【物理化学第五版第十章答案】在学习《物理化学》的过程中,第十章往往涉及一些较为复杂且理论性较强的课题,如电化学、电池反应、电解质溶液的导电性质等。对于学生而言,掌握本章内容不仅有助于理解物质在电场作用下的行为,也为后续章节的学习打下坚实的基础。
在面对第十章习题时,很多同学可能会感到困惑或无从下手。为了帮助大家更好地理解和掌握本章的核心知识点,以下是一些典型问题的解答思路与参考答案,供学习者参考。
一、电化学基础
例题1:计算某原电池的标准电动势。
已知某原电池的两个半反应为:
- 阳极(氧化):Zn → Zn²⁺ + 2e⁻,标准电极电势 E°(Zn²⁺/Zn) = -0.76 V
- 阴极(还原):Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu,标准电极电势 E°(Cu²⁺/Cu) = 0.34 V
解:
原电池的标准电动势 E°cell = E°cathode - E°anode = 0.34 V - (-0.76 V) = 1.10 V
二、能斯特方程的应用
例题2:已知某电池的反应为:Fe²⁺ + Ag⁺ → Fe³⁺ + Ag
若初始浓度为 [Fe²⁺] = 0.1 M,[Ag⁺] = 0.05 M,求此时的电池电动势。
解:
根据能斯特方程:
E = E° - (RT/nF) ln(Q)
其中 Q = [Fe³⁺][Ag]/([Fe²⁺][Ag⁺]),假设反应中Fe³⁺和Ag的浓度为1 M(平衡状态),则 Q = 1 × 1 / (0.1 × 0.05) = 200
代入数值后可得 E 值。
三、电解与法拉第定律
例题3:电解硫酸铜溶液时,若电流为2 A,通电时间为1小时,求析出铜的质量。
解:
根据法拉第第一定律:
m = (I × t × M) / (n × F)
其中 I = 2 A,t = 3600 s,M(Cu) = 63.55 g/mol,n = 2,F = 96485 C/mol
m = (2 × 3600 × 63.55) / (2 × 96485) ≈ 2.36 g
四、电导率与摩尔电导率
例题4:某电解质溶液的电导率为 0.1 S/m,浓度为 0.01 mol/L,求其摩尔电导率。
解:
摩尔电导率 Λm = κ / c = 0.1 S/m ÷ 0.01 mol/L = 10 S·m²/mol
五、电池电动势与吉布斯自由能的关系
例题5:某电池反应的标准电动势为 1.5 V,电子转移数为 2,求该反应的 ΔG°。
解:
ΔG° = -nFE° = -2 × 96485 C/mol × 1.5 V = -289455 J/mol
以上是《物理化学》第五版第十章中部分典型问题的解答思路与参考答案。这些题目涵盖了电化学的基本概念、能斯特方程、电解原理、电导率计算以及电池电动势与热力学关系等内容。建议同学们在做题过程中注重理解基本原理,并结合实际实验现象进行分析,以提高综合应用能力。
通过不断练习和思考,相信大家可以更好地掌握本章知识,并为后续的学习打下坚实的基础。