中南大学物化课后习题答案电解质溶液.docx
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中南大学物化课后习题答案电解质溶液
第8章电解质溶液
1.用氧化数法配平下列反应式:
As2$(s)+HNQ(浓)—HAsO+H2SQ+NO2+H2O
FeS(s)+Q2—Fe?
Q3(s)+SQ2
Cr2Q(s)+Na2Q(s)—NaCrQ(s)+Na2Q(s)
S+H2SQ(浓)—SQ+H2Q
2.用铂电极电解氯化铜CuCb溶液,通过的电流为st1:
chmetcnvTCSC="0"
NumberType="1"Negative="False"HasSpace="False"SourceValue="20"
UnitName="a">20A,经过15分钟后,在阴极上能析出多少克铜?
在阳极上能析出
多少dm的300.15K,101.325kPa的氯气?
(答案:
2.297dm3)
解:
(1)在阴极cU+2e—Cu
20x15x60x63.546
析出铜匸
=2x9fi485①沁
(2)在阳极2Cl-—Cl2(g)+2e
It
20x15x60
JEp)—=
析出氯’M
==0.09379mnl
2x9fi4H
叫RT0.09379'X8.314x300.15石_101325
3.一电导池中装入0.02mol•dm3的KCl水溶液,298.15K时测得其电阻为453Q。
已知298.15K0.02mol•dm3溶液的电导率为0.2768S•m1。
在同一电导池中装入同样体积的浓度为0.55g•dm3的CaCb溶液,测得电阻为1050Q。
计算电导池常数、该CaCb溶液的电导率和摩尔电导率Am(1/2CaCl2)。
(答案:
125.4m1,0.1194S•m1,0.02388S•nhmol-1)
解:
(1)电导池常数G
A=0.2768x453=125.4m
(2)CaC2的电导率
G
125.4
轨龟□,=豆=
==0.LL94Sm
1050
(3)摩尔电导率
gL10.S86
人皿==
^Catla
计“遊瞄十诚
0^0050
4.在298K,H+和HCO的离子极限摩尔电导率入「=3.4982X10-2S•mbmol-1,入HCO3=4.45X10-3S•m•mol-1。
在同温度下测得0.0275mol•dm3H2CO溶液的电导率k=3.86X10-3S•m1,求H2CO离解为H+和HCO的离解度。
(答案:
a=3.56X10-3)
解:
ut+4=3.4982x10+4,45x10^=0,OJ943Sni?
mol
0■■>!
HL■>]WU
r10^
0.0275
=3.56^IQ-3
_.2
5.已知291K时NaCl,NaOH及NHCI的极限摩尔电导率入分别为1.086X10,2.172X10-2及1.298X10-2S-mi•mol-1,291K时0.1及0.01mol•drri^NH•H2O的摩尔电导率入m分别为3.09和9.62S•cm•mol-1,利用上述实测数据求0.1及0.01mol•dm3NH・"O的离解常数K。
(答案:
K=1.7X10-5)
解:
•L.叫心_''L'.irJ1LmiII1』・,—■心"
r離十」Jlkirn一AlkCl
-2-2・2-2
=1.298X10+2.172X10—1.086X10=2.384X10
s?
m2?
mol-1
(1)0.1mol?
dm-3NH3?
HO
⑵0.01mol•dmi3溶液
=1.697xl0^fnol畑二
对氨水而言,在确定温度下其电离平衡常数为定值,即
^=^—^=1.70x10^
f2
6.在298.15K测得某电导池充以0.01mol•dm3KCI溶液的电阻为484Q,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•dn-3
0.0005
0.0010
0.0020
0.0050
电阻R/Q
10910
5494
2772
1128.9
①试计算表列不同浓度NaCI溶液的摩尔电导率;
②以Am对c作图,用外推法求NaCI溶液的极限摩尔电导率。
(答案:
⑴0.01251,0.01242,0.01231,0.01209S-mbmol-1
(2)0.01270S-m•mol-1)
解:
查表知298K下0.01mol?
dm3的KCI水溶液的电导率为:
=0?
141s?
m
G68,244、£.10”偲244幻尸
^=—=A-,=—=
瓦耳,'珂恥
以不同浓度G溶液的电阻R代入上式求得相应的摩尔电导率如下表
c(mol?
dm3)0.00050.00100.00200.0050
Am,1(S?
m?
mol-1)0.012510.012420.012310.01209
0.002360.031620.044720.07071
⑵以Am,1对J】作图,将图中直线部分外推至J-=0时得
Ax,NaCI=
=0.01270S?
m2?
moI-1
7.298K时,浓度0.100mol•dm3的NaCl水溶液中,Na+与Cl-的离子淌度分别为UNa+=4.26x10-8ni?
