第六章 电化学
（一）主要公式及其适用条件
1、法拉第定律——电极反应的B物质的质量 mB?vBMBIt/zF
式中：vB为参加电极反应的物质B的计量系数；MB为物质B的摩尔质量；I为电流强度；t为通电时间；z为电极反应进行了1mol反应进度时得（或者失）电子的物质的量；F=96485C·mol?1，称为法拉第常数。此定律不受任何外界条件和参加电极过程各有关物质性质的影响。
2、离子迁移数
defQ???U?Q???U?；t?＝ t?＝????Q??Q??????U??U?Q??Q??????U??U?def上述两式中：t+和t?分别为正、负离子的迁移数；Q+和Q?分别为在一定时间内正、负离子迁移的电
量，Q++Q?则为通过溶液的总电量；?+和??分别为正、负离子定向迁移的速率；U+和U?分别称为正、负离子的电迁移率，即电势梯度??/l=1V·m?1时离子运动的速率，其单位为m2·S?1·V?1。上式适用于强电解质稀溶液。
3、电导的定义 G＝I/R??A/l
式中：R为导体的电阻；A为导体的截面积；l为导体的长度。
4、电导率 ??l/AR?1/? 式中：?称为电阻率；l=1m、A=1m2时的电导，称为电导率?。
5、摩尔电导率 ?m???m?Ac
式中：??m为无限稀释时的摩尔电导率，亦称为极限摩尔电导率；当温度、电解质溶液一定时A为常数，其单位为S·m3.5·mol?1.5。此式只适用于强电解质稀溶液。
7、柯尔劳施离子独立运动定律的数学表示式
????m=v+?m,??v??m,?
def?式中：v+及v?分别为正、负离子的化学计量数；??m,?及?m,?分别为正、负离子的极限摩尔电导率。
此式适用于无限稀释的电解质（不论其强弱）溶液。
8、弱电解质的解离度 ???m/??m
式中：?m及??m分别为在同一温度、同一溶剂中，某弱电解质在一定浓度下的摩尔电导率和无限稀释的摩尔电导率。此式只适用于弱电解质。
9、离子强度的定义式 I＝def12bBzB ?2式中：bB为溶液中任一种郭的质量摩尔浓度；z为该离子所带的电荷数。
10、Debye-Hückel极限公式 lg????Az?|z?|I
式中：??为正、负离子的平均活度系数；z+及z?分别为正、负离子的电荷数；|z?|表示负离子的电葆数也取正值。当温度、溶剂一定时A为常数，其单位为(kg·mol?1)1/2。
11、电解质的活度、正负离子的平均活度及正负离子平均活度系数的关系
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v?v?v?vvv?a?a??a??a??v??v???(b/b?)v
式中：v?v??v?,b?=1mol·kg?1，b为电解质的质量摩尔浓度，a+及a?为正、负离子的活度，a?为正、负离子的平均活度，a为电解质的整体活度。此式只适用于强电解质。
12、电池反应的摩尔吉布斯函数变与电动势的关系 ?rGm(T,p)?Wr'??zFE
式中：W?r为可逆放电过程的非体积功，即电功；E为可逆电池的电动势；z为电池反应的反应进度
为1mol时，阴极或阴极得失电子的物质的量。此式适用于恒温、恒压可逆电池反应过程。
13、电池反应的摩尔熵变与电池电动势温度系数的关系 ?rSm?zF(?E/?T)p
恒压下电动势随温度的变化率(?E/?T)p，称为电动势的温度系数。上式适用于恒压电池反应。
14、电池反应的摩尔焓变 ?rHm??rGm?T?rSm??zF{E?T(?E/?T)p} 此式适用于恒温恒压下的电池反应。
15、电池反应的可逆热 Qr,m?T?rSm?zFT(?E/?T)p 此式适用恒温恒压下，反应进度为1mol时，可逆电极过程。
16、能斯特方程 E?E??(RT/zF)ln?(aB)vB
式中：E?为电池在温度T时的标准电动势；aB为参加电极的任一物质B的活度；vB为其反应计量系数（产物取正数，反应物取负数）。此式适用于在一定温度下，可逆电池的电动势E与参加电池反应的各组分活度的相互换算。
?? 17、原电池的标准电势、电池反应的?rGm及K?之间的关系 ??rGm?zFE??RTlnK? ?此式适用于任一恒温原电池反应的?rGm、E?及K?之间的相互换算。
18、电极电势的数学表达式
E（电极）=E?（电极）?(RT/zF)ln {a（还原态）/a（氧化态）}
式中：E（电极）及E?（电极）分别为在同一温度下，同一种类似的电极在任一指定状态和标准状态下的电极电势；a（还原态）及a（氧化态）分别为参加电极反应还原态物质的活度和氧化态物质的活度。上式适用于，在一定温度下任一电极电势的计算。
（二）概念题
6.2.1 填空题
1、在电化学中，凡能进行氧化反应的电极，皆称为（ ），凡能进行还原反应的电极，皆称为（ ）。
2、一个原电池必有两个电极。相对而言，电势高的电极称为（ ）极；电势低的电极称其为（ ）极。
3、在A和B两个串连的电解池中，分别放有物质的量浓度为1mol·dm?3的AgNO3水溶液和1mol·dm?3的CuSO4水溶液。两电解池的阴极皆为铂电极，阳极分别为Ag(s)和Cu(s)电极。通电一定时间后，实验测出在A电解池的铂电极上有0.02mol的Ag(s)析出，B电解池的铂电极上必有
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（ ）mol的Cu(s)析出。
4、一定温度下的KCl水溶液，当KCl物质的量浓度c=( )时，KCl水溶液的电导率?与KCl的摩尔电导率?（KCl）在数值上必然相等。
5、在温度、溶剂一定时，当某强电解的物质的量浓度c( )时，该强电解质的??m趋于定值。
?4?46、25℃的水溶液中??m2·mol?1， ??m2·mol?1。m(KCl) = 149.86?10S·m(NaCl) = 126.45?10S·++2?1?
