第10章--应用电化学--习题及答案
应用电化学 习题及答案
10-1 水的标准生成自由能是-237.191kJ mol-1,求在25℃时电解纯水的理论分解电压。
解：H2O=H2 +1/2O2, 电子转移数为2，则有
ΔG = - n F Emf = -237.191kJ mol-1(n=2)， -*****=-2×*****×Emf, Emf=1.229V
10-2 298.15K时测得电池: Pt(s)| H2( pO) | HCl(b) | Hg2Cl2(s) | Hg(l) 的电动势与HCl溶液的质量摩尔浓度的关系如下
b×103/(mol kg-1) Emf / V 75.08 37.69 18.87 5.04 0.4119 0.4452 0.4787 0.5437 求（1）EO甘汞 （2）b= 0.07508 mol kg-1时HCl溶液的??。 解：负极反应：H2-2e-→2H+
正极反应： Hg2Cl2 +2e-→2Hg +2Cl- 电池反应：H2+ Hg2Cl2 →2H++2Hg +2Cl- ?a2(Hg)a2(HCl)?Θ ?
所
以
有
：
E
mf=
E-RT/2Fln?=
E-RT/2Fln?a2(HCl)? ?a(H)a(HgCl)?222??Θ
a(HCl)=a (H+) a(Cl-)=(??b/bΘ)2 E mf=EO甘汞 - (2RT/F) ln(b/bO) 对于稀溶液，ln??=-A’(I/bΘ)1/2, 1-1价电解质I=b
(1) E mf+ (2RT/F) ln(b/bO)=EO甘汞 + (2RT/F) A’ (b/bO)0.5 , 以E mf+(2RT/F)ln(b/bO)对(b/bO)0.5作图，直线的截距EO甘汞＝0.2685 V
(2) E mf=EO甘汞 - (2RT/F) ln(b/bO) - (2RT/F) ln?? , ??=0.815 1
10-3 298.2K 时，在有玻璃电极的电池中，加入pH＝4.00的缓冲溶液，测得电动势为0.1122V；则当电动势为0.2305V时，溶液的
pH为多少？ 解：pHx= pHs +F(Ex-Es)/(2.303RT)= 6.00
10-4 求298.15K时下列电池中待测液pH值（所需电极电势数值自查）。 （1）Pt |H2 (pO )| pH(x)|甘汞电极（cKCl=0.1mol dm-3） Emf=0.7940V （2）甘汞电极（饱和）|pH(x) ,Q H2Q | Pt Emf=0.2310V 解：（1）pH(x)=[ Emf -EO(0.1甘汞)]/ (2.303RT/F)= 7.78
（2）pH(x) =[EO( Q H2Q) -EO(饱和甘汞)- Em]/ (2.303RT/F)= 3.84 EO(0.1甘汞)=0.3338V; EO(饱和甘汞)=0.2415V
10-5 在298.15K时将摩尔甘汞电极与醌氢醌（Q?H2Q）电极组成电池测量溶液的pH值 （1）若Emf=0.0V, 则溶液的pH值为多少？（2）当被测溶液的pH值大于何值时，醌氢醌电极为负极？（3）当被测溶液的pH值小于何值时，醌氢醌电极为正极？ 解：pH(x) =[EO( Q H2Q) -EO(摩尔甘汞)- Em]/ (2.303RT/F)
（1）若Emf=0.0V, pH=7.1（2）当pH7.1时，Em0,醌氢醌电极为负极.
10-6 现拟将大小为100cm2的金属薄片两面都镀上一层0.05mm厚的镍,如所用的电流为 2.0A,而电流效率为96.0%,假定镀层均匀,金属镍的密度为8.9g cm-3,则获得这一镀层需要通电多长时间?[Mr(Ni)=58.70] 解：ρV/ Mr =ηI t / (nF) t =4.23 h
10-7 298.2K、pO时,用铂做两电极电解浓度为1mol dm-3的NaOH溶液： （1）两极产物是什么?写出电极反应方程式。 （2）.电解时理论分解电压是多少?
已知EO(O2+2H2O+4e→4OH)=0.401V，EO(Na+e→Na)= -2.714V 2 - -+ -
解：（1）阳极: O2+2H2O+4e- →4OH- 阴极: 2H2O+2e- →2OH- +H2 （2）E=EO(O2+2H2O+4e- →4OH-)- (RT/F) ln[H+] =1.229V
10-8 298.2K, 以铜为电极电解0.05 mol dm-3CuSO4和0.001mol dm-3H2SO4的混合溶液，
H2在铜上的超电势为-0.23Ｖ，若H2气体压力为100kPa，求H2在铜上的析出电势。
解：E j=EO( H+ +e- →0.5H2)+(RT/F) ln[H+]+η = -0.39V 10-9 溶液中Ni2+ ,Cu2+ 的活度均为1.00mol kg -1,298.15K电解时 （1）在阴极上何种离子先析出来？
（2）第二种离子析出时，先析出离子的浓度为多少？ 解：（1）EO( Cu2+ +2e- →Cu)=0.337V, EO( Ni2+ +2e- →Ni)= -0.25V, Cu2+先析出 （2）EO( Cu2+ +2e- →Cu) + (RT/2F) ln[Cu2+]=EO( Ni2+ +2e- →Ni), [Cu2+]=1.4×10-20mol kg -1 10-10 在锌电极上η(H2)= -0.75V，电解一含Zn2+的浓度为1.00×10-5 mol kg-1 的溶液，为了不使H2 析出，溶液的pH值应控制在多少为好(在298.15K 、pO下)？ 解：-(2.303RT/ F) pH+η(H2) EO( Zn2+ +2e- →Zn) + (RT/2F) ln[Zn2+], pH2.72
O10-12 用铂电极电解水：已知?fGm(H2O, l , 298.15K) = -237.191kJ mol-1,求 电
流密度为50.0A m-2时[η(H2)=0.0V，η(O2)=0.487V.]电解酸性水溶液[a(H+)=1.0]的分解电压（忽略η电阻，η浓差）。
解：ΔG = - n F Emf , Emf=1.229V , 分解电压E= Emf+η(O2)- η(H2)= 1.72V
10-13 估算在298.15K 、pO下用金作阳极，镍为阴极电解1.00mol kg-1 硫酸溶液的分解电压是多少？已知氢在镍上的超电势是-0.14V ，氧在金上的超电势是 0.53V。 3
解：E j(阴极)=EO( H+ +e- →0.5H2)+ (RT/F) ln[H+]+η = -0.14V E j(阳极)= EO(O2+2H2O+4e- →4OH-)- (RT/F) ln[OH-]+η = 1.759V , 分解电压E=1.9V
10-14 298.2K两种金属M1,M2的可逆电势相差0.3V，当电解含
第10章--应用电化学--习题及答案
