《物理化学》课程各章习题（含参考答案）第十章

一面为100的薄钱片两面都级上厚度为06mm的均匀层，计算所需的时.已知所 解：02 电流效率为6%i,)-&9·m,M一57g· ×2×96500=1.6 VeSL 1-紫.贸学幽× 1·96g -7620.45-212h 2在298K和标准压力下，试写出下列电解他在两电极上所发生的反应，并计算其理论分解电压： (o( I AgNO,.(0.01mol·kg1,Y牡=0.902)1Ag(s 解：(1)电解阴极反应2H(ar)+c一→H() 阳极反应20H(aar)一→之0，(r)+H,0D+2e E量-E分N=0一w =4rghr一(0-等h) -0.401V-RT In aia+R in ai -0.4ov+等hK=0401+8裂器8h0可 =0.401+0.828=1.22V. (2)阴极反应H*(ar)+e→之H(r) 阳极反应B(aa-)→号Br(D十e E可是=E#w=深一网 -A。-gna)-(4等n） =4,m一lh(ar·aw) -1.0s5v-&a281ha.6860xa.o5y =1.227V (3)阴极反应Ag*(a1)十e+Ag(s) 阳极反应Ag(s)一Ag(a)十e =-0.0866V

3在29K和准压力下，用的电极电解81.0的水溶液，当所用电流密度为)=5X 10A·m时，计算使电解旋颗利进行的最小分解电压已知男-0.487V,%≈0，怎略电阻引起的电 拉库，H0D的标准率尔Gb生或自由胞为△G-一27.129，m广 +号0一H0 E,-1.2286+0,487+0-1.7156V 最小分解电压为L56V 4在29K时，使 问当外加电压逐新增加时，两电吸上首先分别发生什么反应？这时外加电压至少为若干？（设搭度因 子均为1，超电势可忽略.) 解：在用上可能发生反应的阴离子是，O和S 典g一4r一鄂n -1.358v-&42982-1.3v in moar -0.401V-298 In 10- =0.81t8V 有C -0.402 2+1s=k+=一0.25V 明极发生炉被还原成的反应 怎298K时，用电来电S路减已知其浓度为010，k 过程中，把P%阴限与另一甘秉电极相连组成原电池，测得其电动势E-1.0635V试球H《g)在韩阴候上 的超电劳（只考虑H:S)的一级电离）.已知所用甘柔电慢的电枝电势：：=0.2806V 解：电解时衡吗一h -n(m*r-84g1a1xa.285) 组或原电池甘表电极为正极 -0.093V-( 0.7883V0=0.6953V 公武2+6A m) 在29sK时，用24作阴级，情性物质作用极，电解浓度为Q1l·kg的2S0溶藏设溶液时

为7.0.若要使H(g)不和锌同时析出，应控制什么条件？ 解：在阴极上发生还原反应 H的电极电势广e=一n一% r=%r+1na=-0.7628+8gh =-0.7924V 还原电极越正、越先析出， 使H不析出，有*的值小于2+2 即-0.607-(0.72+0.116lg)1.135×10-A·cm 所以H(g)不和锌同时析出应控制电流密度在1.135×10~3A· 7.在298K和 为发于和心O溶，时在再个银电 解图每发生氧化反应，可的的反皮是 0Haar-一H0D+0(p)+2 或2Ag(s)+20F(aar)一→Ae0(s)+He0D+20 分别计算两者电极电 ow=Aeww+华n -a.34v+8%婴had =0.344V+0.118V=0.462V 电极电势低的先发生氧化反废，用授发生Ag氧化成A加O的反应 同用阴极可能发生的反应是： H*(@w+)+e→H() e一啡+nar一到 =-a709-0.57=-1579V N+%一头+gn =-么.713v+8208h0.0i =-2713-0.118=-2831V +4<的+ 故阴银发生H还原反度 外加电压为：F0m “m-=0462-(-1579)=2041V 在 和标准压力下，若要在 为多 产代”如不计超电势的影响

