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(D)电流密度增加时,在原电池中,正极电势减少而负极电势增大,在电解池中,阳极电势减少而阴极电势增大
B。
极化遵循的规律是无论在原电池或电解池中总是阳极极化电极电势向正方向移动,阴极极化电极电势向负方向移动。
.用铂作电极电解一些可溶性碱的水溶液,在阴、阳两电极上可分别获得氢气和氧气。
所得各种产物的量主要决定于
(A)电解液的本性(B)电解温度和压力(C)电解液浓度(D)通过电极的电量答案:
D
.当电流通过原电池或电解池时,电极电势将偏离平衡电极电势而发生极化。
当电流密度增大时,通常将发生
(A)原电池的正极电势增高(B)原电池的负极电势增高(C)电解池的阳极电势减小(D)无法判断答案:
.在KOH水溶液中,使用二个铂电极进行水的电解,当析出1mol氢气和0.5mol氧气时,需要通过的电量是(法拉第):
A.1;
B.1.5;
C.2;
D.4答案:
.若向摩尔电导率为1.4×
10-2s⋅m2⋅mol-1的CuSO4溶液中,加入1m3的纯水,这时CuSO4摩尔电导率为:
A.降低;
B.增高;
C.不变;
D.不能确定答案:
.一定温度和浓度的水溶液中,Li+、Na+、K+、Rb+的摩尔电导率依次增大的原因是:
A.离子浓度依次减弱B.离子的水化作用依次减弱C.离子的迁移数依次减小D.电场强度的作用依次减弱答案:
.水溶液中H+和OH-的电迁移率特别大,其原因是
A.发生电子传导B.发生质子传导C.离子荷质比大D.离子水化半径小答案:
.醌氢醌是醌与氢醌的等分子复合物,用它测定溶液的pH时,醌+2e=氢醌,随着电池反应的进行,醌的浓度
A.上升;
B.下降;
D.不定答案:
C。
因为在测pH值时几乎没有电流流过电极。
.用补偿法测定可逆电池的电动势时,主要为了:
A.简便易行 B.减少标准电池的损耗C.消除电极上的副反应D.在可逆情况下测定电池电动势答案:
.某电池反应可写成
(1)H2(p1)+Cl2(p2)=2HCl或
(2)1/2H2(p1)+1/2Cl2(p2)=HCl,这两种不同的表示式算出的E、E∃、∆rGm和K∃的关系是:
A.E1=E2, E1∃=E2∃,∆rGm,1=∆rGm,2, K1∃=K2∃B.E1=E2, E1∃=E2∃,∆rGm,1=2∆rGm,2, K1∃=(K2∃)2
C.E1=2E2,E1∃=2E2∃,∆rGm,1=2∆rGm,2, K1∃=2K2∃D.E1=E2, E1∃=E2∃,∆rGm,1=(∆rGm,2)2,K1∃=(K2∃)2答案:
.某一电池反应,若算得其电池电动势为负值时,表示此电池反应是:
A.正向进行B.逆向进行C.不可能进行 D.反应方向不确定答案:
.下列电池中,那一个的电池反应为H++OH-=H2O
A.(Pt)H2|H+(aq)||OH-|O2(Pt)B.(Pt)H2|NaOH(aq)|O2(Pt);
C.(Pt)H2|NaOH(aq)||HCl(aq)|H2(Pt)D.(Pt)H2(p1)|H2O(l)|H2(p2)(Pt)答案:
.常用甘汞电极的电极反应为Hg2Cl2(s)+2e=2Hg(l)+2Cl-(aq)若饱和甘汞电极,摩尔甘汞电极和0.1mol⋅dm-3甘汞电极的电极电势相对地为ϕ1、ϕ2、ϕ3,则298K时,三者的相对大小为:
A.ϕ1>
ϕ2>
ϕ3 B.ϕ1<
ϕ2<
ϕ3
C.ϕ2>
ϕ1>
ϕ3 D.ϕ3>
ϕ1=ϕ2答案:
.为求AgCl的活度积,应设计电池为
A.Ag,AgCl|HCl(aq)|Cl2(p)(Pt)B.(Pt)Cl2(p)|HCl(aq)||AgNO3(aq)|Ag
C.Ag|AgNO3(aq)||HCl(aq)|AgCl,AgD.Ag,AgCl|HCl(aq)|AgCl,Ag答案:
A.放电;
B.充电;
C.没有工作;
D.交替地充放电答案:
.电解金属盐的水溶液时,在阴极上
A.还原电势愈正的粒子愈容易析出B.还原电势与其超电势之代数和愈正的粒子愈容易析出
C.还原电势愈负的粒子愈容易析出D.还原电势与其超电势之和愈负的粒子愈容易析出答案:
.一贮水铁箱上被腐蚀了一个洞,今用一金属片焊接在洞外面以堵漏,为了延长铁箱的寿命,选用哪种金属片为好?
