第六章 习题解答.pdf

1 第六章 电化学 6 1 用铂电极电解 CuCl2溶液 通过的电流为 20A 经过 15min 后 问在阴极上能析 出多少铜 在阳极上能析出多少 27 100kPa 下的 Cl2 解 1 在电解池的阴极上 Cu 2 2e Cu s 析出 Cu 的质量 3 3 Cu 63 546 1020 1560 kg5 927 10 kg 296500 MIt m ZF 2 在电解池的阳极上 2Cl Cl 2 g 2e 析出 Cl2 g 的物质的量 mol1093 26mol 965002 601520 3 ZFItn 3 3 2 3 93 26 108 314300 15 Cl m 100 10 nRT V p 2 327 10 3m3 6 2 在电路中串联着两个电量计 一个为氢电量计 另一个为银电量计 当电路通 电 1h 后 在氢电量计中收集到 19 99 19kPa 的氢气 95cm 3 在银电量计中沉积了 0 8368g 银 计算电路中通过的电流为多少 解 阴极反应分别为 2H 2e H2 Ag e Ag 根据法拉第定律 22 2 22 2 HHAg HAg Ag 36 HH 1H Ag 2Ag Ag 99 19 1095 10 296500 A0 2080A 8 3142926060 0 8368 1 96500 A0 2079A 107 8686060 pVm ItZFZF RTM pV IZF RTt m IZF M 所以 I I1 I2 2 0 2080 0 2079 2 0 2079A 6 3 用电流强度为 5A 的直流电来电解稀硫酸溶液 在 300K 100kPa 下如果要获得 2 氧气和氢气各 1dm 3 需分别通电多少时间 已知该温度下水的蒸气压为 3 565kPa 解 在阳极上发生反应为 2H2O 4e O 2 4H 根据法拉第定律 FZ RT Vpp tI OH2 所以 阳极上析出氧气 1dm3所需时间为 22 22 H OO OO 33 Z 1003 565 101 10 496500 min49 74min 8 3143005 ppV tF RTI 在阴极上析出氧气 1dm 3所需的时间为 22 HO 2 49 74 2 min24 87min tt 6 4 25 时 0 02 mol dm 3 KC1 溶液的电导率为 0 2768 S m 1 一电导池充以此溶液 在 25 时测得电阻为 453 在同一电导池中装入同一体积的浓度为 0 555 g dm 3 CaCl 2 溶液 测得电阻为 1050 计算 1 电导池常数 2 CaCl2 溶液的电导率 3 CaCl2 溶液的摩尔电导率 11 Cell 11 2cell2 3 2 m2 2 KCl 1 KCl KCl 0 2768453m125 4m KCl 2 CaCl CaCl 125 4 1050 S m0 1194S m CaCl 0 1194 3 CaCl 10 CaCl 1050 35 5240 KR G KG C 解 2 1 2 1 S mmol 0 02388 S mmol 6 5 某电导池内装有两个直径为 4 0 10 2m 并相互平行的圆形电极 电极之间的距离 为 0 12m 若在电导池内冲以浓度为 0 1 mol dm 3AgNO 3溶液 施以 20V 的电压 测得电流 强度为 0 1976A 试计算电导池常数 AgNO3溶液的电导率和摩尔电导率 11 Cell 22 131 31111 Cell 0 12 m95 54m 3 14 2 0 10 10 1976 9 88 10 20 9 88 1095 54 m0 944m l K A I G RV G K 解 3 1213121 m 3 0 944 mmol9 44 10mmol 0 1 10c 6 6 用银电极电解 AgNO3溶液 通电一段时间后 测得在阴极上析出 1 15g 银 并知 阴极区溶液中 Ag 的总量减少了 0 605g 试计算 AgNO 3溶液中离子的迁移数t Ag 和 t NO3 解 在电解池的阴极上 Ag e Ag s 每还原 1molAg 则需 96500C 的电量 所以通 过电解池的总电量 F M m Ag Ag Q总 阴极区 Ag 减少的物质的量 3 NO迁出阴极区的物质的量 每摩尔 3 NO所传导的电量 为 96500C 所以 3 NO传导的电量为F M m Q Ag Ag NO3 3 NO的迁移数 3 3 NO NO tQQ 总 Ag Ag 0 605 1 150 5261mm 3 Ag 1 NO 0 4739tt 