(1分)8、电极Pt | H2(p=100kPa) |OH-(a=1) 是标准氢电极,其E(H2+2 OH-?2H2O+2e?)=0。是不是?( )
答案:不是 四、问答(4小题,共15分)
(6分)1、试推导出氧电极在酸性介质中的标准电极电势E[H+|H2(g)]与它在碱性介质中的标准电极电势E[H2O, OH?|H2(g)]之间的关系式。 答案:解:设计如下可逆电池:
Pt | H2( p) | H+[a(H+)] || OH-[a(OH?)] | H2(p) | Pt 则负极:H2( p) 正极:2H2O+2e?
2 H+[ a(H+)] + 2e? H2( p) +2 OH-[a (OH?)]
电池反应:2H2O === 2 H+[a(H+)] +2 OH-[a(OH?)]
RT当反应平衡时,E= E(OH-|H2|Pt) ? E(H+|H2|Pt) = ln(Kw)2
2F E(OH-|H2|Pt)= E(H+|H2|Pt) +
RTlnKw F(2分)2、锌、银两金属片同时插入HCl水溶液中,所构成的电池是否是可逆电池?为什么? 答案: Zn与Ag同时插入HCl水溶液中所构成的电池不是可逆电池。因在充、放电时不是互为可逆反应。
Zn|HCl水溶液|Ag 为不可逆电池。
(4分)3、写出氢醌电极的符号,并指出电极类型,使用范围及优点,写出电极反应方程式(还原)及电极势的能斯特公式。
答案:解: 氢醌电极符号:pH=x的水溶液,C6H4O2,C6H4(OH)2 | Pt 属于分子型的氧化还原电极类型。 适应于pH?8.5的水溶液。 优点:(1)制备,使用均方便;
(2)不易中毒。 C6H4O2[a(Q)]+2H+ [ a(H+)] +2e? E = E( H+?Q· QH2? Pt) —
C6H4(OH)2[a(QH2)]
RT1 lnFa(H?)(3分)4、写出下列电极的还原反应和电极电势E的能斯特方程式:
(1)Cl? | Cl2 | Pt; (2)Fe3+, Fe2+ | Pt。 答案:解: 1(1) Cl2+e?
2
RTa(Cl-)Cl, E=E-
F[p(Cl2)/pO]1/2?
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(2)Fe+e
3+?
RTa(Fe2+)Fe,E=E-
Fa(Fe3+)2+
五、计算(6小题,共35分)
(3分)1、某电导池内置0.1 mol-dm3的KCl溶液,在25℃时电阻为90Ω。25℃时在该电
--
导池内充入电导率为0.532 S-m1的溶液时,其电阻是多少?(已知25℃时0.1 mol-dm3
-
KCl溶液的电导率为1.2886 S-m1。)
-
答案:解:根据G=R2=
1Al=κ ,得 κR=
lRA?112886.×910Ω=2204Ω R1=
?20532.--
(2分)2、在0.01 mol·kg1 SnCl2和0.1 mol·kg1 KCl混合液中,已知SnCl2的γ±=0.40,试问SnCl2的b±和a±各为多少?
-
答案:b±(SnCl2)=[0.01×(2×0.01+0.1)2]1/3 mol·kg1
-
=0.0524 mol·kg1 a±(SnCl2)=γ±(SnCl2)×b±(SnCl2)/ b
=0.40×0.0524=0.02096
---
(6分)3、25℃时,TlCl在纯水中的溶解度是1.607×102mol·dm3,在0.1000 mol·dm3NaCl
---
溶液中的溶解度是3.95×103 mol·dm3,TlCl的标准活度积是2.022×104,试求在不含
-
NaCl和含有0.1000 mol·dm3NaCl的TlCl饱和溶液中离子的平均活度因子(系数)。
+
答案:解:KOsp= a (Tl) a (Cl)
-
=?(Tl+) c (Tl+)?(Cl) c (Cl)
-
= ?±2 c (Tl+) c (Cl)
-
-
O/c(Tl?)c(Cl?) ?±=Ksp(1)在纯水中: ?±=
2.022?10?4(1607.?10?2)2-
=0.885
(2)在含0.1000 mol·dm3NaCl溶液中:
--
c(Tl+) =3.95×103 mol·dm3
---
c(Cl) =3.95×103+0.1000=0.1040 mol·dm3 γ
±
=
2.022?10?4395.?10?3?01040.?0.702
-
-
(6分)4、25℃时,0.1 mol·dm3NaF溶液的摩尔电导率是83.5 S·cm2·mol1,已知NaF在
-
溶液中92%解离,若Na+离子的迁移数是0.45,求Na+和F离子的电迁移率。 答案:解:Λ
?m(Na+) =Λ
?m(NaF) t (Na+)
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=37.575 S·cm2·molΛ
?m-1
(F)=Λ
?m-
?m(NaF) t (F)
-
=Λ
(NaF) [1-t (Na+) ]
-
=45.925 S·cm2·mol1 u(Na+) =
∞
?mNa+?F?? =4.233×10
-4
-4
cm2·V1·s1
-
-
u(F) =
∞-
?mF-?F?? =5.174×10
cm2·V1·s1
-
-
(8分)5、已知下列物质的热力学数据: ?fG
-1?)= ?742 kJ·(Pb2+) = ? 24.31 kJ·mol-1,?fG(SO2mol, 4?fG(PbSO4)= ?811.23 kJ·mol-1,= ?0.126V。
试计算E(SO42-|PbSO4|Pb)。
答案:解:设计电池: Pb(s)|Pb2+(a=1)||SO42?(a=1)| Pb(s)
电池反应:PbSO4(s)=== Pb2+(a=1)+SO42?(a=1) ?rG= ?fG(Pb2+)+?fG(SO42-)-?fG(PbSO4) = 44.92 kJ·mol-1
E=-?rG/zF=-0.2223 V E(SO42?|PbSO4|Pb)= E+ E(Pb2+|Pb) =-0.3583 V
(10分)6、求25℃时,2Ag + Cl2(100kPa) === 2AgCl(s) 的?rG。已知25℃时,标准还原电极电势E(Ag+|Ag)=0.799V,E(Cl-|Cl2)=1.358V,AgCl在水中的标准活度积为 1.78×10-10。
答案:解:设计电池:Ag| Ag+||Cl?|AgCl|Ag
电池反应:AgCl(s) === Ag++ Cl? 标准电动势:E= E(Cl?|AgCl|Ag) ? E(Ag+|Ag)
=RTlnKsp/F = ?0.5765 V E(Cl?|AgCl|Ag)=0.2225 V 2Ag+Cl2(100 kPa) ===2AgCl(s)可设计成电池: Ag|AgCl(s)|Cl?|Cl2|Pt
E= E(Cl?|Cl2)? E(Cl?|AgCl|Ag) =1.1355 V ?rG = ?zFE=219.1kJ·mol-1
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