中南大学物化课后习题答案章电解质溶液.docx

1、第 8 章 电解质溶液 1. As2S3(s)+HNO3(浓 ) H3AsO4 + H2SO4 + NO2 + H2O FeS2(s) + O2 Fe2O3(s) + SO2 Cr2O3(s) + Na2O2(s) Na2CrO4(s) + Na2O(s) S + H2SO4(浓 ) SO2 + H2O 2.用铂电极电解氯化铜 CuCl2溶液，通过的电流为 st1:chmetcnv TCSC=“0“ NumberType=“1“ Negative=“False“ HasSpace=“False“ SourceValue=“20“ UnitName=“a“20A，经过 15 分钟后，在阴极上能析

2、出多少克铜 ?在阳极上能析出多少 dm3的 300.15K， 101.325kPa 的氯气 ? （答案： 2.297 dm3） 解：（ 1）在阴极 Cu2+ 2e Cu 析出铜 (2) 在阳极 2Cl- Cl2(g) + 2e 析出氯 3.一电导池中装入 0.02mol dm-3的 KCl 水溶液， 298.15K 时测得其电阻为 453。已知 298.15K0.02mol dm-3溶液的电导率为 0.2768S m-1。在同一电导池中装入同样体积的浓度为 0.55g dm-3的 CaCl2溶液，测得电阻为 1050。计算电导池常数、该 CaCl2溶液的电导率和摩尔电导率 m(1/2CaCl2

3、)。（答案： 125.4 m-1，0.1194 S m-1， 0.02388 S m2 mol-1） 解：（ 1）电导池常数 G （ 2） CaCl2的电导率 (3) 摩尔电导率 4.在 298K， H + 和 HCO-3的离子极限摩尔电导率 H+ =3.4982 10-2S m2 mol-1， HCO-3 = 4.45 10-3S m2 mol-1。在同温度下测得 0.0275mol dm-3H2CO3溶液的电导率 =3.86 10-3S m-1，求 H2CO3离解为 H + 和 HCO-3的离解度。 （答案： = 3.56 10-3） 解： 5.已知 291K 时 NaCl ， NaOH

4、及 NH4Cl 的极限摩尔电导率 分别为 1.086 10-2，2.172 10-2及 1.298 10-2S m2 mol-1， 291K 时 0.1 及 0.01mol dm-3NH3 H2O的摩尔电导率 m分别为 3.09 和 9.62S cm2 mol-1，利用上述实测数据求 0.1 及0.01mol dm-3NH3 H2O 的离解常数 K。 （答案： K = 1.7 10-5） 解： = 1.298 10-2 + 2.172 10-2 1.086 10-2 = 2.384 10-2 s?m2?mol-1 (1) 0.1mol?dm-3 NH3?H2O (2) 0.01 mol dm-

5、3 溶液 对氨水而言，在确定温度下其电离平衡常数为定值，即 6.在 298.15K 测得某电导池充以 0.01mol dm-3KCl 溶液的电阻为 484，用同一电导池充以不同浓度的 NaCl 水溶液，在 298.15K 测得电阻值如下表： 浓度 c /mol dm-3 0.0005 0.0010 0.0020 0.0050 电阻 R / 10910 5494 2772 1128.9 试计算表列不同浓度 NaCl 以 m对 c作图，用外推法求 NaCl 溶液的极限摩尔电导率。 （答案： 0.01251， 0.01242， 0.01231， 0.01209 S m2 mol-1 （ 2） 0.0

6、1270 S m2 mol-1） 解 : 查表知 298K 下 0.01mol?dm-3 的 KCl 水溶液的电导率为 : = 0?141s?m-1 ， 以不同浓度 c1溶液的电阻 R1代入上式求得相应的摩尔电导率如下表 c1 (mol?dm-3) 0.0005 0.0010 0.0020 0.0050 m,1(S?m2?mol-1) 0.01251 0.01242 0.01231 0.01209 0.00236 0.03162 0.04472 0.07071 (2) 以 m,1对 作图，将图中直线部分外推至 =0时得 ,NaCl = 0.01270S?m2?mol-1 7. 298K 时，浓

