大学物理化学核心教程第二版(沈文霞)课后参考答案第8章

答:在镀层没有被破坏之前,两种防腐的效果是一样的,镀层都起了将铁与环境中的酸性气体和水隔离的目的,防止微电池的形成,防止了铁被电化腐蚀。但是镀层一旦有破损,则两者的防腐效果就大不相同。

镀锡铁俗称马口铁,锡不如铁活泼。若将锡与铁组成原电池,则锡作阴极,称为阴极保护层,而铁作阳极,这样铁被腐蚀得更快。

镀锌铁俗称白铁,锌比铁活泼,组成原电池时,锌作阳极,称为阳极保护层,锌被氧化,而铁作阴极,仍不会被腐蚀。

19.在氯碱工业中,电解NaCl的浓溶液,以获得氢气、氯气和氢氧化钠等化工原料。为什么电解时要用石墨作阳极?

答:若不考虑超电势的影响,在电解NaCl的水溶液时,根据电极电势的大小,在阳极上首先析出的是氧气,而不是氯气。由于氯气的工业价值比氧气高,所以利用氧气在石墨上析出时有很大的超电势,而氯气在石墨上析出的超电势很小,所以用石墨作阳极,在阳极上首先析出的是氯气,而不是氧气,可以利用氯气作为化工原料。

20.氢-氧燃料电池在酸、碱性不同的介质中,它们的电池反应是否不同?在气体压力相同时,电池的电动势是否相同?

答:氢、氧燃料电池的电解质溶液可以是酸性,也可以是碱性,pH在1~14的范围内,它们的电极反应虽不相同,但电池的净反应相同。在气体压力都等于标准压力时,其标准电动势都等于是1.229 V。具体反应式和计算式如下:

(1) 假定是pH<7的酸性溶液

Pt|H2(pH2)|H+(pH<7 )| O2(pO2)|Pt

负极,氧化 H2(pH2)?2H(aH?)?2e EH+|H?0 V

2??正极,还原

1O2(pO2)?2H?(aH?)?2e??H2O(l) EO|HO,H+?1.229 V

2221电池净反应 (1) H2(pH2)?O2(pO2)?H2O(l)

2当pH2?pO2?p时,

E1?E?EO|HO,H+?EH+|H?1.229 V

222(2) 假定是pH>7的碱性溶液

Pt|H2(pH2)|OH?(pH>7) | O2(pO2)|Pt

负极,氧化 H2(pH2)?2OH?(aOH?)?2H2O(l)?2e? EOH?|H??0.828 V

2正极,还原

1O2(pO2)?H2O(l)?2e??2OH?(aOH?) 22|OH? EO?0.401 V

1O2(pO2)?H2O(l) 2电池净反应 (2) H2(pH2)?当pH2?pO2?p时,

E2?E?EO|OH??EOH?|H?(0.401?0.828)V?1.229 V

22四.概念题参考答案

1.按物质导电方式的不同而提出的离子型导体,下述对它特点的描述,哪一点是不正确的? ( )

(A) 其电阻随温度的升高而增大 (B)其电阻随温度的升高而减小

(C)其导电的原因是离子的存在 (D) 当电流通过时在电极上有化学反应发生 答:(A)。对于离型子导体,在温度升高时,离子的水合程度下降,溶液的黏度下降,电阻是变小的。

2.使2000 A的电流通过一个铜电解器,在1 h 内,能得到铜的质量是 ( )

(A) 10 g (C) 500 g

(B) 100 g (D) 2 369 g

答:(D)。用Faraday 定律计算可得

QM(Cu) zF2000 A?3600 s ??63.5 g?mol?1?2 369 g ?12?96500 C?molm(Cu)?3.在298 K时,当 H2SO4溶液的浓度从 0.01 mol·kg-1 增加到 0.1 mol·kg-1时,其电导率k 和摩尔电导率?m的变化分别为 ( ) (A) k减小 , ?m增加 (B) k增加 , ?m增加 (C) k减小 , ?m减小 (D) k增加 , ?m减小

答:(D)。强电解质溶液的电导率,随溶液浓度的增加而增加,因为电导率只规定了电解质溶液的体积,是单位立方体,浓度大了,导电离子多了,电导率当然要增加。但是摩尔电导率只规定了电解质的量是1 mol,电极间的距离是单位距离,但没有固定