25℃的水溶液中 ??m(K) ? ?m(Na) = ( ) S·m·mol
?13???4?1?4
7、在25℃时的水溶液中，m2·mol?1，m2·mol?1。?????=69.6?10S·m?Lam(Cl)=76.34?10S·
?3????1LaCl在25℃无限稀释的水溶液中，??(LaCl)=( )；???=（ ）. 33mm
?3?8、在25℃时，ZnSO4水溶液的质量摩尔浓度为b，正负离子的平均活度系数为??，则a(ZnSO4)、
2+-a?、a(SO24)及a(Zn)与b及??的关系式为：
-a(ZnSO4) = ( ); a?= ( ); a(Zn2+) = ( ); a(SO24)=( )。
9、25℃时，
E?[Cl?{a(Cl?)=1}|AgCl(s)|Ag] = 0.2221V，
E?{Cl?{a(Cl?)=1}|Cl2(g,p=100kPa)|Pt = 1.358V
由上述两电极在25℃组成电池时，该电池的阳极为( )，电池的表示式为（ ），电
池的电动势E=（ ）V。
10、电化学规定：b?=1 mol·kg?1为标准态的浓度，对离子而言，则a(离子)=b(离子)/b?=1的
??假想态，定为离子的标准状态。公式 ?????的物理意义是（ ）。 ?RTlna?。其中??11、在恒温恒压下，某指定电池反应进行了1mol的反应进度时，此过程的可逆热为Qr,m，焓变为?rHm，则此过程的?rSm=（ ）。
12、某可逆电池在300K时的电动势为1.50V，此电池在恒温300K、恒压101.325kPa下向环境可逆放出2F的电量，此过程的最大电功为（ ）J。
6.2.2 单项选择填空题
1、氯化镁可以采用基本单元MgCl2或限摩尔电导率存在下列关系：2??m(
1MgCl2。在一定温度和无限稀释的水溶液中，两者的极21MgCl2)（ ）??m(MgCl2) 2选择填入：(a) >； (b) =; (c)<; (d) 二者之间无一定的关系
2、在一定条件下，强电解质AB的水溶液中只存在A+和B?两种离子（H+、OH?与它们相比较完全可忽略不计）。已知A+与B?运动的速率存在下列关系：?+ = 1.5?? 。则B?的迁移数t?=（ ）。
选择填入：(a) 0.40; (b) 0.50; (c) 0.60; (d) 0.70
3、在温度、溶剂的种类一定的条件下，某强电解质稀溶液的电导率?随着电解质浓度的增加而（ ），摩尔电导率?m则随着电解质浓度的增加而（ ）。
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选择填入：(a) 变大；(b) 变小；(c) 不变；(d) 无一定变化规律
4、在300K，无限稀释的水溶液中，极限摩尔电导率??。 m最大的正离子是（ ）选择填入：(a) Na+; (b)
11Mg2+; (c) La3+; (d) H+ 235、在300K、无限稀释的水溶液中，极限摩尔电导率??。 m最大的负离子是（ ）选择填入：(a) Br; (b)
1??-SO24 (c) C2H5COO; (d) OH 26、25℃时的水溶液中，当b(NaOH) = 0.10mol·kg?1时，其正、负离子的平均活度系数??=0.766，则正、负离子的平均活度a?=( )。
选择填入：(a) 0.766; (b) 7.66?10?2;
(c) 7.66; (d) 15.32?10?2
7、在25℃时，b(CaCl2) = 0.10mol·kg?1的水溶液，其正、负离子的平均活度系数??=0.518，则正、负离子的平均活度a?=( )。
选择填入：(a) 0.0518;
(b) 8.223?10?2;
(c) 0.1036; (d) 8.223?10?3
+???8、在25℃时，纯水的摩尔电导率?m(H2O) =??m(H2O) = ?m(H)+?m(OH) =
547.82?10?4S·m2·mol?1；纯水之中，c(H+) = c(OH?) = 1.00?10?4mol·m?1。25℃时纯水的电导率?=（ ）。选择填入：
(a) 304.1?10?4S·m?1；(b) 5.500?10?4S·m?1； (c) 545.64S·m?1； (d) 5.500?10?4S·m?1
9、25℃时电池反应：H2(g, 100kPa) + 0.5O2(g, 100kPa) 所对应的电池的电动势E1=1.229V。
25℃时电池反应：2H2O{1，p(环)=100kPa }
2H2(g,100kPa) + O2(g,100kPa)
H2O{1，p(环)=100kPa}
所对应电池的电动势E2=( )。
选择填入：(a) ?2.458V; (b) 2.458V; (c) ?1.229V; (d) 1.229V 10、在25℃时，若要使电池 Pt|H2(g, p1)| HCl水溶液| H2(g, p2) Pt 的电动势E为正值，则必须使（ ）。
选择填入：(a) p1=p2; (b) p1>p2; (c) p1 11、任一原电池在恒温、恒压及可逆条件下放电时，其与环境之间交换的热量（ ）。 选择填入：(a) 为零；(b) =T?S；(c) ?H；(d)不能确定 12、已知25℃时电极反应 (1) Fe2+ + 2e?(2) Fe3+ + e?(3) Fe3+ + 3e? Fe(s)的标准电极电势E1?=?0.439V ?Fe2+的标准电极电势E2= 0.770V Fe(s)所对应电极的标准电极电势 ?E3{Fe3?|Fe(s)}?( )。 112
