中南大学物理化学考试试卷-2013(2)

解法一：Q实际=It×90%=0.125×4000×90%=450C=4.66×10-3F （1分）

n1/2Cu2+电解=4.66×10-3mol （1分） 电解后阳极区：n1/2Cu2+电解后=2×5.80/159.61=7.27×10-2mol （1分）

WH2O=55.10-5.80=49.30g （1分）

电解前阳极区：W CuSO4=[WH2O/(100-10.10) ]×10.10=5.54g （1分） n1/2Cu2+电解前=2×5.54/159.61=6.94×10-2mol （1分） n1/2Cu2+电解后= n1/2Cu2+电解前+n1/2Cu2+电解-n1/2Cu2+迁出 （1分）

n1/2Cu2+迁出= n1/2Cu2+电解前+n1/2Cu2+电解-n1/2Cu2+电解后=6.94×10-2+4.66×10-3-7.27×10-2=1.36×10-3mol

（1分）

tCu2+=1.36×10-3/4.66×10-3=0.2918 （1分） tSO42-=1-0.2918=0.7082 （1分）

解法二：Q实际=It×90%=0.125×4000×90%=450C=4.66×10-3F （1分） 阳极区水的质量为WH2O = 55.10-5.80 = 49.30g （1分）

则电解前阳极区CuSO4含量为：W CuSO4=[WH2O/(100-10.10) ]×10.10 = 5.54g （1分） 即n 0.5SO42-(前)= 2×5.54/159.61=6.94×10-2mol （2分）

电解后阳极区CuSO4含量为：n 0.5SO42-(后)= 2×5.8/159.61= 0.0727 mol （2分） SO42-离子浓度的变化完全是由离子迁移所致，故

tSO42-= (0.0727 – 0.0694)/0.00466 = 0.703 （2分） tCu2+ = 1 - 0.703 = 0.297 （1分）

五、（12分）工业上用铁屑加入硫酸铜溶液中以置换铜，

（1）试设计原电池；

（2）设电池通过2F电量，写出电池反应，计算该反应在298.15 K时的标准平衡常数；

ΘΘ

已知298.15 K时，E(Cu2+/Cu)= 0.3402 V，E(Fe2+/Fe) =–0.4402 V。

––

（3）若假设该电池电动势的温度系数为–4.000×104 V·K1，求算288.15 K时电池反

ΘΘΘ

应的ΔrGm、ΔrSm、ΔrHm。 解：（1）电池符号为：Fe（s）|Fe2+（a1）‖Cu2+（a2）|Cu（s） （2分） （2）Fe（s）+ Cu2+（a2）= Fe2+（a1）+ Cu（s） （1分） E°= E?Cu2+/Cu –E?Fe2+/Fe =0.3402+0.4402=0.7804V （1分）

2?96485?0.7804zFE?)=2.423×1026 （2分） K°=exp（）=exp(8.314?298.15RT（3）288.15K时，E°=0.7804+（288.15-298.15）×（-4.000×10-4）=0.7844V （1分）

–

△rGm°=–zFE°=–2×96485×0.7844=–151.37 kJ?mol1 （2分） △rSm°=zF(?E)p=2×96485×（–4.000×10–4）=–77.19 J·K-1 （2分） ?T–

△rHm°=△rGm°+T△rSm°=–173.61 kJ?mol1 （1分）

六、（10分）在298K、p?时，以Pt为电极，电解含有FeCl2(浓度为0.01 mol·L1)和CuCl2(浓