A.铜片;
B.铁片;
C.镀锡铁片;
D.锌片答案:
问答题
.有人为反应
设计了如下两个电池:
(1)Na|NaOH(aq)|H2,Pt
(2)Na(Hg)|NaOH(aq)|H2,Pt
你认为错在哪里?
应如何设计?
答:
根据电池反应分别写出阴阳极的电极反应如下:
阴极:
阳极.:
Na→Na++e
上面所设计的电池
(1)是金属Na在NaOH水溶液中,这样金属钠会与水立刻反应放出氢气,化学能不能转变为电能,故电池
(1)的设计是错误的。
在电池
(2)的设计中阳极反应为Na(Hg)→Na++e,电池总反应为:
与要求不符,故设计
(2)亦为错误的。
正确的设计可如下形式:
Na|NaI(EtNH2)|Na(Hg)|NaOH(aq)|H2,pt
其中,EtNH2为乙基胺。
这样的设计即把下面两个电池串联起来。
左边一只为:
Na|NaI(EtNH2)|Na(Hg)。
右边一只为:
Na(Hg)|NaOH(aq)|H2,pt
这样的设计符合要求。
因为
左电池:
阳极:
Na→Na++e
阴极:
Na++e→Na(Hg)
电池反应:
Na→Na(Hg)
右电池:
Na(Hg)→Na++e
阴极:
电池反应:
串联电池的电池反应=左电池+右电池,即
。
.电解浓度为0.5mol的硫酸水溶液和电解浓度为1mol的氢氧化钠水溶液,都使用铂作电极,在相同温度下的理论分解电压是否总是相同?
为什么?
是的。
因为其理论分解电压与相应的原电池的电动势相等。
分别计算两个不同溶液的原电池的电动势,结果都为1.23伏。
说明电解水产生氢和氧的理论分解电压与溶液的pH值无关。
.25℃用Pt电极电解HNO3水溶液,理论的分解电压是1.229V,但实际上,当电解池的外加电压E(外)=1.669V时,阴极及阳极上才明显有氢气泡及氧气泡排出,试说明原因。
解:
电解反应:
H2O(l)===H2(g)+O2(g)
E(理论分解电压)=1.229V。
但需要考虑电解时两电极附近存在着浓差极化,电化学极化,及电解池本身存在的阻R(),因此必须额外增加外电压才会使H2(g),O2(g)分别在阴极及阳极上不断析出,故电解池的实际外加电压:
E(外)=E(理论)+(阴)+(阳)+IR()。
(3分)
.已知:
a(Fe2+)=2a(Fe3+),a(Ce4+)=a(Ce3+),E(Fe3+,Fe2+|Pt)=0.770V,E(Ce4+,Ce3+|Pt)=1.61V。
利用电化学方法判断下列反应在25℃下自发进行的方向:
Fe3++Ce3+===Fe2++Ce4+
该反应的能斯特方程为:
E=E-ln(2分)
=E=E(Ce4+|Ce3+)-E(Fe3+|Fe2+)
=(1.61-0.770)V
=0.840V0(4分)
故此反应能自发地正向进行。
(5分)
是非题
.()氧化还原反应在电池中进行和在普通反应器中进行是一样的。
.()实际电池都是可逆电池。
.()金属和电解质溶液的导电机理是相同的。
.()标准电极电位值就是该电极双电层的电位差。
.()氢电极的电极电位值为0。