a01v=0.01283716(-h) 0.778g-h共 电压增加到有H(g在电极上新出时，溶液中所余C的浓度为多少？（设活度因子均为1，HS0,作一 级电离处理 )+2 Hr(a)+e一(g) 计算得先发生C()的析出反应，阳极发生的反应有： 20H(a》一→H0D+号0(r3+2e 每有1mlC*被还原，就应有2mlOH被氧化，生成2mH,若S0一级电离，则H的活度 为 .=050X2/2+001=0.51d 9r-4+280.5-0.2ay =-0.2473W -0.387V+8,34x8n=-a.2473V 10.在298K的标准压力下，以n为阴极，C(石墨)为阳授，电解含Cd0,(0.01md·kg)和CC (Q.02m0d·g)的水溶液.若电解过程中超电势可您略不计，试问，（设活度因子均为1） ③)当第二种全风析出时，计算第一种金属离子在溶液中的浓度 (4)事实上O()在石墨上是有幅电势的.若设相电势为0.85V,则阳极上首先应发生什么反应？ 解：(1)阴极上发生的反应可能有 C8++2e →Cds) Cu++2e-Cu(s) Ht+e→号H(r) 电极电势分别为： g*a=*+gnar=-0.402V48,21aa.01=-0.461V

”a-*a+gha-a.387V4+是4Xaa.02=0.28y m%-4+gnm-4-048×n10-r-0.4v 种0的电极电势最大，先析出Cg) (2)阳极可能发生的反皮有： 0一0(r)+2Hr(ar)+2 C(）.C()+。 电极电势为404+n -1.29V+gn(10-y =0.8152V 网。=4r+等亡 -1.36-Rgn0.06 =L43V 电极电势低者先析出，同时1mlC被还原产生2mlHr,当C基本析完时r=a =0.04 mol kg 4o-1.2四+na04=1464V -11464-(-0461-1.6074y C3)Cd的浓度为 GCIc -0,461v=0.337V+Kea+ 则 mol kg 典此o=44e+平nr+4 -1.29+ia10+a.6-L.415y 公活花在树夜车约反是O减 m 1山.在8K和标准压力下，用铁Fe(s)为例极，C(石墨)为阳极，电解.0m@d·kg的心d水溶液 著品(g在铁阿极上的超电势为420V,0,(g)在石墨阳极上的题电势为a,60V,C(g)的超电势可怎 Hra+e()

计算得发生的反应是② 情%+ina一别 _RTin aw-0.20V-=-0.613sV 阳极发生的反皮可能有： 20H-(aor →H0D+号0(r)+20 CF(ao-)→a(r)+e -0.401V-1o+a.6V =1.4148V -1.36-in6-1,314V 12在296K和标准压力时，电解一2溶液，希望当2*浓度至1×10一·，仍不会有 解：H在Z乙的相电势与浓度无美 阴极发生H被还原反皮时 -0+四n4tt-a72V (搭度系数均为1 在”浓度为m时p”。一/++n =-a.7628V+=n1×10-=-a.831V har<-2709 1X10mokg不 0.10mo·kg1(设活度因子均为1)，H(g)在C于+和Z+超电势分别为0.48V和0,70V,设电解液的 州保持为7.Q.试同： (1)阴极上首先析出何种金属

(2)第二种金属析出时第一种析出的离子的残留浓度为多少： (3》H:(g)是否有可能析出面影响分离效果 =-a.40gv+giaa.】 =-0.4326 +a-ra+于in =-a.763v+=ina.1 0.7926V 5O漏时 =-0.7926V -0.403+r-0,792s c+ -66X10 残留C的浓度为 6.5X10molkg 在Cd上r广4-r4+nam-4=-0.414-0.48-Q.89V a.7-1.ny 而在痛性电授上r广路一nr=一0.414V 可以看出，若使用裤性电极，则，会析出影璃分离效果，使用2或Cd电板时，南于超电势的存在 则不可能有H析出. 4.在298R和标准压力时，电解含有Ag(aw=a05),F2+(a+=a.0),Cd(a+=Q001 N*(a-0,1D和H(a一001)的混合溶液，并设am不随电解的进行配变化，又已知(g在 解：c-收w十平n -0.7994+giaa05 =0.7225V =-.442+a ■-0.4g93V