在上述计算中 m Ag表示在阴极上析出的 Ag 的质量 m Ag 表示阴极区溶液中 Ag 减少 的质量 即 g605 0 Ag m 根据题给数据也可先计算t Ag Ag 迁入阴极区物质的量 阴极析出 Ag s 的物质的量一阴极区 Ag 减少的物质的量 每摩尔 Ag 所迁移的电量 96500C 故 Ag 所传导的电量为 F M mm Q Ag Ag Ag Ag 前已写出 通过溶液总电量Q总的表示式 所以 Ag 的迁移数 Ag Ag tQQ 总 Ag Ag 110 605 1 150 4739 m m 3 NO 1 Ag 0 5261tt 4 6 7 用银电极电解 KCl 溶液 电解前每 100g 溶液中含 KC1 0 7422g 阳极溶解下来 的银与溶液中的 C1 生成 AgCl 沉淀 通电一定时间后 测得电量计中沉积了 0 6136g 银 并测知阳极区溶液重 117 51g 其中含 KC1 0 6659g 试计算溶液中离子的迁移数t K 和t Cl 解 以 Cl 为例 假设 H 2O 不迁移 阳极是可溶的 因而 n电 Ag3 Ag 0 6136 mol5 688 10 mol 107 868 m M n迁 n后 n沉 n前 以 117 51 0 6659 116 8441 克水为准 电解前 3 3 0 7422 3935 5 116 8441 mol11 727 10 mol 1000 7422 0 6659 mol8 94 10 mol 3935 5 n n 前 后 n沉 n电 5 688 10 3 mol 所以 n沉 3 8 945 68811 727 10 molnnn 沉后前 2 901 10 3 mol Cl t n沉 n电 2 908 5 688 0 510 KCl 10 490tt 6 8 以银电极通电于氰化银钾溶液时 银在阴极上析出 每通过 1F 的电量 阴极 区失去 1 40molAg 和 0 8molCN 得到 0 6molK 试求 1 氰化银钾络和物的化学式 2 正 负离子的迁移数 解 1 设氰化银钾配合物的化学式为 Agn CN m x 阴极部 Ag 的减少有两种原因 1 Ag 在阴极上还原 2 Ag n CN m x 向阳极迁 移 当通过 1mol 电子的电量时 有 1molAg 在阴极还原 则有 0 4mol 的 Ag n CN m x 迁向阳极 所以 0 8 0 42 1m n 故氰化银钾配离子的组成为 Ag CN 2 2 2 K 0 6 10 6 Ag CN 10 60 4tt 6 9 用铜电极电解 CuSO4溶液 电解前每 100g 溶液中含 10 06g CuSO4 通电一段时 间后 测得在银电量计中沉积了 0 5008g 银 并测知阳极区溶液重 54 565g 其中含 CuSO4 5 726g 试计算 CuSO4溶液中离子的迁移数t Cu 2 和 t SO4 2 解 通过的总电量为 5 Q总 A3 Ag 0 5008 4 637 10 108 g m FFF M 阳极是可溶的 对 Cu 2 来说 以 Cu2 为基准 nnn 溶前 迁 n后 n迁 n前 n溶 n后 以 54 565 5 726 48 839 克水为准 3 5 726 6496 2mol71 575 10 moln 后 3 10 06 6496 48 8392mol68 284 10 mol 10010 06 n 前 n迁 68 284 4 637 10 3 71 575 10 3 mol 1 346 10 3 mol 22 CuCu tQQ 总 1 346 10 3F 4 637 10 3F 0 290 22 4 SOCu 10 710tt 6 10 在一细管中于 0 03327 mol dm 3的 GdCl 3溶液上面放入 LiCl 溶液 使它们之间 形成一个清晰的界面 令 5 594mA 的电流自上而自下通过该管 界面向下移动 且界面一 直清晰 3976s 后界面在管内移动的距离相当于 1 002cm 3溶液在管内所占的长度 计算在 实验温度下离子的迁移数t Gd 3 和 t Cl 解 t Gd 3 Gd3 迁移的电量 通过溶液的总电量 33 3 1 002 1033 27 103 0 434 5 594 10397696500 t Cl 1 t Gd 3 1 0 434 0 566 6 11 291K 时 已知 KCl 和 NaCl 的无限稀释摩尔电导率分别为 129 65 10 4和 108 6 10 4 S m2 mol 1 K 和 Na 的迁移数分别为 0 496 和 0 397 试计算 