物理化学核心教程(第二版)思考题习题答案—第8章 电化学

因为 c(BaS4O=)骣1÷c?BaSO?4÷÷?桫22-5

=?2.14醋10moldm-32=1.07醋10-5moldm-3

1 Kap(BaSO=)a4(Baa)(S=O42+2-)?(1.07-5210 )- 1.14103在解这类题目时容易犯的错误是:(1)浓度的单位问题,要注意mol×m-3与 mol×dm-之间的换算。(2)离子摩尔电导率与电解质摩尔电导率之间的关系问题,要求的是BaSO4的

骣1?Kap,所以要计算BaSO4的浓度和摩尔电导率,若计算得到的是c?,要换算成BaSO4÷÷?÷?桫2c(BaSO4)才行。

7.在标准压力和298 K时,已知纯水的电导率?H2O?5.50?10 S?m?6?1,水的密度

?H?2O?997.09 kg?m??3???22?1,Λ m(H)?3.498?10 S?m?mol,

Λ m(OH)?1.980?10?2 S?m?mol。计算纯水的解离度和离子活度积常数Kw。

2?1?解:纯水是弱电解质,它的无限稀释摩尔电导率可以用H?和OH?的无限稀释摩尔电导率的加和得到。它的物质的量浓度可以用密度除以摩尔质量得到。

Λ m(H2O)?Λ m(H)?Λ m(OH) ?(3.49?8 ?5.47?8 cH2O??2?????1.9?80)?21?0? Sm

?12?1mol10? S?m2 olm?3?1?H2OMH2O?997.09 kg?m?318.01?10 kg?mol?55.36?10 mol?m3?3

Λ m(H2O)??H2OcH2O

?5.50?10 S?m3?6?1?355.36?10 mol?m?9.935?10?11 S?m?mol

2?1 208

??Λ m(H2O)Λ? m(H2O)?11?2

?9.93?55.47?810? S?m10? S?m22??2mol?1.81?41mol1?9 10 K?w?aH??aOH???c???c???????????

c???c?22?1.814?10?9?55.36 mol?dm?3??14 ????1.008?10 ?3 1.0 mol?dm??8.分别计算下列各溶液的离子强度。设所有电解质的质量摩尔浓度均为

0.025 mol?kg?1,并假定这些电解质都能完全电离。①NaCl;②MgCl2;③CuSO4;

④LaCl3;⑤NaCl和LaCl3的混合溶液,质量摩尔浓度各为0.025 mol?kg?1。

解:将各离子浓度代入离子强度的定义式计算即可。因为浓度都相同,从计算结果可以比较一下哪一种类型的电解质离子强度最大。离子强度的定义式为 I?1m?2BBzB

2 ① I(NaCl)?1?m2BBzB

22?12 ?12(0.02?51??10.0?251)?m olkg ?0.025 m?ol kg对于A?1B?1价型的强电解质,离子强度就等于它的质量摩尔浓度。 ② I(MgCl2)?12(0.025?2?2?0.025?1)mol?kg?122?1

?ol kg ?0.075 m对于A2B?1?2或AB2价型的强电解质,离子强度是它质量摩尔浓度的三倍。

12(0.?025?2?12?2?1 ③ I(CuS4O?)0?.0252?2) molkg?1 ?0.10 m?olk g对于AB价型的强电解质,离子强度是它质量摩尔浓度的四倍。

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?2?2 ④ I(LaCl?)312(0.?025?3?230?.025?1 )molkg2?1 ?0.15 m?ol?1k g?3?1?1?3对于A1B3或A3B1价型的强电解质,离子强度是它质量摩尔浓度的六倍。

⑤ I?12(0.02?521?0.0?25?120?.02?52?33?0.025? 1)molkg2?1 ?(0.025?0.15) mol?kg?1?0.175 mol?kg?1

对于混合强电解质溶液,离子强度等于组成溶液的所有电解质的离子强度的加和。从计算结

?3?1?1?3果可知,A1B3或A3B1价型的强电解质的离子强度最大。

9.298 K 时,某溶液含CaCl2和ZnSO4的浓度均为 0.002 mol·kg。试用Debye-Hückel极限定律,计算ZnSO4的离子平均活度因子。已知:常数A?0.509( mol?kg)?1?12-1

解:对于混合电解质溶液,在计算离子强度时,要把所有的离子都计算在内。但在计算离子平均活度因子时,只用到相关电解质离子电荷数。 I=1?2mBzB

2222-12B=12(0.002?22创0.0021+0.002?2-10.002醋2) molkg

=0.014 mol kg

lgg?=-A浇zz-I (-2)|?0.014-0.2409

=-0.509创|2 g±=0.57 410.298 K时,当MgCl2和CuSO4溶液的浓度都等于0.025 mol?kg能完全电离。试分别计算这两种溶液的

(1)离子强度I。

(2)离子平均质量摩尔浓度m?。

(3)离子平均活度因子??,已知A?0.509(mol?kg)(4)电解质的离子平均活度a?和电解质的活度aB。

?1?12?1,并假定它们

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解 (1)离子强度根据第8题的简便的方法计算

I(MgCl2)?3mB?3?0.025 mol?kg?1?0.075 mol?kg?1

I(CuSO4)?4mB?4?0.025mol?kg?1?0.10 mol?kg?1

(2)根据平均质量摩尔浓度m?的定义,m???m?m??????1????????????1?mB

m?(MgCl2)? ?34 mB

4?0.025 mol?kg?13?0.0397 mol?kg?1

m?(CuSO4)?m(CuSO4)?0.025 mol?kg?1 (3)利用Debye-H?ckel极限公式 lg????Az?z? lg??(Mg2C?l)? ??(MgCl?)20.?509??2(1)

I, 0.0750. 5260.10 lg??(CuSO4)??0.509?2?(?2) ??(CuS4O?) (4) 已知 a????m?m?0. 227 , aB?a? ? a?(MgCl2)?0.526?0.0397?0.0209 a(MgCl2)?(0.0209)?9.129?103?6

?3 a?(CuSO4)?0.227?0.025?5.675?10 a(CuS4O?)(5.?675?321?0)?3.2 21?51011.有下列电池,写出各电池的电极反应和电池反应 (1)Pt|H2(pH)|H(aH) || Ag(aAg)|Ag(s)

2++++(2)Ag(s)|AgI(s)|I(aI?) ||Cl(aCl?) |AgCl(s)|Ag(s) (3)Pt|H2(pH2)|NaOH(a)|HgO(s)|Hg(l) (4)Pt|Fe(a1),Fe(a2) || Ag(aAg)|Ag(s)

???3?2???2H(aH?)?2e 解:(1)负极 H2(pH2)??

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