.()将金属浸入含有该金属离子的溶液中形成的电位差与将金属浸入水中形成的电位差不同。
.()对于给定电极,电极电位值与温度无关。
.()实际应用中,经常选用甘汞电极和Ag-AgCl电极作参比电极。
.()无论是在酸性介质还是在碱性介质中,氢电极的电极反应是一样的。
.()Ag-AgCl电极的电对是Ag|Ag+。
.()在氧化还原电极和气体电极中插入铂片只起导电作用,铂片并不参加电极反应。
.()AgCl(s)+I-
AgI(s)+Cl-可设计成电池Ag|AgI(s)|I-||Cl-|AgCl(s)|Ag。
.()原电池的电动势决定于电池的氧化还原反应,因此,某一电池反应必有相应的确定的电动势值。
.()电池的电动势与电池反应的计量系数有关。
.()在等温、等压的电池反应中,当反应达到平衡时,电池的电动势等于0。
.()Ag|AgCl(s)|KCl(c)||Cl2(p),Pt的电动势与Cl-的浓度无关。
.()电镀是使Pt片作阴极,镀件为阳极进行的电解过程。
.()描述电极上通过的电量与已发生电极反应的物质的量之间的关系是能斯特方程。
.()将AgNO3和CuCl2溶液用适当装置串联,通过一定电量后,各阴极上析出金属的质量相同。
.()法拉第定律适用于所有液态和固态导电物质。
填空题
.(2分)离子独立运动定律适用于电解质溶液。
.(1分)在电极上发生反应的物质的量与通过电解池的电量成比。
(填“正”或“反”)
.(2分)常用的甘汞电极有饱和甘汞电极、摩尔甘汞电极和0.1mol·
L-1甘汞电极三种,它们的相对电极电势分别用EB、EM和EG表示,则在298K下,。
(填“<
”或“>
”)
.25℃时,反应2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)所对应电池的标准电动势E°
=-1.229V.反应H2(g)+1/2O2=H2O(l)所对应的电池标准电动势应为V.
.质量摩尔浓度为b的LaCl3水溶液的平均质量摩尔浓度b±
=b.
.电池Zn(s)\Zn2+(a1)\Zn2+(a2)\Zn(s),若a1>
a2,则电池电动势E。
若a1=a2,则电池电动势
.在电池Pt\H2(p)\HCL(a1)\\NaOH(a2)\H2(p)\Pt中阳极反应是阴极反应是电池反应是
.在298。
15K时,已知Cu2+加2e—Cu标准电池电动势为0。
3402VCu+加e—Cu标准电池电动势为0。
522,则Cu2+加e—Cu+标准电池电动势:
0.1582V
.在一个铜板中有一个锌制铆钉,在潮湿空气中放置,锌制铆钉先腐蚀。
.Ag|AgCl(s)|KCl(aq)|Cl2(g),Pt电池电动势与氯离子活度无关.
计算题
.(12分)25℃时,电池Zn(s)│ZnSO(m=0.01mol/kg,γ=0.38)│PbSO(s)│Pb(s)的电动势为0.5477V,已知25℃时E(Zn/Zn)=-0.736V.
(1)写出电池的电极反应和电池反应;
(2)计算25℃时,E(SO/PbSO/Pb)=?
(3)将反应PbSO(s)=Pb(a)+SO(a)设计成电池.