1 KCl 溶液中 K 和 Cl 的摩尔电导率 2 NaCl 溶液中 Na 和 Cl 的摩尔电导率 6 m m K 421321 m m Clm K 321321 m Na 1 KCl K 129 65 10 S mmol 0 496 6 43 10 S mmol KCl 12 9656 43 10 S mmol 6 535 10 S mmol 2 t 解 m 421321 m m Clm Na 321321 NaCl Na 108 60 100 397S mmol4 311 10 S mmol NaCl 10 864 311 10 S mmol 6 549 10 S mmol t 6 12 298K 时 在某电导池中盛以浓度为 0 01 mol dm 3KCl 溶液 测得电阻为 484 当盛以不同浓度的 NaCl 溶液时测得数据如下 c mol mol 3 0 0005 0 0010 0 0020 0 0050 R 10910 5494 2772 1128 9 已知 298K 时 0 01 mol dm 3KCl 溶液的电导率为 0 1412 S m 1 试求 1 NaCl 溶液在不 同浓度时的摩尔电导率 2 以 m对c作图 求 NaCl 的无限稀释摩尔电导率 解 1 首先从已知条件计算出电导池常数 11 Cell 0 1412484 0 m 68 34mKR 然后从 KCell及所测得的电阻值计算不同浓度时的电导率数值 再从电导率及浓度 计算相应的摩尔电导率 计算公式和所得结果如下 c R K m Cell c mol dm 3 S m 1 m S m 2 mol 1 0 0005 0 0010 0 0020 0 0050 0 006264 0 01244 0 02465 0 06054 0 01253 0 01244 0 01233 0 01211 以 m 对c作图得一直线 图略 把直线外推到c 0 时 得截距 0 0127S m 2 mol 1 根据公式 mm 1 A c 7 所以截距就是 m 的值 6 13 25 时 0 05 mol dm 3CH 3COOH 溶液的电导率为 3 68 10 2 S m 1 试计算 CH 3COOH 的离解度和离解平衡常数 解 CH3COOH 是弱电解质 在 H2O 中部分解离 CH3COOHCH3COO H 平衡时 c 1 c c 2 21421 m 3 3 68 10 S mmol7 36 10 S mmol 0 05 10c 查表得 25 时 124 Hm molmS1082 349 3COO CHm 40 9 10 4S m2 mol 1 m CH3COOH 3COO CHm Hm 349 82 40 9 10 4S m2 mol 1 390 72 10 4S m2 mol 1 CH3COOH 的解离度 01884 0 1072 390 1036 7 4 4 m m CH3COOH 的解离常数 取 c 1mol dm 3 则 5 22 10809 1 01884 01 05 0 01884 0 1 cc K 6 14 25 时将电导率为 0 1412 S m 1的 KCl 溶液装入一电导池中 测得其电阻为 525 在同一电导池中装入 0 1 mol dm 3的 NH 4OH 溶液 测得电阻为 2030 利用表 6 3 的数据计算 NH4OH 的离解度和离解平衡常数 解 1 KCell R 0 1412 525 m 1 74 13 m 1 11211 Cell 32 74 13 NHH O m 3 65 10m 2030 K R 8 4 2 1214121 m32 3 42121 m32 m NHm OH 2121 4 m m 3 65 10 NHH O mmol3 65 10mmol 0 1 10 NHH O 73 4 101 98 10 mmol 2 714 10mmol 3 65 10 2 714 c 2 2 1 345 10 10 2 NH3在水中电离 NH3 H2O 4 NH OH 平衡时 c 1 c c 222 C 2 5 1 345 10 0 1 1 1 1 345 10 1 1 8336 10 cc c cc K c c c 6 15 已知 25 时水的离子积KW 1 0008 10 14 NaOH HCl 和 NaCl 的无限稀释摩尔 电导率分别为 0 024811 0 042616 0 012645 S m 2 mol 1 求 25 时纯水的电导率 解 H2O 电离 H2OH OH 14 w 10 K 发生电离的那部分水的浓度为 c 73 