物理化学傅献彩下册第五版课后习题答案.doc

1、物理化学傅献彩下册第五版课后习题答案第九章可逆电池的电动势及其应用L写出下列电池中各电极的反应和电池反应.(DPtl 乩) IHC1Q) IQ* (归)I Pti(2)Pt|Hz3% )|H+ Q/ XI Ag+ Qz* 浦Ag(s"(3)Ag(s) | Agl(s)|r (at) | CT Qcr ) | AgCKs) | Ag(s)t(4)Pb(s) IPbSO4 (s) ISOJ") | Cu2* (02+ ) Cu(s)f(5)Pt I Hz (帆)I NaOHQ) HgO(s)| Hg(l) >(6)Pt| H式户均 ) IH+(叫)iSbzQ (s) |S

2、b(s)： Pt IFJ+ Qi) ,FJ+ 5)II Ag*)|Ag(s)i (8)Na(Hg)(atfm)|Na+ (2 ) | OFT - | HgO(s)| Hg(l).解：(1)负极 H2(，h2)-2HFqh+)+2L正极。2（、）+2-一 2c（3-）电池反应 H式p均）+C1式-2HCKaq）.(2)负极 H2(Ph2)*2H+Qh+ )+2e-正极 2Ag+(3 )+2b一>2Ag(s)电池反应 H2( p% )+2Ag* (0+)-2Ag(s)+2H+Qn+). (3)负极 Ag(s)+I- (ar )*AgI(s)+e-正极 AgCKs)+eAgfsJ+Cl (3-

3、)电池反应 AgCl(s)+F( ar )-AgKs)+Cr (aa- ).(4)负极 Pb(s)+SC«Q弼- )>PbSO4(s)+2e-正极 Ci?+(oq+ ) + 2e*Cu(s)电池反应 Pb(s)+Cu”(aa?)+ 8天-(a- )-PbSOJs)+Cu(s).(5)负极 修(小)+20叱(硒1- )2HzO+2e-正极 HgO+修0(1)+2广一。吟叫)+Hg电池反应 Hz( pH2)+HgO(s)=Hg(l) + H2O(l).(6)负极3H2 (饵)一6FT Q/ ) + 6b正极 SbzCMsJ + GH+QH，)+6e>2Sb(s)+3H2O(l

4、)电池反应 3Hz( PH+Sfls)-2Sb(s)+3H2O<lh(7)负极 F百+储 2)-Fe(ai) + e正极 Ag* (dAf )+eAg(s)电池反应 FeAQzl + Ag+ QaJ)一FeA(a】)+Ag(s).(8)负极 ZNaCHgXam)-2Na (a )+2Hg(D + 2e-正极 HgO(s) + H2()(l)+2e-Hg(D+2OH(aoH-)电池反应 2Na(Hg)(a)4-HgO(s)-FH20( 1)=Na+Q0，>+2OH-(咐-)+3Hg.2 .试将下述化学反应设计成电池.(DAgCKs)_Ag+)H-Cr(aa- )f(2)AgCl(s)

5、+r (ar )-Agl(s) =-HCr (aa- >i3 3) H?(网)+ HgO( s)Hg(l) + H2O(1)；(GFe2* (。小+ ) +Ag+ Ma*+F* (即3+ ) +Ag(s)i(5)2H式/>. )+5<% >-2H：O(l)i<6)Ck(A)+2r(ar )-L(3)+2C(3- >iHzOiHFa* )+OH-(皿- )i(8)Mg(s)+4C(8) + H2O(1)-Mg(OH>t(s)；Ct(9)Pb(s) + HgO(S)Hg(l) + PbCXs)i(lO)Sn (a )+1T*Qb3, )-Sn-Q5+ )+

6、Tr(a ).解:设计电池Ag(s)I Ag+ (叽* ) II cr (<ta- )I AgCKs)IAg(s) (2)Ag(s)| Agl(s) |F Ur)II。一(g一 )| AgCl(s) | AgCs) (3)Pt| H, 0均)|«T Qoh- ) I HgO(s) | Hg(l) (4)Pt|F 5" ) .Fe1* (a© )| Ag+ Qa甘)lAg(s) (5)Pt| Hz (g) IH- Q (g) I Pt(6)1：(5>|r(ar)| CT(aa-)ICl：(g) | Pt3.从饱和Weston电池的电动势与温度的关系式,试

7、求在298. 15 K,当电池可逆地产生2 mol电子的电荷量时,电池反应的AeGm.dHm,和&&.已知该关系为E/V=1.018 45-4.05X10-s(r/K-293.15)-9. 5XlQ-7(T/K-293. 15)1解：由E的关系式求出(等),再求出298.15 K时E的值. 因为 2drGm = -zEFjaHm=ZXa+T 借)=-4.O5X1OT2X9. 5X10-7 x (丁一293. 15)V KT当丁 =298.15 K 时，(含)=-5,0X10-5V* K-lE= 1.01815-4. 05X10T(298. 15293. 15) 9. 5X10-