解:
(1)(-)Zn(s)→Zn[a(Zn)]+2e
(+)PbSO(s)+2e→Pb(s)+SO[a(SO)]
电池Zn(s)+PbSO(s)=ZnSO(m=0.01mol/kg,γ=0.38)+Pb(s)
(2)E=E-(RT/zF)ln[a(Zn)a(SO)]=E-(RT/2F)ln(mγ)
0.5477=E(SO/PbSO/Pb)-(-0.763)
-(8.314×
298/2×
96485)ln(0.01×
0.38)
E(SO/PbSO/Pb)=-0.359V
(3)(-)Pb(s)=Pb(a)+2e
(+)PbSO(s)+2e=Pb(s)+SO(a)
电池PbSO(s)=Pb(a)+SO(a)
故可设计电池:
Pb(s)│Pb(a)‖SO(a)│PbSO(s)│Pb(s)
(1分)
.(10分)用电解沉积Cd2+的方法分离某中性水溶液中的Cd2+和Zn2+。
已知该溶液中Cd2+和Zn2+的浓度均为0.1mol·
kg-1,H2在Cd和Zn上的超电压分别为0.48V和0.70V。
试问在298.15K时分离效果怎样?
有没有氢析出干扰?
(设Cd2+和Zn2+的活度近似等于浓度;
已知
,
)
先计算各物质在电极上放电的电极电势,在Cd电极上H2的析出电势:
(1分)
在Zn电极上H2的析出电势:
而Cd和Zn的析出电势为:
(2分)
(2分)
Cd和Zn的析出电势都大于H2的析出电势,所以没有H2析出干扰,且Cd优先析出(2分)
当Zn析出时,Cd2+浓度应该降为:
≤
,解得
≤6.64×
10-14mol·
dm-3(2分)
.25℃时,某溶液中含有Ag+(a1=0.001),Ni2+(a2=0.1)和H+(a3=0.001),且已知H2(g)在Pt、Ag、Ni上的超电势分别为0.12,0.2及0.24。
用Pt电极电解上述溶液,当外加电压从零开始逐渐增加时,在阴极上依次发生什么反应?
假设在Pt等金属上析出上述各金属的超电势可忽略不计。
(7分)
H2在Pt上析出时
H2在Ag上析出时
H2在Ni上析出时
∵
∴外加电压增加时,在阴极上依次析出AgNiH2
.(15分)298K,可逆电池Pt│H2(
)│H2SO4(极稀)│O2(
)│Pt的
=1.23V,并已知
[H2O(l)]=-285.90kJ·
mol-1,求下述单位反应:
2H2(g,PO)+O2(g,
)──→2H2O(l,
),按以下两种途径进行的∆rUm、∆rHm、∆rSm、∆rGm值,并判断过程的自发方向及过程的性质。
(1)将氢和氧直接接触在烧杯中进行
(2)组成电池进行反应,并已知该单位反应时外作电功为374.78kJ·
mol-1
途径1:
烧杯中进行:
2H2(g,
)+O2(g,
下)
途径2:
电池中进行:
可逆性待求,电功Wf=374.78kJ·
途径3:
可逆电池中进行:
电功Wf=-∆rGm=zFEO,该途径为可资利用的已知条件。
(1)利用途径3
∵Wf=0∆rGm<0过程
(1)为自发过程
过程为不可逆过程
(2)始、终态与
(1)相同,故∆rGm、∆rHm、∆rUm、∆rSm
与
(1)相同
因Wf=374.78kJ·
mol-1则
∆rGm+Wf=-474.8+374.78=-100.0kJ·
mol-1<
过程
(2)仍为可逆过程
.(本大题6分)将某电导池盛以0.02moldm3KCl溶液(25℃时其电导率为0.277Sm1),在25℃时测得其电阻为82.4Ω,再换用0.005moldm3K2SO4溶液,测得其电阻为326.0Ω。
求:
(1)电导池常数K(l/A);
(2)K2SO4溶液的电导率;
(3)K2SO4溶液的摩尔电导率。
(1)K(l/A)=κR=0.277×
82.4=22.8m1(2分)
(2)κ(K2SO4)==22.8÷
326=0.07Sm1(4分)
(3)m(K2SO4)==0.07Sm1÷
0.005moldm3=0.014Sm2mol1(6分)
.(本题10分)已知298K时,E(Fe3+|Fe)=0.036V,E(Fe3+|Fe2+)=0.771V。
计算298K时:
