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物化复习

1. 试分别写出4

CuSO

、42SO K 、43PO Na 溶液的离子平均浓度±b 与电

解质质量摩尔浓度b 的关系式。

解:4CuSO

: b b b =?=±

2

1

11)11( 42SO K :

b

b b 3

31

124)12(=

?=±

43PO Na : b b b 441

1327)13(=?=±

2. 计算由NaCl 、CuSO 4、LaCl 3各0.025 mol 溶于1 kg 水时所形成溶液的离子强度。 解:∑

=

i

i

i z b I 2

2

1 ()()

[

()()]

1

1

2

2

2

2

2

2

kg

mol 275.0kg mol 1025.033025.0 2025.02025.01025.01025.0 2

1--?=?-??+?+-?+?+-?+??=

3. 已知298 K 时NaCl

kg

mol

00.11

-?水溶液的离子平均活度因子

659.0=±γ,溶剂渗透因子936.0=?,计算该溶液的离子平均浓度、

离子平均活度、电解质活度、溶剂活度和活度因子。

解:1

kg mol 00.1-±?==b b

659

.0659.000.1o

=?=??

? ??=±

±

±γb

b a

434

.0659

.02

B ===±ν

a a

965

.00180

.000.1211

11A

A =??+=

+=

bM

x ν

967.0965.0936

.0A A ===?

x a

002

.1965

.0967.0A

A A

===x a γ

4、以0.1 A 电流电解硫酸铜溶液,10 min 后,在阴极上可析出多少质量的铜?在铂阳极上又可获得多少体积的氧O 2(298 K 、100kPa)? 解: mol 103.11mol 96485260101.04Cu -?=??? ?????==

zF Q

n (

)19.7mg

kg 10

1.97kg

10

5.6310

11.35

3

4

Cu =?=???==---nM

m

mol 10

56.12

14

Cu O 2-?==

n n

3

363

34O 3.87cm m 1087.3m 101002983145.81056.12=?=???

?

?

?????==

--p

nRT

V

5、 已知291 K 时3

NaIO

,COONa CH 3,COOAg CH 3的无限稀释

摩尔电导率分别为

3

10

694.7-?,

3

10

816.7-?,

1

23

mol

m S 10

88.8--???。求3AgIO 在291 K 时的无限稀释摩尔电导

率。 解:

()()()()()1

23

1

23

3m

3m 3m 3m mol

m S 10

76.8mol

m S 10816.788.8694.7COONa CH COOAg CH NaIO AgIO

----∞

∞∞∞

???=???-+=-+=ΛΛΛΛ

6、 测得3

3

dm

mol 10

028.1--??的HAc 溶液在298 K 时的摩尔电导

率为1

2

3

mol

m S 10

815.4--???。试计算醋酸在此浓度时的解离度α和

解离常数

c

K 。

解:())H ()COO

CH (COOH

CH m

3m

3

m

+

∞-

∞+=λ

λ

Λ

()1

2

4

1

2

4

mol

m

S 10

7.390mol

m

S 108.3499.40----???=???+=

1232

.010

7.39010815.44

3m

m =??=

=

--∞Λ

Λα

3

5

3

3

2

2

dm

mol 1078.1dm

mol 10

028.11232

.011232

.01----??=???-=

-=

α

αc

K c

一、 25℃时电池

Pt

MPa), (0.1Cl HCl(aq) AgCl(s) Ag,2

的电池反应电势为1.1362 V ,电池反应电势的温度系数为41095.5-?-

1

K

V -?。试计算电池反应

AgCl(s)

MPa) (0.1Cl 2

1Ag(s)2?→?+

在25℃时的m r G ?、m r S ?和m r H ?。 解:zFE

G -=?m r

()1

1

mol

kJ 63.109mol

J 1362.1964851--?-=???-=

()[]

1

1

1

1

4m r mol

K

J 4.57mol K J 10

95.5964851-----??-=???-??=??? ????=?p

T E zF S

(

)

1

1

3

m r m r m

r mol

kJ 74.126mol

J 4.5715.2981063.109--?-=??-?-=?+?=?S T G H

二、 写出下列电池的电极反应和电池反应:

电池1:Pt

MPa), (0.1Cl )kg

mol (0.1 H Cl MPa)

(0.1H Pt,21

2-?

解: 负极:-

-+

+??→?

2e )kg mol 1.0( 2H MPa) (0.1 H 1

2

正极:)kg mol (0.1 2Cl 2e MPa) (0.1 Cl 1

2---??→?

