《物理化学》第四版 课后习题答案 周亚平 天津大学(6)

2018-12-11 22:08

(A+B,固态溶液,s) 二相区: (l1+s1) ,(l2+s2)

上方曲线,液相线,表示开始有固 溶体产生;下方曲线,固相线,表 示液态溶液开始消失。 冷却曲线如图所示

6.18利用下列数据,粗略地绘制出Mg-Cu二组分凝聚系统相图,并标出各区的 稳定相。Mg与Cu的熔点分别为648°C 、1085°C。两者可形成两种稳定化合物 Mg2C

u,MgCu2,其熔点依次为580°C、800°C。两种金属与两种化合物四者之间 形成三种低共熔混合物。低混合物的组成w( Cu)及低共熔点对应为:35%,380°C; 66%,560

°C;90.6%,680°C。 解:两稳定化合物的w(

Cu)分别为7.1用铂电极电解溶液。通过的电流为20A,经过15min后,问:(1)在阴极上能析出多少质量的?(2)在的27?C,100kPa下的? 解:电极反应为

电极反应的反应进度为 因此:

7.2在电路中串联着两个电量计,一为氢电量计,另一为银电量计。当电路中 通电1h后,在氢电量计中收集到19?C、99.19kPa的;在银电

量计中沉积。用两个电量计的数据计算电路中通过的电流为多少。 解:两个电量计的阴极反应分别为 电量计中电极反应的反应进度为 对银电量计对氢电量计

7.3用银电极电解溶液。通电一定时间后,测知在阴极上析出 的,并知阴极区溶液中的总量减少了。求溶液中的 和。

解:解该类问题主要依据电极区的物料守恒(溶液是电中性的)。显然阴极区溶 液中的总量的改变等于阴极析出银的量与从阳极迁移来的银的量 之差:

7.4用银电极电解水溶液。电解前每溶液中含。阳极溶 解下来的银与溶液中的反应生成,其反应可表示为

总反应为通电一定时间后,测得银电量计中沉积了,并测知阳极区溶液重 ,其中含。试计算溶液中的和。

解:先计算是方便的。注意到电解前后阳极区中水的量不变,量的改 变为

该量由两部分组成(1)与阳极溶解的生成,(2)从阴极迁移到阳 极

7.5用铜电极电解水溶液。电解前每溶液中含

。通电一定时间后,测得银电量计中析出,并测知阳 极区溶液重,其中含。试计算溶液中的 和。

解:同7.4。电解前后量的改变

从铜电极溶解的的量为从阳极区迁移出去的的量为 因此,

7.6在一个细管中,于的溶液的上面放入

的溶液,使它们之间有一个明显的界面。令的电

流直上而下通过该管,界面不断向下移动,并且一直是很清晰的。以 后,界面在管内向下移动的距离相当于的溶液在管中所占的长度。计算在 实验温度25?C下,溶液中的和。

解:此为用界面移动法测量离子迁移数 7.7已知25?C时溶液的电导率为。一电导 池中充以此溶液,在25?C时测得其电阻为。在同一电导池中装入同样体积的质量浓度为的溶液,测得电阻为。计算(1)电 导池系数;(2)溶液的电导率;(3)溶液的摩尔电导率。 解:(1)电导池系数为 (2)溶液的电导率 (3)溶液的摩尔电导率

7.8已知25?C时溶液的电导率为。一电导池

中充以此溶液,在25?C时测得其电阻为。在同一电导池中装入同样体积 的浓度分别为,,和

的溶液,测出其电阻分别为,,

和。试用外推法求无限稀释时的摩尔电导率。 解:的摩尔电导率为 造表如下作图如下

无限稀释时的摩尔电导率:根据Kohlrausch方程 拟和得到

7.9已知25?C时, 。试 计算及。

解:离子的无限稀释电导率和电迁移数有以下关系7.10已知25?C时溶液的电导率为。计算的解离度及解离常熟。所需离子摩尔电导率的数据见表 7.3.2。

解:的解离反应为 查表知

因此,7.1125?C时将电导率为的溶液装入一电导池中,测得其电阻 为。在同一电导池中装入的溶液,测得电阻为

。利用表7.3.2中的数据计算的解离度及解离常熟。 解:查表知无限稀释摩尔电导率为 因此,

7.12已知25?C时水的离子积,、和的 分别等于,和

。求25?C时纯水的电导率。

解:水的无限稀释摩尔电导率为

纯水的电导率7.13已知25?C时的溶度积。利用表7.3.2中的数据

计算25?C时用绝对纯的水配制的饱和水溶液的电导率,计算时要考虑水 的电导率(参见题7.12)。

解:查表知的无限稀释摩尔电导率为 饱和水溶液中的浓度为 因此,

7.14已知25?C时某碳酸水溶液的电导率为,配制此溶液的 水的电导率为。假定只考虑的一级电离,且已知其解离常 数,又25?C无限稀释时离子的摩尔电导率为,。 试计