溶液的体积,所以随溶液浓度的增加,溶液体积变小,离子间相互作用增加,因而摩尔电导率减小。

4.用同一电导池,分别测定浓度为 (1) 0.01 mol·kg-1和 (2) 0.1 mol·kg-1的两个电解质溶液,其电阻分别为 1000 ? 和 500 ?,则 (1) 与 (2) 的摩尔电导率之比为

( )

(A) 1∶5

(B) 5∶1

(D) 5∶10

(C) 10∶5

答: (B)。根据摩尔电导率的定义,Λ m??c,??GlKcell,Kcell称为电导池常?AR数,同一电导池的电导池常数相同。所以电导率之比就等于电阻的反比,代入摩尔电导率的定义式,得

ΛR2/c1500?/0.01 mol?kg?15 m(1)??? ?1ΛR1/c21000?/0.1 mol?kg1 m(2)5.有下面四种电解质溶液,浓度均为0.01 mol·dm-3,现已按它们的摩尔电导率?m的值,由大到小排了次序。请判定下面正确的是 ( )

(A) NaCl > KCl > KOH > HCl (B) HCl > KOH > KCl > NaCl (C) HCl > NaCl > KCl > KOH (D) HCl > KOH > NaCl > KCl 答:(B) 。这4种都是1-1价的强电解质,当溶液的浓度相同时,氢离子摩尔电导率最大,其次是氢氧根离子,因为氢离子和氢氧根离子是通过氢键导电的。钾离子的离子半径虽然要比钠离子的大,但是钾离子的水合程度小,所以钾离子的摩尔电导率还是比钠离子的大。

6.CaCl2的摩尔电导率与其离子的摩尔电导率之间的关系是 ( )

(A) Λm(CaCl2)?Λm(Ca)?Λm(Cl) (B) Λm(CaCl2)????2????1?2???Λ(Ca)?Λ(Cl) mm2?2???Λ(C) Λm(CaCl2)?Λm(Ca)?2m(Cl) ?Λ?(D)Λm(CaCl2)?2?m(Ca)?Λm(Cl)?

答: (C)。电解质的摩尔电导率与离子摩尔电导率之间关系的通式是 ΛΛ m???Λ m,+??? m,?

?????2???

在表示多价电解质的摩尔电导率时,为了防止混淆,最好在摩尔电导率的后面加个括号,写明所取的基本质点,防止误解。如Λ两者显然是倍数的关系。 m(CaCl2), Λ m(CaCl2),

7.有4个浓度都是 0.01 mol·kg-1 的电解质溶液,其中离子平均活度因子最大 的是 ( )

(A) KCl (C) Na2SO4

(B) CaCl2

(D) AlCl3

??12答:(A) 。按Debye-Hückel极限定律,lg????Az?z?I,离子强度越大,平均活

度因子越小。这里KCl的离子强度最小,所以它的平均活度因子最大。

8.下列电池中,哪个电池的电动势与Cl的活度无关? ( ) (A) Zn│ZnCl2(aq)│Cl2(g)│Pt

(B) Zn│ZnCl2(aq)‖KCl(aq)│AgCl(s)│Ag (C) Ag│AgCl(s)│KCl(aq)│Cl2(g)│Pt (D) Hg│Hg2Cl2(s)│KCl(aq)‖AgNO3(aq)│Ag

答:(C)。原则上应写出各个电池的反应,再决定电池的电动势与Cl是否有关,这显然要化去不少时间。快速判断的方法是看电极反应,若正、负极的反应中都有Cl,两个电极反应中的Cl刚好可以消去,这样Cl的活度与电池的电动势就无关,所以只有(C)符合条件。(A)和(D)只有一个电极反应有Cl,不能对消。(B)中虽然用了ZnCl2(aq),但这是一类电极,电极反应中不会出现Cl,所以也不能对消。

9.用对消法(补偿法)测定可逆电池的电动势,主要是为了 ( ) (A) 消除电极上的副反应 (B) 减少标准电池的损耗 (C) 在可逆情况下测定电池电动势 (D) 简便易行

答:(C)。在用对消法测定电池的电动势时,外加了一个与电池的电动势大小相等、方向相反的工作电源,相当于外电路的电阻趋于无穷大,忽略电池内部的电阻,所得两个电极之间的电位降,可以近似作为电池的电动势。在测定时电路中几乎无电流通过,使极化现象可以忽略不计,所得的电动势可以近似作为可逆电池的电动势。

10.若算得可逆电池的电动势为负值,表示此电池反应的方向是 ( ) (A) 正向进行 (B) 逆向进行

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