòng)勢(shì)即電動(dòng)勢(shì)為正值，上面所寫電池的右端應(yīng)為正極。兩個(gè)電為正值，上面所寫電池的右端應(yīng)為正極。兩個(gè)電極的反應(yīng)分別為：極的反應(yīng)分別為： 負(fù)極：

16、負(fù)極： Cu(未退火未退火) Cu 2+ + 2e- 正極：正極： Cu 2+ + 2e- Cu(退火退火) 實(shí)驗(yàn)時(shí)，只要用銅導(dǎo)線將插入硫酸銅溶液的兩銅實(shí)驗(yàn)時(shí)，只要用銅導(dǎo)線將插入硫酸銅溶液的兩銅片分別與微伏計(jì)的兩個(gè)接線柱相連，接通電路，片分別與微伏計(jì)的兩個(gè)接線柱相連，接通電路，指示出的正極便是經(jīng)過退火處理的銅片。指示出的正極便是經(jīng)過退火處理的銅片。6.l下面兩種電池的電動(dòng)勢(shì)之間有何關(guān)系l（甲）H2 (p1) | HCl(0.001mol kg-1) | HCl(0.01mol kg-1) | H2 (p1)l (乙) H2 (p1) | HCl(0.001mol kg-1)| Cl2(p2)

17、- Cl2(p2) | HCl(0.01mol kg-1) | H2 (p1)lA. E甲=1/2 E乙 B. E甲= E乙 C. E甲=2 E乙 lD. E甲、 E乙之間沒有這么簡(jiǎn)單的關(guān)系。解答解答l電池甲的兩電池反應(yīng)為：l負(fù)極：1/2H2 (p1) H+(0.001molkg-1) + e- l正極： H+(0.01molkg-1) + e- 1/2H2 (p1) l電池反應(yīng)為：l H+(0.01molkg-1) H+(0.001molkg-1) l因?yàn)槿芤簼舛容^小，所以此處用濃度代替活度，則，rGm = RTlnaright/aleft = RTln0.001/0.01 lE甲 = -(

18、RT/F)ln0.1 = 0.059Vl 電池乙實(shí)際上是由兩個(gè)電解液濃度不同的同種電池反向串聯(lián)而成，左、右兩電池的反應(yīng)分別為：l1/2H2 (p1)+ 1/2Cl2(p2)HCl(0.001molkg-1)lHCl(0.01molkg-1) 1/2H2 (p1)+ 1/2Cl2(p2)l串聯(lián)后形成的整個(gè)濃差電池的反應(yīng)便是：lHCl(0.01molkg-1) HCl(0.001molkg-1)lrGm = RTlnaright/aleft =RTln(0.001/0.01)2 (supposed: = 1)lE乙 = -(RT/F)ln0.12 = 0.059V 2l電池反應(yīng)不同，電動(dòng)勢(shì)不同!。

19、7.l298 K時(shí)，用Pb為陰極來電解H2SO4，其濃度為0.100 moldm-3, = 0.265。在電解過程中，把Pb陰極與另一摩爾甘汞電極相聯(lián)接。當(dāng)Pb陰極上H2開始析出時(shí)，測(cè)得E(分解)= 1.0685V，已知摩爾甘汞電極的氫標(biāo)電勢(shì)(甘汞) = 0.2800V。若只考慮H2SO4的一級(jí)電離，試求H2在Pb電極上的超電勢(shì)。解答解答lPb陰極上的析氫反應(yīng)是：2H+(a+)+2e-H2(g, p )其平衡電勢(shì)值為（ H+/ H2 ）= - (RT/2F)ln (aH2/ a+2) = (RT/F)ln(m+ +)221lg, lg,2iiiiA ZZIAZIIm Z (H+/H2)=0.0257ln(0.1000.265)=-0.0933 V而H2剛在Pb陰極上析出時(shí)，陰極電勢(shì)為:(H2) = (甘汞）- E(分解)l = 0.2800 - 1.0685l = - 0.7885Vl所以超電勢(shì) 陰= （ H+/ H2，平）- （H2）l =0.6952V8.已知 （Cu2+/Cu）= 0.337V,并設(shè)活度系數(shù)均為1，