物理化學(xué)習(xí)題解答(十)【整理版】-wenkub
2023-04-19 02:30:37 本頁(yè)面
【正文】 aq) + 2e→Zn(s)φZ(yǔ)n2+/Zn =φ?Zn2+/Zn + RT/2FlnaZn2+= – + = –φZ(yǔ)n2+/Zn＞φH+/H2，–＞––ηH2，ηH2＞–=η/V=+[j/()] ＞lg[j/()] ＞(–)/= –j/(＞=103j＞103 在298K和標(biāo)準(zhǔn)壓力時(shí)，當(dāng)電流密度j=，H2(g)和O2(g)在Ag(s)。解：陰極： Pb2+(aq) + 2e→Pb(s)φPb2+/Pb=φ?Pb2+/Pb + RT/2FlnaPb2+= –+ aPb2+陰極： Sn2+(aq) + 2e→Sn(s)φ Sn2+/Sn= φ?Sn2+/Sn + RT/2FlnaSn2+= –+ aSn2+ φSn2+/Sn= φPb2+/Pb–+ aPb2+= –+ aSn2+ln (aPb2+/ aSn2+ )=(–+)/= –aPb2+/ aSn2+ =在298K和標(biāo)準(zhǔn)壓力時(shí)，某混合溶液中， ，用Pt電極進(jìn)行電解，首先Cu(s)沉積到Pt電極上。則陽(yáng)極上首先應(yīng)發(fā)生什么反應(yīng)？解：(1) 陰極：Cd2+(aq) + 2e→Cd(s)φCd2+/Cd =φ?Cd2+/Cd+ RT/2FlnaCd2+= – + = –陰極：Cu2+(aq) + 2e→Cu(s)φCu2+/Cu = φ?Cu2+/Cu+ RT/2FlnaCu2+= + = 陰極：2H2O(l) +2e→H2(p?) + 2OH(aq)φH2O/H2=φ?H2O/H2–RT/2Fln(aH2aOH2)= (107 )= –∵φCu2+/Cu＞φH2O/H2＞φCd2+/Cd，∴Cu先析出。若H2(g)，O2(g)，Cl2(g) 的超電勢(shì)忽略不計(jì)。解：陰極：Zn2+(aq) +2e→Zn(s)φZ(yǔ)n2+/Zn=φ?Zn2+/Zn+ RT/2FlnaZn2+= – + (104 )= – 陰極：2H+(aq) +2e→H2(p?)φH+/H2,Zn=φ?H+/H2+ RT/FlnaH+ –η H2= – –≤– pH≥(–)/=1在298K和標(biāo)準(zhǔn)壓力時(shí)，用電解沉積法分離Cd2+、Zn2+混合溶液。當(dāng)外加電壓從零開(kāi)始逐漸增加時(shí)，試用計(jì)算說(shuō)明在陰極上析出物質(zhì)的順序。)解：[Ag(CN)2] Ag+ + 2CN 起始濃度/： 0 反應(yīng)后濃度/： 0 平衡濃度/： –x x + xK?a=[Ag+][CN]2/[ Ag(CN)2]= x(+x)2/(–x)= 1019x=1017 陰極：Ag+(aq) + e→Ag(s)φAg+/Ag= φ?Ag+/Ag+ RT/FlnaAg+= + (1017 )= –1欲從鍍銀溶液中回收金屬銀，溶液中AgNO3的濃度為1106 ，還含有少量的Cu2+。(1) 析出99%的碘；(2) 析出Br2，至Br的濃度為1；(3) 析出Cl2，至Cl的濃度為1；解：(1) 陽(yáng)極：2I(aq) –2e→I2(s)φI2/I= φ?I2/I + RT/2Fln(aI2/aI2)=+ [1/(1%)2]= 陰極：Zn2+(aq) +2e→Zn(s)φZ(yǔ)n2+/Zn=φ?Zn2+/Zn+ RT/2FlnaZn2+= –+ = – V陰極：H2O(l) + e→1/2H2(g) + OH(aq)，mOH=φH2O/H2= φ?H2O/H2 –RT/Fln(aH21/2aOH)= ––(11/2)= – ∵φH2O/H2＞φZ(yǔ)n2+/Zn，∴陰極先析出H2(g)。NaCl溶液不斷地加到陽(yáng)極區(qū)，然后經(jīng)過(guò)隔膜進(jìn)入陰極區(qū)。現(xiàn)有如下6種金屬：Au、Ag、Cu、Fe、Pb和Al，試問(wèn)哪些金屬在下列pH條件下會(huì)被腐蝕：(1) 強(qiáng)酸性溶液pH=1；(2) 強(qiáng)堿性溶液pH=14；(3) 微酸性溶液pH=6；(4) 微堿性溶液pH=8；所需的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)自己查閱，設(shè)所有的活度因子均為1。解：電池的熱效率η=△rG?m/△rH?m= (–)/(–)=%電池所做的功Wf =△rG?m= – Carnot機(jī)的熱效率η=(ThTc)/Th=(1000300)/1000=%Carnot機(jī)所做的功We = η△rH?m=%(–)= – We/ Wf=。已知該反應(yīng)的△rG?m = –，△rH?m = –。其中w(NaOH)=， w(NaCl)=。E=φBr2/Br–φH2O/H2==+=(3) 陽(yáng)極：2Cl(aq) –2e→Cl2(s)φCl2/Cl=φ?Cl2/Cl+ RT/2Fln(aCl2/aCl2)= + [1/(104)2]= 陰極：H2O(l) + e→1/2H2(g) + OH(aq), mOH=++=φH2O/H2= φ?H2O/H2 –RT/Fln(aH21/2aOH)= ––(11/2)= – ∵φZ(yǔ)n2+/Zn＞φH2O/H2，∴陰極先析出Zn(s)。試問(wèn)陰極電勢(shì)應(yīng)控制在什么范圍之內(nèi)？Cu2+的濃度應(yīng)低于多少才不致使Cu(s)和Ag(s)同時(shí)析出？(設(shè)所有的活度因子均為1)解：陰極：Ag+(aq) + e→Ag(s)φAg+/Ag= φ?Ag+/Ag+ RT/FlnaAg+= + = φAg+/Ag= φ?Ag+/Ag+ RT/FlnaAg+= + = ~陰極：Cu2+(aq) + 2e→Cu(s) φ Cu2+/Cu= φ?Cu2+/Cu+ RT/2FlnaCu2+= + aCu2+= ln aCu2+= (–)/= –aCu2+=mCu2+= 1工業(yè)上目前電解含食
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