V-1?
s-1和UCl-=6.80x10-8ni?
Vr1?
s-1,试求该溶液的摩尔
电导率和电导率。
(答案:
⑴106.7S?
m2?
mol-1,⑵1.07S?
m-1)
解:
Am=(UNa++Uci-)F
=(4.26x10-8+6.8x10-8)x96500=1.067x10-2S?
m2?
mol
3231
=Am?
c?
10=1.067X10-X0.100X10=1.067S?
m-
8.LiCI的极限摩尔电导率是115.03X10-4S?
m?
mol-1,在298KLiCI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CI离子的摩尔电导率和离子淌度。
(答案:
入Li+=38.7X10-4,入ci-=76.33X10-4S?
卅?
mol-1,ULi+=4.01X10-8,
UCi-=7.91X10-8ni?
V-1?
s-1)
解:
Cl-的摩尔电导率:
入Cl-=t-?
Am,Lici=0.6636X115.03X10-4=76.33X10-4S?
rrPmoI-1
Li+的摩尔电导率:
入Li+=Amg—入ci-=(115.03-76.33)X10-4=38.70X10-4S?
^?
mol-1
趙兀灯尸=4.CU10^m2V1f
离子淌度:
口二兌二=7.91xW^m2VdQ
crF96485
9.0.01mol?
dm-3的BaCb水溶液在298.15K时的电导率为0.238S?
m1,此溶液中
Ba2+离子的迁移数为0.4375,试求出此溶液中Ba+和CI-1离子的淌度。
(答案:
UBa2+=5.39X10-8,UCi-=6.94X10-8mW%-1)
解:
Am=?
10-3/c=0.238X10-3/0.01=0.0238s?
m2?
mol-1
入b1+=t+?
Am=0.04375X0.0238=0.0104s?
m2?
mol-1
2+-
Am=入Ba+2入-Cl
•••入-Cl-=0.5X(Am-入Ba2+)=0.5X(0.0238—0.0104)=0.0067
2-1
S?
m•mol
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CI-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CI-的物质的量等于CI-所迁移的法拉第数
3
(0.02654-0.1362)/35.5-0.1292/35.5-3.639X10-F
11.用铜电极电解CuSO溶液(每100g溶液中含10.06gCuSO。
)。
通电一定时
间后,测得银电量计析出0.5008g银,并测知阳极区溶液重54.565g,其中含CuSO5.726g.试计算CuSO溶液中离子的迁移数%卫和‘皿.(答案:
t+=0.2897,
t-=0.7103)
解:
Mcuso4=159.61,MAg=107.9
阳极上cF反应的物质的量等于通过溶液的总电量
0.5008/107.9=4.641X10-3F
通电后阳极区:
VWuso4=5.726g
W2o=54.565-5.726=48.839
%xio.ae
通电前阳极区:
阳极CiT迁移量:
n迁出=n原有+n产生—n通电后
+4S41X1°"=L343加&
‘_1.345x10■*
4.641x10^
12.在298.15K时,将浓度为33.27x10-3mol•dm3的CdCb溶液注入毛细管中,再小心地注入73x10-3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cd*和Cl离子的迁移数。
(答案:
t+=0.4338,t-=0.5662)
解:
1.002cm3溶液中所含CcT的物质的量为:
3X33.27x10-3x1.002x10-3=1.0001x10-4mol
川那产-戸_l.QaaixW^x96485
-5.594x10^x3976
13.298K时,SrS04的饱和水溶液电导率1.482x10-2S-m1,纯水电导率为1.5
x10-4Sm1。
若已知该温度下离子摩尔电导率入MSr2+)=59.46x10-4S-mmol-1,入MSQ=)=79.8x10-4S•m•mol-1,计算SrSO此时在水中的溶解度。
(答案:
■4・3
S=5.27x10mol•dm)
解:
Am(SrSQ)=2入Sr2+)+2入SQ=)
-4_42
=(59.46X10+79.8X104)X2=0.027852S•m•mol
(SrS04)=(溶液)-(纯水)=1.462X10-2-1.5X10-4=0.01467S-m1
14.已知298K时AgBr的溶度积Ksp=6.3X10-13mol2•dm6,纯水电导率为1.5