7、度 0.100mol dm-3的 NaCl 水溶液中， Na + 与 Cl -的离子淌度分别为 UNa+ = 4.26 10-8m2?V-1?s-1和 UCl- = 6.80 10-8m2?V-1?s-1，试求该溶液的摩尔电导率和电导率。 （答案： 106.7 S?m2?mol-1， 1.07 S?m-1） 解 : m = (UNa+ + UCl-)F = (4.26 10-8 + 6.8 10-8) 96500 = 1.067 10-2 S ?m2 ?mol-1 = m?c?103 = 1.067 10-2 0.100 103 = 1.067 S ?m-1 8.LiCl 的极限摩尔电导率是

8、115.03 10-4S?m2?mol-1，在 298KLiCl 溶液阴离子的迁移数外推到无限稀释处的值是 0.6636，试计算 Li + 和 Cl-离子的摩尔电导率和离子淌度。 （答案： Li+ = 38.7 10-4， Cl- = 76.33 10-4 S?m2?mol-1， ULi+ = 4.01 10-8，UCl- = 7.91 10-8 m2?V-1?s-1） 解 : Cl -的摩尔电导率 : Cl- = t-? m,LiCl = 0.6636 115.03 10-4 = 76.33 10-4S?m2?mol-1 Li+的摩尔电导率 : Li+ = m,LiCl Cl- = (115

9、.03 76.33 ) 10-4 = 38.70 10-4 S?m2?mol-1 离子淌度 : 9. 0.01mol?dm-3的 BaCl2水溶液在 298.15K 时的电导率为 0.238S?m-1，此溶液中Ba2 + 离子的迁移数为 0.4375，试求出此溶液中 Ba + 和 Cl-1离子的淌度。 （答案： UBa2+ = 5.39 10-8， UCl- = 6.94 10-8 m2?V-1?s-1） 解 : m = ?10-3/c = 0.238 10-3/0.01 = 0.0238s?m2?mol-1 Ba2+ = t+? m = 0.04375 0.0238 = 0.0104s?m2

10、?mol-1 m = Ba2+ +2 -Cl- -Cl- =0.5 ( m Ba2+) = 0.5 ( 0.0238 0.0104 ) = 0.0067 S?m2 mol-1 i = zi FUi 10. 在迁移数测定管中，装入一定浓度的盐酸溶液，在两铂电极间电解一定时间，测得电解前阴极区含 Cl -离子 0.2654g，电解后含 0.1362g，串联在电路中的库仑计铜片质量增 0. 6464g，计算 H + 和 Cl -的迁移数。（答案： t = 0.8198， t= 0.1802） 解 : 通过溶液的总电量 : 0.6464/32 = 0.0202F 电解后阴极区损失 Cl -的物质的量等

11、于 Cl -所迁移的法拉第数 : (0.02654 0.1362)/35.5 0.1292/35.5 3.639 10-3F 故 ， t+ = 1 t- = 0.8198 11. 用铜电极电解 CuSO4溶液 (每 100 g 溶液中含 10.06 g CuSO4)。通电一定时间后，测得银电量计析出 0.5008 g银，并测知阳极区溶液重 54.565g,其中含 CuSO4 5.726 g.试计算 CuSO4溶液中离子的迁移数 和 . （答案： t+ = 0.2897，t- = 0.7103） 解 : MCuSO4 = 159.61， MAg =107.9 阳极上 Cu2+反应的物质的量等于通

