电化学

NCERT解决方案
第1部分

问题1:将下列金属按它们在盐溶液中相互排开的顺序排列。(铝、铜、铁、镁、锌)

答:Mg, Al, Zn, Fe, Cu, Ag

问题2:给定标准电极电位。

K⁺/K = -2.93 V, Ag⁺/Ag = 0.80 V, Hg^{2 +}/Hg = 0.79 V, Mg^{2 +}/Mg = -2.37 V, Cr^{3 +}/Cr = -0.74 V

把这些金属按还原力的递增顺序排列。

答:我们知道金属的还原力随着氧化势的增加而增加。正确的顺序是Ag > Hg > Cr > Mg > K

问题3:描述发生“Zn(s)+2Ag^(+)(aq)→Zn^(2+)(aq)+2Ag(s)”反应的原电池。进一步的展示

• 哪个电极带负电?
• 电池中电流的载体。
• 每个电极上单独的反应。

答:单元格表示如下:

“锌(s) |锌^ (2 +)(aq) | | Ag) ^ (+) (aq) | Ag (s) '

阳极(负电荷电极):锌电极

电流会在外部电路中从银流向铜。

各电极的反应如下:

阳极:“锌(s)→锌^ (2 +)(aq) + 2 e ^(-)”

阴极:“2 ag) ^ (+) (aq) + 2 e ^(-)→2 ag(年代)

问题4:计算发生以下反应的原电池的标准电池电位:

“2 cr (s) + 3 cd ^ (2 +) (aq)→2 cr ^ (3 +) (aq) + 3 cd”

“菲^ (2 +)(aq) + Ag) ^ (+) (aq)→铁^ (3 +)(aq) + Ag (s)”

计算Δ_{TG^Θ反应的平衡常数。}

答:“E_ (ce \ ll) ^Θ= E_ (ca \ th \ od \ e) ^Θ-E_ (\ od \ e) ^Θ”

(' = -0.40 v) - -0.74 v = 0.34 v '

“Δ_T \ G°= nf \ E_ (ce \ ll) ^Θ”

' =-6xx96500 C mo\l^(-1)xx0.34 V '

' =-196860 ' C V mol¹' =-196.86 ' kJ mol¹

' Δ_TG°=-2.303 ' RT log K

或者，' 196860=2.303xx8.314xx298 ' log K

或者log K = 34.5014

或者，K = Antilog ' 34.5014=3.172xx10^(34) '

“E_ (ce \ ll) ^Θ= 0.80 V - 0.77 V = 0.03 ' V

“Δ_T \ G°= nf \ E_ (ce \ ll) ^Θ”

“= 1 xx96500xx0.03”

' =-2895 J mo\l^(-1)=-2.895 ' kJ mol¹

' Δ_TG°=-2.303 ' RT log K

或者，' -2895=-2.303xx8.314xx298xx ' log K

或者log K= 0.5074

或者，K = Antilog (0.5074) = 3.22

问题5:写出下列电池在298 K时的能斯特方程和电动势。

毫克(s) |毫克^{2 +}(0.001 M)|| Cu^{2 +}(0.001米)|铜(s)

答:细胞的反应

“毫克+铜^ ^(2 +)→毫克(2 +)+铜(n = 2) '

能斯特方程:

“E_ (ce \ ll) = E_ (ce \ ll) ^Θ-(0.0591)/(2)罗\ g \(^[毫克(2 +)))/((铜^(2 +)))”

' = 0.34 -(-2.37) -(0.0591) /(2)瞧\ g(10 ^(3)) /(10 ^(4))”

= 2.71 - -0.02955 = 2.68 V

铁(s) |菲^{2 +}(0.001米)| | H⁺(1) | H₂(g)(1条)| Pt (s)

答:细胞的反应:

“铁+ 2 h ^ ^(+)→菲(2 +)+ H_2 (n = 2) '

能斯特方程:

“E_ (ce \ ll) = E_ (ce \ ll) ^Θ-(0.0591)/(2)罗\ g \(^[菲(2 +)))/ ((H ^(+)) ^ 2)”

' = 0 -(-0.44) -(0.0591) /(2)罗\ g \ (10 ^ (3)) / ((1) ^ 2) '