m2mmm 2 1 2 1 H OH 10 mol dm H O NaOH HCl NaCl 0 0248110 0426160 012645 S mmol 0 054782 S mmol c 又 H2O 的电离度极小 认为 m H2O m H2O 所以 m c H2O 0 054782 10 7 103 5 5 10 6 S m 1 6 16 已知 25 时 AgBr 的溶度积Ksp 6 3 10 13 利用表 6 3 的数据计算 25 时 用纯水配制的 AgBr 饱和溶液的电导率 提示 要考虑纯水的电导率 纯水的电导率参考 上题 9 解 25 时绝对纯水的电导率 H2O 5 497 10 6S m 1 查表得 Agm 61 92 10 4S m2 mol 1 Brm 78 4 10 4S m2 mol 1 m AgBr Agm Brm 61 92 78 4 10 4S m2 mol 1 140 32 10 4S m2 mol 1 AgBr 在纯水中的溶解度c很小 且全部电离 所以 cAgBr mol dm 3 c Ag mol dm 3 c Br mol dm 3 Ksp 1 2 6 3 10 13 1 2 7 937 10 7 cAgBr 7 937 10 7mol dm 3 7 937 10 4mol m 3 AgBr m AgBr c AgBr 140 32 10 41 7 937 10 4 S m 1 1 113 10 5S m 1 AgBr 溶液 AgBr H2O 1 113 10 5 5 497 10 6 S m 1 1 663 10 5S m 1 6 17 已知 25 时某碳酸溶液的电导率为 1 87 10 4 S m 1 配制此溶液的水电导 率为 6 10 6 S m 1 假定只考虑碳酸的一级离解 且已知离解常 KC 0 4 31 10 7 该温度 下 H 和 HCO 3 的无限稀释摩尔电导率分别为 349 82 10 4和 44 5 10 4 S m2 mol 1 试计算 此碳酸溶液的浓度 解 因为 H2CO3的电导率很小 应当考虑纯水的电导率 所以 232 H CO H O 溶液 1 87 10 4 6 10 6 S m 1 1 81 10 4S m 1 又因为 H2CO3H 3 HCO达平衡时 c 1 c c 22 mm mm 1 1 C cc K cc 2 m m 1 cc cc 当 c 浓度取 mol dm 3时 2 m C m 1000 1 1000 c Kc c 10 所以 2 2 6 m m 424 3 762834 5 3 1000 10 1 81 10 1 81 10 mol dm 4 31 1010 349 8244 5 1010 349 8244 5 10 5 348 10 mol dm C c K 6 18 25 时测得饱和 SrSO4溶液的电导率为 1 482 10 2 S m 1 该温度下水的电导 率为 1 5 10 4 S m 1 试计算在该条件下 SrSO 4的溶解度 所需离子的无限稀释摩尔电导 率可查表 6 3 解 SO 2 1 m Sr 2 1 m 4m 2 4 2 SrSO 2 1 5 946 7 98 10 3S m2 mol 1 1 393 10 2S m2 mol 1 4m4m SrSO 2 1 2SrSO 2 1 393 10 2S m2 mol 1 2 786 10 2S m2 mol 1 SrSO4 溶液 H2O 1 482 10 2 1 5 10 4 S m2 1 467 10 2S m 1 2 3 4 4 2 m4 SrSO 1 467 10 SrSO mol m SrSO 2 786 10 c 0 5266mol m 3 5 266 10 4mol dm 3 6 19 计算下列溶液的离子强度 1 0 025mol kg 1 NaCl 溶液 2 0 025 mol kg 1 CuSO4溶液 3 0 025mol kg 1LaCl 3溶液 4 溶液中含 NaCl 和 LaCl3 且浓度皆为 0 025mol kg 1 解 根据公式 2 1 2 ii i Ibz 代入计算即可 1 2 1 I 0 025 1 2 0 025 12 mol kg 1 0 025mol kg 1 同理 2 I 0 1mol kg 1 3 I 0 15mol kg 1 4 I 0 17mol kg 1 6 20应用德拜 休克尔公式计算25 时0 002mol kg 1 CaCl 2溶液的活度系数 Ca 2 11 Cl 和 解 222 1 BB B 11 0 