物理化學(xué)習(xí)題解答(十)【整理版】(編輯修改稿)
2025-05-01 02:30 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 u2+/Cu + RT/2FlnaCu2+= – RT/2FlnaCu2+= ––= –aCu2+=exp(–)=1028mCu2+=1028 (4) φO2/H2O,實(shí)=φO2/H2O + ηO2= + =∵φO2/H2O,實(shí)＞φCl2/Cl，∴陽極先放出Cl2(g)。1在298K和標(biāo)準(zhǔn)壓力時(shí)，用鐵Fe(s)為陰極，C(石墨)為陽極， 。若H2(g)，O2(g)，Cl2(g) 的超電勢(shì)忽略不計(jì)。試說明兩電極上首先發(fā)生的反應(yīng)及計(jì)算至少需加多少外加電壓，電解才能進(jìn)行。(設(shè)活度因子均為1)解：陰極：2H2O(l) +2 e→H2(p?) + 2OH(aq)φH2O/H2=φ?H2O/H2–RT/2Fln(aH2aOH2)= –+ (107 )= –φH2O/H2,Fe=φH2O/H2,Fe– ηH2,Fe= – –= –陽極：2Cl(aq) –2e→Cl2(p?)φCl2/Cl= φ?Cl2/Cl + RT/2Fln(aCl2/aCl2)= + (1/)= 陽極：4OH–4e→2H2O(l) + O2(p?)φO2/OH = φ?O2/OH+ RT/4Fln(aO2/aOH4)=–(107)= – VφO2/OH, 石墨= – + =∵φO2/OH, 石墨＜φCl2/Cl，∴陽極先放出O2(g)。E電解=φO2/OH, 石墨–φH2O/H2,Fe=+=1在298K和標(biāo)準(zhǔn)壓力時(shí)，電解一含Zn2+溶液，希望當(dāng)Zn2+濃度降至1104 ，仍不會(huì)有H2(g)析出，試問溶液的pH應(yīng)控制在多少為好？已知H2(g)在Zn(s)，并設(shè)此值與濃度無關(guān)。解：陰極：Zn2+(aq) +2e→Zn(s)φZn2+/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。已知Cd2+和Zn2+ (設(shè)活度因子均為1)，H2(g)在Cd(s)和Zn(s)。試問：(1) 陰極上首先析出何種金屬？(2) 第二種金屬析出時(shí)第一種析出的離子的殘余濃度為多少？(3) H2(g)是否有可能析出而影響分離效果？解：(1) 陰極：Cd2+(aq) +2e→Cd(s)φCd2+/Cd= φ?Cd2+/Cd+ RT/2FlnaCd2+= – + ( )= – 陰極：Zn2+(aq) +2e→Zn(s)φZn2+/Zn= φ?Zn2+/Zn+ RT/2FlnaZn2+= – + ( )= – ∵φCd2+/Cd＞φZn2+/Zn ∴首先析出Cd(s)(2) φCd2+/Cd= φ?Cd2+/Cd+ RT/2FlnaCd2+= – + lnaCd2+= – lnaCd2+=( – +)/= –aCd2+=1014mCd2+=1014 (3) 陰極：2H+(aq) +2 e→H2(p?)φH+/H2=φ?H+/H2+ RT/Fln(aH+)= + (107 )= – φH+/H2,cd= ––= – φH+/H2,Zn= ––= –φZn2+/Zn= φ?Zn2+/Zn+ RT/2FlnaZn2+= – + ( )= – H2(g)由于有超電勢(shì)存在而不會(huì)析出，也不影響分離效果。1在298K和標(biāo)準(zhǔn)壓力時(shí)，電解含有Ag+(aAg+=)，F(xiàn)e2+(aFe2+=)，Cd2+(aCd2+=)，Ni2+(aNi2+=)和H+(aH+=)的混合溶液，并設(shè)aH+不隨電解的進(jìn)行而變化，又已知H2(g)在Ag(s)、Ni(s)、Fe(s)和Cd(s)、。當(dāng)外加電壓從零開始逐漸增加時(shí)，試用計(jì)算說明在陰極上析出物質(zhì)的順序。解：陰極：Ag+(aq) + e→Ag(s)φAg+/Ag=φ?Ag+/Ag+ RT/FlnaAg+= + ( )= 陰極：Fe2+(aq) +2 e→Fe(s)φFe2+/Fe=φ?Fe2+/Fe+ RT/2FlnaFe2+= – + ( )= – 陰極：Cd2+(aq) +2 e→Cd(s)φCd2+/Cd= φ?Cd2+/Cd+ RT/FlnaCd2+= – + ( )= – 陰極：Ni2+(aq) +2 e→Ni(s)φNi2+/Ni= φ?Ni2+/Ni+ RT/FlnaNi2+= – + ( )= – 陰極：2H+(aq) +2 e→H2(p?)φH+/H2=φ?H+/H2+ RT/Fln(aH+)= + ( )= – φAg+Ag= φ Ni2+Ni= – φ H+/H2,Fe= – φH+/H2,Ag= – φH+/H2,Ni= – φH+/H2,cd= – φCd2+Cd= – φFe2+Fe= –∵電極電勢(shì)高者先析出，∴析出順序?yàn)椋篈g(s)、Ni(s)、H2(g)、Cd(s)、Fe(s)1在298K時(shí)，溶液中含有Ag+和CN原始濃度分別為Ag+(aAg+=)，CN(mCN= )，當(dāng)形成配離子[Ag(CN)2]后，其解離常數(shù)K?a=1019。試計(jì)算在該溶液中Ag+的剩余的濃度和Ag(s)的析出電勢(shì)。(設(shè)活度因子均為1。)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)= 1019
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