' = 0.44 - (0.0591) / 2 xx (3) '

= 0.44 + 0.0887 = 5.287 V

Sn | Sn^{2 +}(0.050 m)|| h⁺(0.020米)| H₂(g)(1巴)|Pt(s)

答:细胞的反应:

“Sn + 2 h ^(+)→Sn ^ (2 +) + H_2 (n = 2) '

能斯特方程:

“E_ (ce \ ll) = E_ (ce \ ll) ^Θ-(0.0591)/(2)罗\ g \ ((Sn ^ (2 +))) / ((H ^(+)) ^ 2)”

' = 0 -(-0.14) -(0.0591) /(2)罗\ g \(0.05) /(0.02) ^ 2》

' = 0.14 -(0.0591) /(2)瞧\ g \ 125 '

' = 0.14 - (0.0591) / (2) (2.0969) = 0.075 V

Pt (s) | Br^-(0.10) | Br₂(左)| | H⁺(0.030米)| H₂(g)(1巴)|Pt(s)

答:细胞反应:“2Br^(-)+2H^(+)&Br_2+H_2(n=2)”

“E_ (ce \ ll) = E_ (ce \ ll) ^Θ-(0.0591)/(2)罗\ g \ (1) / ([Br ^ (-)) ^ 2 [H ^(+)) ^ 2)”

' = 0 - 1.08(0.00591) /(2)罗\ g \(1) /((0.01) ^ 2(0.03) ^ 2)”

' = -1.08 -(0.0591) /(2)瞧\ g (1.111 xx10 ^ 7)”

' = -1.08 - (0.0591) / (2) xx7.0457 '

= -1.08 - -0.208 = -1.288 V

问题6:在手表和其他设备中广泛使用的按钮电池中，发生了以下反应。

'锌(s) + Ag_2O (s) + H_2O (l)”→锌^ (2 +)(aq) + 2 ag (s) + 2哦^ (-)(aq) '

确定Δ_TG^Θ和E^Θ反应。

答:这里，Zn被氧化，Ag被氧化₂O被还原了

E_细胞°E =_{Ag)2O | Ag)}°- e_{锌|锌^{2 +}}°

= 0.344 + 0.76 = 1.104 V

“ΔG = nf \ E_ (ce \噢)

= 2 xx96500xx1.104 J

' = -2.13 xx10 ^ 5 ' J

问题7:定义电解质溶液的电导率和摩尔电导率。集中讨论它们的变化。

答:电导率:长度为1厘米，截面积为1平方厘米的溶液的电导率称为溶液的电导率。

摩尔电导率:摩尔电导率是溶液的电导率除以溶液的摩尔浓度。它由下面的方程给出。

“λ_m =κ/ c '

如果电导率的单位是S m¹浓度的单位是mol m³然后是单位λ_米S m^2摩尔1

电导率和摩尔电导率随浓度的变化

电导率总是随着弱电解质和强电解质浓度的降低而降低。这是因为每单位体积的离子数量随着稀释而减少。

溶液的摩尔电导率随浓度的降低而增加。这是因为含有1mol电解质的溶液的总体积V也增加了。当浓度接近零时，摩尔电导率称为极限摩尔电导率。

问题8:0.20 M KCl溶液在298 K的电导率为0.248 S cm¹．计算摩尔电导率。

答:“Λ_m =(κxx1000) /文本(物质的量浓度)

' =(0.0248厘米^ ^ (1)xx1000厘米3 l ^(1) /(0.20莫\ l l ^(1))”

=124 ' S cm²摩尔¹

问题9:含有0.001 M KCl溶液的电导电池在298 K的电阻为1500 &Ohm;如果0.001 M KCl溶液在298 K的电导率是0.146 ' xx ' 10，那么电池常数是多少³年代厘米¹．

答:电池常数' = text(电导率)/text(电导率)'

电阻

' =0.146xx10^(-3) S cm^(-1)xx1500 &欧姆;'

= 0.219厘米¹

问题10:氯化钠在298 K下的电导率在不同浓度下的测定结果如下:

计算Λ_米对于所有浓度，绘制Λ之间的图_米和C^{1／2．找到Λ的值_米度;。}

答:

这里，Λ°= 124.0 S cm²摩尔¹

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