002220 002 1 0 006mol kg 22 IbZ 22 2 2 lgCa 0 5090 50940 006 Ca 0 695 lg Cl 0 5090 509 10 006 Cl 0 913 lg0 509 0 5092 10 006 0 834 rZI r rZI r rZZI r 6 21 应用德拜 休克尔公式计算 25 时下列溶液中电解质的平均活度系数 1 0 005mol kg 1NaBr 溶液 2 0 001mol kg 1ZnSO 4溶液 3 0 025mol kg 1 K 3Fe CN 6 溶液 22 1 lg0 509 0 509 1 1 0 005 10 005 1 20 0360 0 920 ZZI 解 22 22 2 lg0 509 0 50922 0 001 20 001 2 20 1287 0 743 3 lg0 509 1 3 0 025 3 10 025 3 20 591 0 256 ZZI 6 22 电池Pb PbSO4 S Na2SO4 10H2O饱和溶液 Hg2SO4 S Hg 在25 时E 0 9647V p T E 1 74 10 4V K 1 1 写出电池反应 2 计算 25 时该电池反应的 rHm rGm 和 rSm 以及电池可逆放电时的热Qr m 解 电池反应为 Pb s Hg2SO4 s 2Hg l PbSO4 s 当 Z 1 时 对应的方程式为 12 244 11 rm 41111 rm 3 rm 111 PbHg SOHg PbSO 222 1 965000 9647 kJ mol93 08 kJ mol 1 96500 1 74 10 J Kmol16 79 J Kmol 93 08 10 16 79298 P P l GZFE E SZF T E HZFEZFT T 1 1 1 1 kJ mol 88 07 kJ mol 16 79298 kJ mol5 005kJ mol r m P E QZFT T 6 23 饱和韦斯顿标准电池的电池电动势与温度的关系如下 E V 1 01845 4 05 10 5 T K 293 15 9 75 10 7 T K 293 15 2 计 298 15K 时当 2F 的电量通过电池时的 rHm rGm 和 rSm 解 当T 298 15K 时 572 571 5 1 1 rm 1 018454 05 10 298 15293 15 9 75 10 298 15293 15 V 1 01823V 4 05 1029 75 10 298 15293 15 V K 5 0 10 V K 2 1 01823 96500 kJ mol196 P E E T GzEF 1 rm 51111 5 kJ mol 296500 5 0 10 J K mol9 65J K mol P E SzF T rmrmrm 11 196 5298 15 9 65 kJ mol199 38 kJ mol HGTS 6 24 电池 Ag AgCl S KCl 溶液 Hg2Cl2 S Hg 的电池反应为 Ag 1 2Hg2Cl2 S AgCl S Hg 已知 25 时此电池反应的 rHm 5435 J mol 1 各物质的规定熵 Sm J K 1 mol 1 分别为 Ag 42 55 AgCl 96 2 Hg l 77 4 Hg2Cl2 l 195 8 试计算 25 时电池电动势E和 温度系数 p T E 13 解 m m m 22 rmm AgCHg l Ag s Hg Cl 1 2 l SSSSS 96 2 77 4 42 55 195 8 2 J K 1 mol 1 33 15 J K 1 mol 1 rm 141 rm rmrm rmrm 33 15 V K3 44 10 V K 96500 1 298 15 33 155435 V 0 04611V 1 96500 P P E SZF T ES TZF HZFETS TSH E ZF 6 25 氨可以作燃料电池的燃料 其电极反应为 负极反应 NH3 g 3OH 3e 1 2N 2 g 3H2O l 正极反应 3 4 O2 g 3 2 H2O l 3e 3OH 电池反应 NH3 g 3 4O2 g 1 2 N2 g 3 2 H2O l 试利用物质的标准摩尔生成吉布斯函数计算 25 时的标准电池电动势E 0 解 NHf 3 G 16 5 kJ mol 1 O l Hf 2 G 273 13 KJ mol 1 2 OfG 0 2 NfG 0 23 fmfi m 33 1 fH O mfNH