第九章 电解与极化作用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 返回上一页  1. 在298 K时,用Pb(s)电极来电解H2SO4溶液(0.1 mol/kg,γ±=0.265),若在电解过程中,把Pb阴极与另一摩尔甘汞电极相连组成原电池,测得其电动势E=1.0685 V.试求H2(g)在Pb电极上的超电势(只考虑H2SO4的一级电离).已知 (甘汞)=0.2802 V. ? 2. 在锌电极上析出氢气的塔菲尔公式为 η=0.72+0.116lgj 在298K时,用Zn(s)作阴极,惰性物质作阳极,电解浓度为0.1 mol/kg的ZnSO4溶液,设溶液pH为7.0,若要使H2(g)不和锌同时析出应控制在什么条件? ? 3. 在298 K时,当电流密度为0.1　A·cm-2时, H2(g)和O2(g)在Ag(s)电极上的超电势分别为0.87和0.98 V.今用Ag(s)电极插入0.01 mol/kg的NaOH溶液中进行电解,问在该条件下在两个银电极上首先发生什么反应?此时外加电压为多少?(设活度系数为1) ? 4. 在298K,标准压力 时,某混合溶液中,CuSO4浓度为0.50 mol/kg, H2SO4浓度为0.01 mol/kg,用铂电极进行电解,首先Cu(s)沉积到Pt电极上.若H2(g)在Cu(s)上的超电势为0.23V,问当外加电压增加到有H2(g)在电极上析出时,溶液中所余Cu2+的浓度为多少?(设活度系数均为1, H2SO4作一级电离处理) ? 5. 在298K,标准压力 时,以Pt为阴极,C(石墨)为阳极,电解含CdCl2(0.01 mol/kg)和CuCl2(0.02 mol/kg)的水溶液.若电解过程中超电势可忽略不计,试问: (活度系数均为1) (1) 何种金属先在阴极析出. (2) 第二种金属析出时,至少须加多少电压? (3) 第三种金属析出时,第一种金属离子在溶液中的浓度为若干? (4) 事实上在O2(g)在石墨上是有超电势的.设超电势为0.6 V,则阳极上首先发生什么反应? ? 6. 在298K, 压力时,用Fe(s)为阴极, C(石墨)为阳极,电解6.0 mol/kg的NaCl水溶液,若H2(g)在铁阴极上的超电势为0.20 V, O2(g)在石墨阳极上的超电势为0.60 V,Cl2(g)的超电势可忽略不计,试说明两极上首先发生的反应及计算至少须加多少外加电压,电解才能进行?(设活度系数均为1) ? 7. 在298K, 压力时,电解一含 Zn2+溶液,希望当Zn2+浓度降至1× mol/kg时,仍不会有H2(g)析出,试问溶液的pH值应控制在多少为好?已知H2(g)在Zn(s)上的超电势为0.72 V,并设此值与浓度无关. ? 8. 在298K, 压力时,用电解沉积法分离Cd2+,Zn2+混合溶液,已知Cd2+,Zn2+的浓度均为0.10 mol/kg (设活度系数均为1), H2(g)在Cd(s)和Zn(s)上的超电势分别为0.48和0.70 V,设电解液的pH保持为7.0.试问: (1) 阴极上首先析出的是何种金属? (2) 第二种金属析出时第一种析出的离子的残留浓度是多少? (3) 氢气是否有可能析出而影响分离效果? ? 9. 在298K, 压力时,电解含有Ag+(aAg+=0.05),Fe2+(aFe2+=0.01),Cd2+(aCd2+=0.001),Ni2+(aNi2+=0.1)和H+(aH+=0.001,并设aH+不随电解的进行而变化)的混合溶液,又已知H2(g) 在Ag,Ni,Fe和Cd上的超电势分别为0.20,0.24,0.18和0.30 V.当外加电压从零开始逐渐增加时,试用计算说明在阴极上析出物质的顺序. ? 10. 在298K,原始浓度Ag+为0.1 mol/kg和CN-为0.25 mol/kg的溶液中形成了配离子Ag(CN)2-,其离解常数Ka=3.8×.试计算在该溶液中Ag+的浓度和Ag(s)的析出电势. 设活度系数均为1。 ? 11. 欲从镀银废液中回收金属银,废液AgNO3的浓度为 1×mol/kg,还含有少量的Cu2+.今以银为阴极,石墨为阳极用电解法回收银,要求银的回收率达99%. 试问阴极电位应控制在什么范围内? Cu2+的浓度应低于多少才不致使Cu(s)和Ag(s)同时析出?(设所有的活度系数均为1) ? 12. 工业上目前电解食盐水制造NaOH的反应为　　　　　　　　　 　　　2NaCl + 2H2O ＝2NaOH + H2(g) +Cl2(g) 　　(1) 有人提出改进方法,改造电解池的结构,使电解食盐水的总反应为　　 2NaCl + 2H2O + 1/2O2(空气)＝ 2NaOH +Cl2(g) 　(2) (1) 分别写出两种电池总反应的阴极和阳极反应. (2) 计算在298 K时,两种反应的理论分解电压为各多少?设活度系数均为1,溶液pH=14. (3) 计算改进方法在理论上可节约多少电能?(用百分数表示) ? 13. 某一溶液中含KCl,KBr和KI的浓度均为0.1 mol/kg. 今将该溶液放入带有Pt电极的素烧瓷杯内,将杯再放在带有Zn(s)电极和大量0.1 mol/kg的ZnCl2溶液的较大器皿中,若略去液接电势和极化影响, 试求298K时下列各情况所须施加的外加电压最少为若干?设活度系数均为1. (1) 析出99%的碘. (2) 析出Br2至Br-浓度为1×　mol/kg. (3) 析出Cl2至Cl-浓度为1× mol/kg. ? 14. 以Ni(s)为电极,KOH水溶液为电解质的可逆氢,氧燃料电池在298K和 压力下稳定的连续工作,试回答下述问题: (1) 写出该电池的表达式,电极反应和电池反应. (2) 求一个100 W(1W=3.6 kJ*h-1)的电池,每分钟需要供给298K, 压力的H2(g)多少体积? 已知该电池反应的=－236k J/mol(每mol H2(g)) (3) 该电池的电动势为多少?