12、过溶液的总电量 0.5008/107.9 = 4.641 10-3F 通电后阳极区： WCuSO4 = 5.726g WH2O = 54.565 - 5.726 = 48.839 通电前阳极区： 阳极 Cu2+迁移量： n 迁出 = n 原有 + n 产生 n 通电后 ， 12.在 298.15K 时，将浓度为 33.27 10-3 mol dm-3的 CdCl3溶液注入毛细管中 ,再小心地注入 73 10-3的 LiCl 溶液，使两种溶液间保持明显的分界面 .如果通过5.594mA 电流， 3976 秒后，界面向下移动的距离相当于 1.002cm3溶液在管中所占长度 ,试求 Cd3+和 Cl

13、-离子的迁移数。 （答案： t+ = 0.4338， t- = 0.5662） 解 : 1.002 cm3溶液中所含 Cd3+的物质的量为： 3 33.27 10-3 1.002 10-3=1.0001 10-4 mol 13. 298K 时 ,SrSO4的饱和水溶液电导率 1.482 10-2 S m-1，纯水电导率为 1.5 10-4 S m-1。若已知该温度下离子摩尔电导率 m(Sr2+) = 59.46 10-4 S m2 mol-1, m(SO4=) = 79.8 10-4 S m2 mol-1，计算 SrSO4此时在水中的溶解度。 （答案：S = 5.27 10-4mol dm-3

14、） 解： m(SrSO4)= 2 m(Sr2+) +2 m(SO4=) = (59.46 10-4+79.8 10-44) 2 = 0.027852 S m2 mol-1 (SrSO4) = (溶液 ) (纯水 ) = 1.462 10-2 1.5 10-4 = 0.01467 S m-1 溶解度 14. 已知 298K 时 AgBr 的溶度积 Ksp=6.3 10-13 mol2 dm-6，纯水电导率为 1.5 10-4 S m-1，计算 298K时 AgBr饱和水溶液的电导率 .（答案： = 1.61 10-4 S m-1） 解：查表知： ,Ag+ = 61.92 10-4 S m2 mo

15、l-1 ; ,Br- = 70.4 10-4 S m2 mol-1 因此， m,AgBr = + - = 140.32 10-4 S m2 mol-1 （取 c =1mol L-1），而 所以： 15.得用德拜 -休克尔极限公式计算 0.002 mol L-1MgCl2水溶液在 298K 时 Mg2+和Cl-离子的活度系数和平均离子活度系数。 （答案： + = 0.6955， - = 0.9132， = 0.8340） 解：溶液的离子强度为 ， 289K 水溶液 A = 0.509 mol-1/2 L1/2 或 16. 某水溶液中含有 0.01mol dm-3的 FeCl3和 0.06mol

16、dm-3的 HClO4，计算该溶液的离子强度。 （答案： I = 0.12 mol dm-3） 解： cFe3+ = 0.01 mol dm-3， cH+ = 0.06 mol dm-3， cCl - = 0.03 mol dm-3，cClO4- = 0.06 mol dm-3 17. 某水溶液中含有 0.01mol dm-3的 NaCl,0.003mol dm-3的 NaSO4以及0.007mol dm-3的 MgCl2，计算该溶液在 298K 时其中各种离子的活度系数和各种盐的平均活度系数。 （答案： 0.04； 0.823； 0.459； 0.823； 0.678 ） 解： Na+=0.

17、01 +2 0.003 = 0.016 mol dm-3= c1, Cl- = 0.01+2 0.007=0.024 mol dm-3 = c2 Mg2+ = 0.007 mol dm-3 = c3, = 0.003 mol dm-3= c4 对于离子： 一价离子： lg i= -0.08483 i = 0.8226 二价离子： lg i= -0.3393 i = 0.4578 对于盐的 ： NaCl： ， MgCl2或 Na2SO4： ， 18. AgBrO3在 298K 的溶度积为 5.77 10-5，试用德拜 -休克尔极限公式分别计算它在纯水中和 0.01mol dm-3KBrO3水溶液中的溶解度 (设在纯水中 = 1)。 （答案： 0.0084； 0.0051 mol dm-3） 解：（ 1）在纯水中： （取 c =1mol L-1） 设 = 1，则 ，故 S 0 = = = 0.007596