m 33 237 13 10 16 5 10 kJ mol 22 i i GvG GG 故 1 3 rm 339 195 kJ mol 339 195 10 V1 172V 3 96500 G E ZF 6 26 写出下列电池的电池反应 并应用表 6 7 的数据计算 25 时各电池的电池电 动势E及电池反应的 rGm 并指明各电池反应能否自发进行 1 Pt H2 g 100kPa HCl 1 HCl Cl2 g 100kPa Pt 2 Zn ZnCl2 50 2 ZnCl AgCl S Ag 解 1 电池反应 阳极 H2 g 100kPa 2H 2e 14 阴极 Cl2 g 100kPa 2e 2Cl 电池反应 H2 g 100kPa Cl2 g 100kPa 2HCl aHCl 1 每摩尔反应得失电子的物质的量 Z 2 因 2 H p 2 Cl p p 100kPa 所以1 1 HClHClH 22 aaa E E Pt g ClCl 2 E Pt g H H 2 E 1 358V 1 1 mrmr molkJ 1 262molJ 96500358 12 FZEGG 因 mrG 0 故反应可自发进行 2 电池反应 阳极 Zn Zn 2 2e 阴极 2AgCl s 2e 2Ag 2Cl 电池反应 Zn 2AgCl2 s 2Ag ZnCl20 5 2 ZnCl a 2 Cl AgCl s AgZn Zn 0 2221 0 7630 V0 9851VEEE 2 AgCls Zn 2 AgZnCl2 ln aa aa ZF RT EE 式中 a Ag a Zn a s AgCl 1 Z 2 所以 2 ZnCl 8 314298 15 ln 0 9851ln0 5 V0 9940 V 296500 RT EEa ZF mrG ZEF 2 0 9940 96500 J mol 1 191 8kJ mol 1 mrG 0 反应能自发进行 6 27 在电池 Pt H2 g 100kPa HI 1 HI I2 S Pt 中进行如下两个反应 H2 g 100kPa I2 S 2HI 1 HI 1 2 H2 g 100kPa 1 2 I2 S HI 1 HI 15 应用表 6 7 的数据计算 25 时两个电池的E rGm 和K 0 解 1 正极 I2 2e 2I 负极 H 2 2e 2H 22 H HI I EEEEE 0 535 0 00 V 0 535 V 1 1 rm rm 18 2965000 535 kJ mol103 255 kJ mol 103255 ln 8 314298 15 1 23 10 GZFE G K RT K 1 1 r rm 9 2 0 535V 1 103 255 kJ mol51 6 kJ mol 2 51600 ln 8 314298 15 1 10 10 m E G G K RT K 6 28 写出下列电池的电池反应 利用表 6 7 的数据计算 25 时各电池反应的 rGm 和K 0 并指明各电池反应能否自发进行 1 Cd Cd 2 010 2 Cd Cl 50 Cl Cl2 g 100kPa Pt 2 Pb Pb 2 1 2 Pb Ag 1 Ag Ag 3 Zn Zn 2 00040 2 Zn Cd 2 20 2 Cd Cd 解 1 电池反应为 Cd s Cl2 g Cd 2 0 01 2Cl 0 5 CdCd ClCl 2 2 EEEEE 1 358 0 4028 V 1 7608V 2 2 CdCl 2 ln 8 314298 15 1 7608ln 0 01 0 5 V1 8378 V 296500 RT EEaa ZF 1 1 rm 296500 1 8378 kJ mol354 7 kJ mol0GZFE 能自发 16 rm 59 296500 1 7608 ln 8 314298 15 3 49 10 G K RT K 2 电池反应为 2 2 Ag AgPb Pb Pb s 2Ag 1 2AgPb 1 0 7994 0 1265 V0 9259V aa EEE 1 1 rm 2965000 9259 kJ mol178 7 kJ molGZFE 0 能自发 rm 31 178700 ln 8 314298 15 2 01 10 G K RT K 3 电池反应为 Zn Cd 2 0 2 Cd Zn2 0 0004 22 2 2 Cd CdZn Zn Zn Cd 0 4028 0 7630 V 0 3602 V ln 8 314298 150 0004 0 3602ln V0 