算此碳酸溶液的浓度。

解:由于只考虑一级电离,此处碳酸可看作一元酸,因此,7.15试计算下列各溶液的离子强度:(1);(2) ;(3)。

解:根据离子强度的定义

7.16应用德拜-休克尔极限公式计算25?C时溶液中 、和。

解:离子强度7.17应用德拜-休克尔极限公式计算25?C时下列各溶液中的:(1) ;(2)。

解:根据Debye-Hückel极限公式 ,25?C水溶液中

7.1825?C时碘酸钡在纯水中的溶解度为。 假定

可以应用德拜-休克尔极限公式,试计算该盐在中溶液中的 溶解度。解

:先利用25?C时碘酸钡在纯水中的溶解度求该温度下其溶度积。由

于是稀溶液可近似看作,因此,离子强度为设在中溶液中的溶解度为,则 整理得到

采用迭代法求解该方程得

所以在中溶液中的溶解度为7.19电池在25?C时电 动势为,电动势的温度系数为。(1) 写出电池反应;(2)计算25?C时该反应的,以及电池恒温可逆放电时该 反应过程的。 解:电池反应为

该反应的各热力学函数变化为 7.20电池电动势与温度 的关系为

(1)写出电池反应;(2)计算25?C时该反应的以及电 池恒温可逆放电时该反应过程的。 解:(1)电池反应为(2)25?C时 因此,

7.21电池的电池反应为

已知25?C时,此电池反应的,各物质的规定

熵分别为:;;;

。试计算25?C时电池的电动势及电动势的温度系 数。

解:该电池反应的各热力学函数变化为因此, 7.22在电池中,进行如下两个电 池反应:

应用表7.7.1的数据计算两个电池反应的。

解:电池的电动势与电池反应的计量式无关,因此 7.23氨可以作为燃料电池的燃料,其电极反应及电池反应分别为试利用物质的标准摩尔生成Gibbs函数,计算该电池在25?C时的标 准电动势。

解:查表知各物质的标准摩尔生成Gibbs函数为 电池反应的标准摩尔Gibbs函数为

7.24写出下列各电池的电池反应,并写出以活度表示的电动势公式。 解:(1)0(2)

7.25写出下列各电池的电池反应,应用表7.7.1的数据计算25?C时各电池

的电动势及各电池反应的摩尔Gibbs函数变,并指明各电池反应能否自发进行。 解:(1),反应可自发进行。 (2)

,反应可自发进行。

7.26写出下列各电池的电池反应。应用表7.7.1的数据计算25?C时各电池

的电动势、各电池反应的摩尔Gibbs函数变及标准平衡常数,并指明的电池反应 能否自发进行。解:(1)电池反应 根据Nernst方程 (2)电池反应

(3)电池反应7.27写出下列各电池的电池反应和电动势的计算式。 解:该电池为浓差电池,其电池反应为 因此,

7.28写出下列电池的电池反应。计算25oC时的电动势,并指明反应能否自发 进行。(X表示卤素)。解:该电池为浓差电池(电解质溶液),电池反应为 根据Nernst方程,由于,该电池反应可以自发进行。

7.29应用表7.4.1的数据计算下列电池在25?C时的电动势。 解:该电池为浓差电池,电池反应为 查表知,

7.30电池在25?C

时电动势为,试计算HCl溶液中HCl的平均离子活度因子。 解:该电池的电池反应为

根据Nernst方程7.31浓差电池,其中 ,已知在两液体接界处 Cd2

+离子的迁移数的平均值为。 1.写出电池反应;

2.计算25oC时液体接界电势E( 液界)及电池电动势E。

解:电池反应

由7.7.6式电池电动势

7.32为了确定亚汞离子在水溶液中是以Hg+还 是以形式存在,涉及了如 下电池

测得在18oC时的E=

29mV,求亚汞离子的形式。

解:设硝酸亚汞的存在形式为,则电池反应为 电池电动势为

作为估算,可以取,

。所以硝酸亚汞的存在形式为。

7.33与生成配离子,其通式可表示为,其中

为正整数。为了研究在约的硫代硫酸盐溶液中配离子的形式,在16 ?C时对如下两电池测得

求配离子的形式,设溶液中主要形成一种配离子。 解:(略) 7.34电池在

25?C时测得电池电动势,试计算待测溶液的pH。 解:电极及电池反应为 查表知(表7.8.1),在所给条件下甘汞电极的电极电势为 ,则:7.35电池在25oC,当某溶液为

pH=3.98的缓冲溶液时,测得电池的电动势;当某溶液换成待测 pH的溶液时,测得电池的电动势。试计算待测溶液的pH。 解:电池反应

根据Nernst方程,电池电动势为 设在两种情况下H2O 的活度相同,则

7.36将下列反应设计成原电池,并应用表7.7.1的数据计算25oC时电池反应 的解:(1) (2) (3)

7.37(1)应用表7.7.1的数据计算反应在25oC时 的平衡常数。

(2)将适量的银粉加入到浓度为的溶液中,计算平衡时 Ag+的

浓度(假设各离子的活度因子均等于1)。 解:(1)设计电池 (2)设平衡时Fe2 +的浓度为x,则 因此,,解此二次方程得到。

7.38(1)试利用水的摩尔生成Gibbs函数计算在25oC于氢-氧燃料电池中进 行下列反

应时电池的电动势。

(2)应用表7.7.1的数据计算上述电池的电动势。


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