+ 电池:)

kg

mol 1.0( 2Cl )kg

mol 1.0( 2H MPa) (0.1 Cl MPa) (0.1 H 1

1

22---+

?+??→?+

电池2:Pt MPa), (0.1O )kg mol (0.1 KOH MPa) (0.1H Pt,21

2-?

解 负极:-

--+?→??+4e

O 4H )kg

mol (0.1 OH 4MPa)

(0.1 2H 21

2

正极:)kg mol (0.1 4OH 4e O 2H MPa) (0.1 O 1

22---??→?

++ 电池:O 2H MPa) (0.1 O MPa) (0.1 2H 222?→?

+

电池3:Hg ,Cl Hg )kg mol (0.1 ZnCl Zn 221

2-?

解:负极:-

-+

+??→?2e )kg

mol (0.1 Zn Zn 1

2

正极:)kg

mol (0.2 2Cl 2Hg 2e

Cl Hg

1

2

2

--

-

?+?→?+

电池:)

kg

mol (0.2 2Cl )kg mol (0.1 Zn 2Hg Cl

Hg Zn 1

1

22

2---+

?+?+?→

?+

四、计算电池

Pt

0.02)( Fe

0.1),( Fe

0.34)( B r AgB r(s) Ag,23===+

+

-

a a a

在25℃时的电池反应电势。

解:负极:-

-+?→?

=+e AgBr 0.34)( Br Ag a 正极:0.02)( Fe

e

0.1)( Fe 23=?→?+=+

-

+

a a

电池:

)

02.0( Fe

AgBr 0.1)( Fe 0.34)( Br Ag 23=+?→

?=+=++

+

-

a a a

{}

{}

()V 0.700V 07116.0771.0Ag

AgB r(s), B r

Pt Fe

,Fe

o

23o

o

=-=-=-

+

+

E

E

E

V

0.714V 1.034.002.0lg 05916.0700.0ln

32Fe Br Fe o

=???

????-=-

=+

-+a a a zF

RT E E

三、 25℃时电池

Hg

(s),Cl Hg )kg mol (0.005 ZnCl

Zn 221

2

-?

的电池反应电势为1.227 V ,1

kg

mol 005.0-? 2

ZnCl

溶液的离子平均

活度因子789.0=±γ。计算该电池在25℃时电池反应的标准电势。

解:负极:-

-+

+??→?

2e

)kg

mol (0.005 Zn Zn 1

2

正极:)kg mol (0.010 2Cl 2Hg 2e Cl Hg 1

22--

-?+?→?

+

电池:)

kg

mol (0.010 Cl 2)kg

mol (0.005 Zn

2Hg Cl

Hg Zn 1

1

22

2---+

?+?+?→

?+

(

)V

1.031V 789

.0005

.04lg 205916.0227.14ln ln 3

3

33o 2

Cl Zn o

2=??

???

?

??+=??

?

???????? ??+=+

=±-

+γb b zF RT

E a a zF

RT E E

7. 试为反应

1)2HI((s)I MPa) (0.1H 22=?→?+a

设计电池,并计算25℃时 (1) 电池反应的标准电势o

E ;(2) 标准摩尔反

应吉布斯函数o

m

r

G ?

; (3) 标准平衡常数o

K ;(4) 若将上述反应写成

1)

HI((s)I 2

1MPa) (0.1H 2

122=?→?+

a

所得结果有何变化?

解:负极:-

++?→?

2e )( 2H MPa) (0.1 H 2a 正极:)( I 22e

(s)I 2a -

-

?→?+

电池:Pt (s),I )1( I H MPa) (0.1 H Pt,22=a

(1) {}

{

}

V 5353.0Pt ,H H Pt (s),I I

2o

2o

o

=-=+

-

E E

E

(2)

()1

1

o

o m r mol

kJ 3.103mol

J 5353.0964852--?-=???-=-=?zFE

G

(3) 18

3

o

m

r o

10

25.115.2983145.8103.103exp exp ?=???

?

????--

=?

??

? ?

?-

=RT G K

?

(4) V 5353.0o

=E

1

o

m r mol

kJ 65.51-?-=?G

9

o 1012.1?=K

12. 已知电池

Ag

AgI(s), (aq)CdI Cd 2

在25℃时的电池反应电势为0.2860 V ,求2CdI 溶液的离子平均活度±a 及电解质作为整体的活度B a 。

解:电池反应:(aq)I Cd (s) 2Ag (s) 2AgI (s) Cd 2+?→?

+ (

)

3

o

2

I Cd o

ln ln 2±-

=?-

=-+a zF

RT E

a a zF

RT E

E

()()

3968

.005916

.032860

.04032.015241.020.05916

3V

2lg o

-=?-+-?=

?-=

±E

E

a

401.0=±a

0645.03

B ==±a a