(1)E(Fe2+|Fe);
(2)Fe+2Fe3+===3Fe2+反应的标准平衡常数K。
(1)Fe3++3eFe,G1=3E(Fe3+|Fe)F
Fe3++eFe2+,G2=E(Fe3+|Fe2+)F
Fe2++2eFe2+,G3=2E(Fe2+|Fe)F
G3=G1G2
E(Fe2+|Fe)=E(Fe2+|Fe)E(Fe3+|Fe)=0.439V(5分)
(2)设计电池:
Fe|Fe3+,Fe2+|Pt
Fe+2Fe3+3Fe2+(7分)
E=E(Fe3+|Fe2+)E(Fe3+|Fe)=0.807V
K=exp(zFE/RT)=exp(3×
96500×
0.807/8.315/298)=1.98×
1027
或E=E(Fe3+|Fe2+)E(Fe2+|Fe)=1.210V
K=exp(zFE/RT)=exp(2×
1.210/8.315/298)=1.98×
1027(10分)
.(本题6分)已知18℃,H2O的离子积=0.61×
10-14,试求该温度下纯水的电导率。
18℃时,H+,OH-的分别为315×
10-4Sm2mol-1和174×
10-4Sm2mol-1。
c(H+)=c(OH-)=c=7.8×
10-8moldm-3(2分)
=(315+174)×
10-4Sm2mol-1
=489×
10-4Sm2mol-1(3分)
=c=[489×
10-4×
(7.8×
10-8×
103)]Sm-1
=3.8×
10-6Sm-1(6分)
.(本题9分)已知25℃时,纯水的电导率κ=5.5×
106Sm1,纯水的体积质量(密度)为0.997gcm3又H+,OH的分别为34.98×
103Sm2mol1和19.83×
103Sm2mol1,求水在25℃的解离度及水的离子积。
(已知H2O的摩尔质量为18.02gmol1。
m=/c=Sm2mol-1
=0.99×
10-10Sm2mol-1
=∞(H+)+∞(OH-)
=(34.98+19.837×
10-3)Sm2mol-1
=54.81×
10-3Sm2mol-1(4分)
===1.81×
10-9(6分)
c(H+)=c(OH-)=c=(moldm-3
=1.003×
10-7moldm-3
==1.003×
10-7×
1.003×
10-7=1.01×
10-14(9分)
.(本大题8分)反应CuSO4+2FeSO4===Cu+Fe2(SO4)3在水溶液中进行。
问在25℃标准状态下能否进行?
其标准平衡常数为多少?
(已知E(Cu2+|Cu)=0.3402V,E(Fe3+,Fe2+|Pt)=0.771V。
设计成原电池:
Pt|Fe2+(a=1),Fe3+(a=1)|Cu2+(a=1)|Cu(2分)
标准电动势:
E=(0.3402-0.771)V=0.4308V(4分)
rG=zFE=[2×
96485×
(-0.4308)]J·
mol-1=83.13kJ·
mol-1(5分)
故上述反应不能自动进行。
(6分)
lnK=rG/RT==33.5365
K=2.724×
10-15(8分)
!
第九章表面现象
.表面现象在自然界普遍存在,但有些自然现象与表面现象并不密切相关,例如
(A)气体在固体上的吸附(B)微小固体在溶剂中溶解(C)微小液滴自动呈球形(D)不同浓度的蔗糖水溶液混合答案:
.液体的压力和表面力的联系与区别在于
(A)产生的原因相同而作用点不同(B)产生的原因相同而作用的方向不同
(C)作用点相同而方向不同(D)点相同而产生的原因不同答案:
.液体的附加压力和表面力的联系与区别在于
(A)产生的原因和方向相同而大小不同(B)作用点相同而方向和大小不同
(C)作用点相同而产生的原因不同(D)产生的原因相同而方向不同答案:
.对于理想的水平液面,其值为零的表面物理量是
(A)表面能(B)比表面吉布斯函数(C)表面力(D)附加压力答案:
D。
对于平面,r→∞。
.表面力是物质的表面性质,其值与很多因素有关,但是它与下列因素无关
(A)温
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