=-a403+-na.o0l w-04917 hRin ao 在金属上的电极电势为 -ant-0.2-0.3775 V =一0.4175V 新出序为AC,F 15在298K,溶液含Ag和CN的原始浓度分别为Ag(mw=0.10mal·kg).CN(m= 当形政配高子后，其解高布数G一县X10试计第在该蒂流中入 活度因子均为1，） 开始：0.1 0.05 平衡：0.1-x x0.05+2x -0经-a8x10 -38x10 L.52X10”mlkg 产w-我w+na心 =0.794+'n1.52x10 =-0.1948V 16.从簧银变液中同收金银，废液中AN0,的浓度为1X10ml·k,还含有少量的C 制在什么范围 解：银收率为97⅓，则溶液中银的浓度为。 1×104×(1-97%)=1×10*mol·kg w+w+na =0.7994V+ga1×10 -0,325V 金d不u

-a.3v+gaa+<a.3265v a+<0.4413m.k 厚：C的浓度控制在Q.413mml·kg以下 1工北上前电解食盐水制造心O附的反应为 ① 2NG+2H,0电整2NwOH+H(g)+a（g 有人提出改进方案，改造电解池的结构，使电解食盐水的总反成为 雪 2NaC+HO+}O(空气)电s2NOH+C4(g )从两种电施总反成分写出刷授和阳反 2计在9水时，调种反应的论分制电压各为多少？设话度均为1，液H一1. (3)计算改进方案在理论上可节约多少电能（用百分数表示）？ 8aGamoaantae 朝极 0(气)+h00+2一20H(ar) 阳极2Ng—+2Na(4*)+l(g)+2e 总的反成式2N0+H,0+号0，（室气）一2NaOH+d,(g。 (2①的Bn一m一m一离a一(4+nk) =1.36=0-0.2)=2.18V -1.6-ao-等md m0969V （3)节约电能为：B二B-16-5.7 18某一溶液中含KC,Kk和KI的浓度均为Q.10mlg~,令将该溶液放人带有PA电极的素绕空 有Z)电极和大量10m·g一的 溶液的较大器压中，略去液接电刻 少为若干？设活度因子均为 (2)析出5，至W的浓度为1×0m·k短 H(@t)+e*号H(p) pe'in dne In 10414V 1T的剩余浓度为：脑-0.1×1-9%)=1×10'm网·k爆

-0,55V-a1×10)-a712v E分解-m-0=0.7214-(-0.141D-L.126V =1.065V-RTn1X10-+)=1.3015V E=g-=1.3015-(-0.4140=1.7155y (39m=吨g-na =1.36-gn1×10) =15e5w E- =1.5965-(-0414)=2.010V 4为酸：石墨奉为阳授，电解含C的质量分数为NC①D-0.25的液来获得 10,(NOH=.10.aC=0.13已知下述电池的电动势为23V】 )).N))C)) (1)该生产过輕的电流效率； (2)该生产过程的能量效率（即生产一定量产品时，理论上所需的电能与实际消耗的电能之比）： (3)该电解池中用于克服内阻及用于克服极化的电势降各为多少 (2)电能效率-能-8把A×经3V兴×10%=47.02%。 通.以N)为电授，KO用水溶流为电解质的可逆氢，氧指料电池，在2四3水和标准压力下稳定地连线 工作，试答下述间题 每分钟需要供人298K,100压力的(g)的体积？已 知该电池反应每消耗1网lH(g时的C=一27.1, 为多少 ))INi() 负极：l（g)+20H(ar)→2H,0D+2e 正极：号0(0+H0D+2e一一0H(aar 总的电池反应：品()+子0，(g一0D (2)消耗1ml单位时间对外作功为