X10-4Sm1,计算298K时AgBr饱和水溶液的电导率.(答案:
k=1.61X10-4S-m)
42
入8,b「-=70.4X10S•m•mol
解:
查表知:
入s,Ag+=61.92X10-4S・m・mol
因此,Am,AgBr=入++入-二140.32X10_4S-ni-mol
._(直幅ttr_片理)x10工
(取c0=1mol-L-1),而’「
所以:
=10Jk140.32xlO^1xJfi.3xlO^+1.5xlO^二1,6114xlO^Sm1
15.得用德拜-休克尔极限公式计算0.002mol-L-1MgC2水溶液在298K时和
Cl-离子的活度系数和平均离子活度系数。
(答案:
丫+=0.6955,丫-=0.9132,
丫=0.8340)解:
溶液的离子强度为
I——£q#——(cx22-1-^x2}—3^—D.OOGmalL1忘人-'匕,289K水溶液A=0.509mol-1/2-L1/2
=-0^09x2*x7^006=-0-157708n=0.6955
ley=^0,509ylJx^.006=-0.039427ny_=0.9132
IfiXt=-A\2+£_I厅
=-0509X2X1XA^OOfi=-0.078854=7^=0.8340
或八覚"右mm□扩o.s-40
16.某水溶液中含有O.OImol•dm3的Fed和0.06mol•dmi3的HCIQ,计算该溶液的离子强度。
(答案:
I=0.12mol•dm3)
解:
CFe3+=0.01mol•dm3,Ch+=0.06mol•dm3,Cci-=0.03mol•dm3,
CCIO4-=0.06mol•dm-3
=l(0.aix3J+O.0fiiil+0.03Sil+0.06址1)=D.12mDl-L1
17.某水溶液中含有0.01mol•dm3的NaCI,0.003moI•dmi3的NaSO以及
0.007mol•dm3的MgC2,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]=0.01+2X0.003=0.016mol•dm=&,[Cl-]=0.01+2x0.007=0.024mol•dn-3=C2
[Mg2+]=0.007mol•dmf=Ca,["(打]=0.003mol•dmf=C4
=-(O-Oisx1+0.0241+0.007x21+0.003^22)=0.a4mnl-L1>0.01
对于离子:
lfiXi
_-O.SO9cf7/
-1+77
一价离子:
lg丫i
=-0.08483丫i
=0.8226
二价离子:
lg丫i
=-0.3393yi=
0.4578
对于盐的
匕:
]-0.509|2+2卜厅
lex±=丄+石
NaCl:
iey±=
;-Q.08483,y±
=0J8226
MgC2或NaSQ:
3丄4妙,DG张
18.AgBrOs在298K的溶度积为5.77X10-5,试用德拜-休克尔极限公式分别计算
它在纯水中和O.OImol•dm3KBrO水溶液中的溶解度(设在纯水中人=1)。
(答
案:
0.0084;0.0051mol•dn^)
解:
(1)在纯水中:
人噌一叭讨%町一—上- 已01 (取c=1mol•L) 设人=1,则人红一’,故S0=「—='■: '」••=0.007596 /==y(£TXl34-^xl? )=c=jS0 =-丄1s_lV7 二-0.509x1xlx70.007596二-0JU36=y土二0.9029 因此, 押;_0.00759G 0,9029 =O.aaS413mi]ldmJ Y± (2)在O.OImol•dmKBrOa中: Z± Ir岭 (取c®=1mol•L-1) 先不考虑溶解 AgBrO对离子强度的影响,则: xl]=0.aLmul-dm' igy±i=—AII =-0509x1x1x../fol=-0.05094=0B894 进行一次逼近: A=|kK++^«3+^)i=0^729mnl-dm =-0509x1xlx,01729=-0.065944y+±=0.8572 =0,D0454nnDl-dm =CLQ1454mDl-dm 尸±滓=—⑷丨 =-0.509x1xlx./0.01454=-0.06B8—=0.8682 g心 =577x10=0,005265mnl-dm3 0.01454xO,8fiB22 进行三次逼近: 人=空£勺注= 尹寸+^)=001526mnl-dm3 览S=~AI壬丿」页 二-0.509xlxlx%/0.DL526二-0.06289ay+4=0.8652 .% 「%也 =577=0,005051md-dmJ 0.01526x0.8652s 进行四次逼近: 7s二討詔= 1. 