4400 V 2965000 2 EEE a RT EE ZFa 1 1 rm 2965000 44 kJ mol84 92 kJ mol0G 能自发 rm 12 2965000 3602 ln28 045 8 314298 15 1 51 10 G K RT K 6 29 将下列反应设计成原电池 并利用表 6 7 的数据计算 25 时各电池反应的 rGm 和K 0 1 2Ag H 2 g 2Ag 2H 2 Cd Cu 2 Cd2 Cu 3 Sn 2 Pb2 Sn4 Pb 解 1 该反应可设计成电池 Pt H2 p HNO3 b1 AgNO3 b2 Ag s 17 2 2 Ag AgH H 11 rm Ag AgH H 1 rm 3 rm 27 0 7994V 2965000 7994 J mol154 28kJ mol 0 7994V 2965000 7994154 28kJ mol 154 28 10 ln 8 314298 15 1 07 10 EEE G EEE G G K RT K 2 该反应可设计成电池 22 3 213 22 Cu CuCd Cd Cd Cd NO Cu NO Cu 0 34 0 4028 V0 7428V bb EEE mrG ZFE 2 96500 0 7428 kJ mol 1 143 3 kJ mol 1 25 3 mr 1030 1 83 57 15 298314 8 103 143 ln K RT G K 3 该反应可设计成电池 242 422 1 Pb PbSn Sn 13 1 rm rm 10 Pt Sn SnPb Pb 0 12650 15 V 0 2765V 2965000 2765 J mol53 36 10 J mol 53360 ln21 53 8 314298 15 4 47 10 a EEE GZFE G K RT K 6 30 将下列反应设计成电池 1 AgCl S Ag Cl 2 AgCl S I AgI S Cl 3 H2 g HgO S Hg l H2O l 4 Fe 2 Ag Fe3 Ag 5 Cl2 g 2I I 2 S 2Cl 解 将发生氧化反应的电极放在电池左边作负极 发生还原作用的电极放在右边作 正极 写出电池表示式后必须写出电极和电池反应进行检验 18 1 Ag s Ag Ag a Cl Cl a AgCl s Ag s 负极 Ag s e Ag Ag a 正极 AgCl s e Ag s Cl Cl a 电池反应 AgCl s Ag Ag a Cl Cl a 同理 2 Ag s AgI s I I a Cl Cl a AgCl s Ag s 3 Pt H2 g OH aq HgO s Hg l 4 Pt Fe 2 2 Fe a Fe 3 3 Fe a Ag Ag a Ag s 5 I2 s I I a Cl Cl a Cl2 g Pt 6 31 电池 Pt H2 g 100kPa HCl 0 1mol kg 1 Cl 2 g 100kPa Pt 在 25 时E 1 4881V 试计算 HCl 的 解 22 Cl ClH H 1 358VEEE 22 4 HCl 4 lnln 1 8 314298 15 1 48801 358ln 296500 0 0795 0 0795 0 795 0 1 aa RTRT EEEa ZFZF a a a b 6 32 电池 Pt H2 g 100kPa 待测溶液 KCl 饱和溶液 Hg2Cl2 S Hg 25 时E 0 664V 试计算待测溶液的 pH 19 22222 222 22 22 O Cl Hg Cl s HgCl Hg Cl s HgH H H O Cl Hg Cl s HgH H Cl Hg Cl s Hg Cl Hg Cl s Hg 1 ln 0 2410V 0 0 05916 0 0 RT EEEEE Fa EE EEpH EE pH 解 查表得 0 6640 2410 7 15 59160 05916 6 33 电池 Sb Sb2O3 S 某溶液 KCl 0 1mol kg 1 Hg 2Cl2 S Hg 25 时 当某溶液为 pH 3 98 的缓冲溶液时 测得E1 0 2280V 当某溶液为待测 pH 的溶液时 测得E2 0 3451V 试计算待测溶液的 pH 解 题给电池的阳极反应为 2Sb 3H2O 1 Sb2O3 s 6H 6e E阳 2323 6 H Sb O s SbHH Sb O s Sb ln 0 05916pH VERT FaE 2223 2223 11 