【精品】物理化学答案——第七章-电化学

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1、第七章电化学（-）基本公式和内容提要1Faraday（法拉第）定律定义：当电流通过电解质溶液时，通过每个电极的电量与发生在该电极上电极反应的物质的量成正比。Q=nzF2离子迁移数定义：每种离子所传输的电量在通过溶液的总电量屮所占的分数，以（表示3电导G,电导率摩尔电导率AmG=R-'=—u_1AK——,G—K—pIAm=码n=—CKcell=g=—R=冰AP其中，K®二丄为电导池常数，c为电解质的浓度，单位是mol/m3A4离子独立运动定律A；=小："+）+“篇（B-）对于强电解质，在浓度较低的范

2、围内，有下列经验关系（科尔劳乌施经验关系）:An»=A：（1_0石）对于弱电解质：A（其中，Q为解离度）5离子平均活度和离子平均活度系数y±电解质的活度：a=a：+QC=d；=（y±m±/m°）v其中，拴=（佇叱）1/v，m±=«IX-）,/v6徳拜■休克尔极限公式Iny±=-Az+z_y[l1丄式中I为溶液离子强度/二-»谚:在298K的水溶液中，=1.172kg2mol2,上式适用于/WO.OlmolLkg-1的稀溶液。7可逆电池热力学■G：=_nE°F（只做电功）△rGm=—ItEF(只做电

3、功)心一警）"執BE式中，（学是电池电动势随温度的变化率，称为电池电动势的温度系数。dT卩Qr=TSm=nFT（—）pQlC.定温条件下，电池反应的可逆热效应。判断电池放电是吸热还是防热，可以根据电池的温度系数（和為的正负来确定。该条件下的0尺是在定温、定压、非体积功不为零的条件下得到的。而热力学中Qpf此时的0是在定温、定压、非体积功为零的条件下得到的。电池反应的根据热力学的关系，可得如下的关系式。BE△九=g+TSm=-nEF+nFT(—)p8电极电势0和可逆电池电动势E氧化态（Ox）+z

4、dT还原态（Red）（p=（p°（电极电势的表达式）汕Q氧化态cC+dD=gG+hHDTghE=E°——ln^-（能斯特方程）zF心；9析出电势旳仏析出=%!!,可逆+〃阳彻析出=0阴，可逆一“阴实际分解电压:无论是电解还是电池放电，不可逆电极过程总是使阳极电势升高，阴极电势降低。即由于过电势的存在，总是使电解池的外加电压增加而多消耗电能；使原电池的电动势变小而降低电池对外做功的能力。10氢超电势一一Tafcl（塔菲尔）公式〃二a+blgj（高电流密度）〃=©/（低电流密度）（二）例题例1298K

5、时将电导率为1.289SmJ的KC1溶液装入电导池，测得电阻为23.78Q,在该电导池中若装入2.414x10"mol-dm'3的HAc溶液，测出电阻为3942Q,计算此HAc溶液的解离度和解离平衡常数。解：查表求A：hac得OOA8.Aoom,HAcmHm,Ac=(349.8+40.9)xlO-4Sm^mol'1=0.03907Sm^mor1心Ac=Keel]/«HAc=RgHeIKceii/«KC1RIAcAgHAc“HAc=1.289XWiAc^^=7.776乂10%0^3942°HAc7

6、7762.414x10-=3.22lxIO'3Sm2mol1~AgHAca-A8”m・HAc=3.221xl0'370.03907=0.0822.414x10-3x(3.221xlQ-3)20.03907x(39.07-3.221)x10-3=1.79x10"C2严K、—-a2.414x10*x(0.082)21-0.082=1.77x10巧例2已知298K时，AgCl的用质量摩尔浓度表示的解离平衡常数为1.7x10"°,试计算AgCl在下述溶液中的溶解度（s）：（1）在纯水中。（2）在0.01

7、molkg1的NaCl溶液中。（3）在0.01molkg1的NaNCh溶液中。在一定温度下，溶度积是常数，而溶度积随活度因子的增加反而下降。aPsp(1)AgCl在纯水中的溶解度很小，平均活度因子兀=1,所以心心。1.7X1O'10=1.304x10-55=wxMAgCi=1.304xlO'5x143.4xl0'3=1.87xlO'6(1)在0.01molkg1的NaCl溶液中，离子强度/=0.01mol-kg",用Debye-Hiickel极限定律求y±:lg人=-^xlxlxV7=-0.050

8、9y±=0.8894K?p_1.7x107°疋一(0.8894)2=2.149x1()7°nt0=2.149x10」念卩_2.149x10"°ma_Im°0.01m^+=2.149x10~8mol-kg15=2」49x1O'8x143.4xl0J3.08xlO9可见在NaCI溶液中，由于同离子效应，AgCl的溶解度比在纯水中要小得多。(2)在0.01molkg1的NaNOs溶液中，离子强度"0.01mol-kg1,人=0.8894,则mm0=妲=问盲十66仙5y士0.8894s=1