2(ck**J+^J=001505mnl-dm 1呂¥±fi=―山|5#£^|-jfj" =-0.509x1xlxJ0J1505-0.06245=>=0.8661 AJ =577X1°^=O.OD5111jnoldmJ a.01505x0.86612 进行五次逼近: A=qEyf= 尹K**7+^)=aai511mOl-dm3 lgX±,6=—I =-0.509xlxlx.,01511=-0.062574=0r8658 “J -5-77xia_S-0^005094^01亦甘 0.0151lx0.86582 S6与S5的相对误差只有3.3%0,因此可认为AgBrO的溶解度S=0.0051mol•dm3 19.298K时Ba(IO3)2在纯水中的溶解度为5.46x10-4mol•dm3,假定可以应用 德拜-休克尔极限公式,试计算该盐在0.01mol•dm3CaCl2水溶液中之溶解度。 (答案: 7.5659x10-4mol•dmf) 解: Ba(IO3)2在纯水中溶解度co=5.46x10-4mol•dnf ⑴求Ka A=舟孑=扣5灯+jxi1)=ox»i«smDidm4 lgF斗——A]I =-0.509x2xlx^/65oifi38=-o.0412二=05095 兀二叫冲訂=理声恥皿訂=4x(D.50MxSjIfixlD^)*=4.0901x10^ 设Ba(IO3)2在0.01mol•dm3CaCb溶液中的溶解度为c,贝U: 人=»才=#(j灯+缶屮灯4■怙严')亠“讪) lgy±l=-A\^_\.fl\=-0,509x2xlx^3(^+0,01)+ 逐步逼近: 令c=Co=5.46x10-4 Igy±1=-0,509x2xlx73£S,46xlO^+0.01)=-0.1811n=0.659 K&=仏"訂=必心犬严Ji=“珞 二次逼近: 令c=Ci=7.535X10-4 lgy±1^0,509x2xlx^3(T535xlF^a01)=^0.1828=>yxl=0.GS64 三次逼近: 令c=C2=7.5655X10-4 lex±,=-0.509x2xlx^3(7.5655x10^+0.01)^-0J829H=0.6563 四次逼近: 令c=C3=7.566X10-4 lgy±i=-0,509x1xlx^'3(7.566x10^40.01)=-0.1829n=山心心 •••Ba(IO3)2在0.01mol•dn^CaCb中的溶解度为7.566X10-4mol•dm3 20.某电导池先后充以O.OOImol•dm3HCI,0.001mol•dm3NaCI和 0.001mol•dXNaNO三种溶液,分别测得电阻为468,1580和1650Q。 已知NaNO的摩尔电导率为1.21X10-2S・m•mol-1。 如不考虑摩尔电导率随浓度的变化,试计算①0.001mol•dn^NaNO容液的电导率;②电导池常数;③此电导池充以 0.001mol•dm3HNO容液时的电阻和HNO勺摩尔电导率。 (答案: ①1.21X10-4 S-m1;②5cm;③475Q,421S•cmf•mol-1) NaNO容液电导率 r=1000 (2)电导池常数 G=1CR=a.0121xlfisa=L9.%5m ⑶0.001mol•dm3HNQ溶液的电阻和摩尔电导率 血财―=石I*+外叫=+召屿+召沪+兄CT」尹_At =Am,HCl■*"AkNsWOs-ArvHiCl 瓷HH丄町嗣旳覽血Cl k—1000^Ha1000rMaWft3lQ00cHltl ^nwoa=他DD^KNUaLAu(woa=0.04212S■m 21.某温度下纯水的电导率为4.3x10"5S-n-1,在同温度下加入AgCI,并达饱和后溶液的电导率为1.550x10-4S・m1。 若在1V-cm1电场作用下,Ag+和Cl-离子在无限稀溶液中的绝对速率分别为5.6x10-6和6.8x10"6cm-s-1,计算该温度 下AgCl的溶度积。 (答案: 1.5877x10-10) 解: 电势梯度为1V•m1时离子的迁移速率称作离子淌度,故 Acf: U+=5.6x10-4cm2•s-1•V1=5.6x10-8m2•s-1•V1 Cl-: U=6.8x10-4cm2•s-1•V1=6.8x10-8m2•s-1•V1 入m,i=|乙|FU Ag+和Cl-的|Zi|=1,所以 =(5.6xlO^+6.8xl0^)x%485=O.O11S6Smnl4 奇—% "iooojjvAsLI_ =L环1尸・43汶1旷=血畑如口]-dmiaaoxo.01196 册一底HQ 1.55x10^-4.3x10-* liaa 即.5(12.6: <10'y1.5S77: <10H 22.298K时,A@CrO4在纯
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- 中南 大学 物化 课后 习题 答案 电解质 溶液