Cl Hg Cl s HgH Sb O s Sb 22 Cl Hg Cl s HgH Sb O s Sb 2121 0 05916pH V0 228V 0 05916pH V0 3451V 0 05916 pH pH V 0 3451 0 228 V0 1171V EEE EEE EE 由上式可得 5 963 98 0 05916 0 1171 pH V05916 0 pH 1 12 2 EE 6 34 写出下列电池的电极反应 计算 25 时的电池电动势 Pt X2 X 10 X X 0010 X X2 Pt X 表示卤素 解 负极 X 0 1 e X 2 正极 X2 e X 0 001 电极反应 X 0 1 X 0 001 ln0 1183V RT E F 0 001 0 1 6 35 浓差电池 Pb S PbSO4 S CdSO4 b1 0 2mol kg 1 0 1 CdSO4 b1 0 02mol kg 1 0 32 PbSO4 S Pb 已知两液体接界处 Cd 2 的平均迁移数为 0 37 1 写出电池反应 2 计算液体接界电势 解 1 阳极 SOPb 1 2 4 aPbSO4 s 2e 20 阴极 PbSO4 2e SOPb 2 2 4 a 电池反应 SO 1 2 4 a SO 2 2 4 a 1 1 1 2 2 2 2 0 1 0 20 02 0 320 020 0064 ab b abb t 0 37 t 1 t 0 63 E 液界 2 1 ln a a ZF RT tt 3 8 314298 150 02 0 370 63 lnV3 805 10 V 20 0064F 6 36 已知 25 时E 0 Fe 3 Fe2 0 770V E 0 Fe 3 Fe 0 036V 试计算 25 时E 0 Fe2 Fe 解法 1 根据题给数据可设计成下列电池 电池 1 Pt 1 Fe 1 Fe 1 Fe Fe 233 aaa 阳极 FeFe3 a 1 3e 阴极 3Fe3 a 1 3e 3Fe2 a 1 电池反应 Fe 2Fe3 a 1 3Fe2 a 1 1 3 Fe Fe Pt Fe Fe m 1r 323 EEFG 电池 2 Fe Fe2 a 1 Fe3 a 1 Fe 阳极 3Fe3Fe2 a 1 6e 阴极 2Fe3 a 1 6e 2Fe 电池反应 Fe 2Fe3 a 1 3Fe2 a 1 2 6 Fe Fe Fe Fe m 2r 23 EEFG 因反应 1 与反应 2 完全相同 所以 m 2r1m r GG 21 32332 2323 Fe Fe PtFe FFe F Fe FeFe FeFe Fe Pt 3 6 3 2 3 0 036 0 770 V 2 0 439V eeFeFe F EEF EE EEE 即 解法 2 每个电极的标准电极电势 实质上是以标准 H2电极为阳极 给定电极为 阴极的电池的标准电动势 Pt H2 100kPa H a 1 Fe 3 Fe 电池反应 1 5H2 100kPa Fe 3 3H a 1 Fe 1 Z 3 Fe Fe 1 3 EE FeFe FEG 1 3 3 Pt H2 100kPa H a 1 Fe 3 Fe2 Pt 电池反应 0 5H2 100kPa Fe 3 H a 1 Fe2 2 Z 1 Pt Fe Fe 2 23 EE t FEFEG P Fe Fe 22 23 式 1 式 2 可得 H2 100kPa Fe 2 2H a 1 Fe 3 213 GGG 2332 2332 Fe FeFe FeFe Fe Pt Fe Fe FeFe Fe Pt 23 3 2 3 0 0360 770 2V 0 439V Fe FEFEFE EEE 解法 3 也可由下列过程计算 Fe Fe2 E Fe3 3e 3 Fe s 1 2 Fe2 2e 322 3 2332 111222 Fe Fe PtFe Fe 333 Fe Fe 312 Fe FFe FeFe Fe Pt Z1 Z2 Z3 3 2 3 0 0360 770 2V 0 439V e GZ EFGZ EF GZ EF GGG EEE 22 6 37 已知 25 时 AgBr 的溶度积Ksp 4 88 10 13 E0 Ag Ag 0 7994V E 0 Br Br 2 1 065V 计算 25 时 1 银 溴化银电极的标准电极电势E 0 Br AgBr S Ag 2 AgBr S 的标准摩尔生成吉布斯函数 fGm 解 1 根据题给数据可通过下列电池的 E及 AgBr 的 Ksp计算银 溴化银电极的标 准电极电