8、7(298.15293.15>2 = 1.018 VrSra = sF(aE/aD=2X965OO(-5.OXlO)J - K'1 moL=-9.65JKTmoL 4Gm = -zEF=-2X 96500X1. 018 J mol-1 =-196. 5 kJ moLdHm = -nEF+丁nF(等)=zXGw4-T 4& = -196. 5 kJ moL +298.15X(-9.65 J K l mor1) = -199.4 kJ mor14 . 298 K时,下述电池的电动势为L 228 V, PtlHMpJHzSO4g 01 mol- kgT)|02()|Pt已知修0

9、(1)的标准摩尔生成焙为H-(H2OJ) = -285. 83 kJmoL.试求:(D该电池的温度系数，(2)该电池在273 K时的电动势.设反应给在该温度区间内为常数.解:(1)电池反应,负极 Hz(p)2H'(qh+2b正极 H2O(l)+-Oz(/>e)+2e-2OH(ooh-)电池反应 H2(r)+yQ2(/>>)= H2O<l)eGm = - zFE= -2 X 96500X1. 228 J - mor1 =-237.004 kJ mol"1AHm = ArGm+T 其中 &几=，F(粕，4s =4G0 = - 286.瑟/7.004

10、 = 一口4. 75 J * mol-1/密=d&_-164.75 3T)P zF -2X96500= -8. 54X10- V- K-l 4 Hm = - xFE+zFT(券),不随温度变化zE=一T=273 K 时，E= 273 ( 8. 54X KT，= lt 249 v.5 .电池 Zn(s>|ZnClz(0.05 mol * kg-1)I AgCKs)I Ag(s)的电动势与温度的关系为E/V= 1. 015-4, 92X ICT1 ( T/K)-298试计算在298 K当电池有2 mol电子的电荷量输出时,电池反应的和此过程的可逆热效夜6.解：298 K时有2 moi

11、电子的电荷量输出E= 1. 015-4. 92X 10-4<298-298) = 1. 015 VG- tEF= - 2X96500X1. 015=-195, 9 kJ mor1=2X96500X(-4.92X10T) = -95.0 J moP1 K-1& Hm =&6. + 丁fSm = -195>9 kJ mor1+298X(-95. 0) JXmor1 = -224. 21 kJ moL可逆热效应为 3。= 丁 &&=298 K (-95. OJ mol1 Kf) = -28.31 kJ moL6.在298 K时.电池Hg(D|H&C

12、l(s)|HCIQ)|02(")|Pis)的电动势为L092 V.温度系数为9.427XIO-V，K1(1)写出有2个电子得失的电极反应和电池的净反应;(2)计算与该电池反应相应的&Ge及可逆热效应Q.若只有1个电子得失，则这些值又等于多少?(3)计算在相同的温度和压力下,与2个电子得失的电池净反应相同的然化学方程式的热效应.解：(1)在298 K时负极 2Hg 一>HfeCl2(s)+2e-正极 Cl： (p)+2b2Cr (a)电池反应 2Hg(D+Ch(")-H&C12(s)+2CS).(2) ZV= - zFE= - 2 X 9S500 X1.

13、 092 - -210. 756 kJ - moL 4sm = zF(等)=2X96500X9. 427X107=181. 94 J moL K1eHm =AeGm + T 4sm= (-210. 756X10»+(81.94X298)156. 54 kJ - mol*1Q(=T- =298X181.94 J - mor1 =54. 22 kJ moL 若只有一个电子，则所求的值变为原来的1/2.(3)若在相同温度压力下热化学方程式的热效应为 d =, Wm = -156. 54 kJ mol"17 . 一个可逆电动势为L 70 V的原电池,在恒温槽中恒温至293 K.当些

14、电池短路时(即直接发生化学反应,不作电功),相当于有1000 C的电荷依通过.假定电池中发生的反应与可逆放电时的反应相同，试求以此电池和恒温槽都看作系统时总的嫡变.如果要分别求算恒温槽和电池的靖变,还需何种数据?解:电池发生的反应与可逆放电时的反应相同.系统的 =Wj = - nEF= -(nF)E=-Q E= + 1000 L 70= h 7X1O3 JQ=AHmAS(槽)一华体系的& H=AG+T&S=0 但王斗崎猾J"若要分别求培变还需知道电池反应的培变.8 .分别写出下列电池的电极反应、电池反应,列出电动势E的计算公式,并计算电池的标准电动势R 设活度因子均为

15、1,气体为理想气体.所需的标准电极从电极电势表中查阅.(l)Pt|Ht()|KOH(0.1 md-kgT)|Ob8lPt,(2)Pt|H2()|H2SO<(0.1 mol kgr)IQ(")|Pu(3)Ag(s)|AgI(5)|r (aD II Ag+(W)|Ag(s)；(4)Pt|Sn"(3)II TF+.T1F即十)|Pt：(5) Hg(l) | HgCX s) | KC)H(O, 5 mol kg1) | K(Hg) Se = 1>.解：负极 3Hz3)+OH-(o«r)HzCKD+L正极-jOz(p-)+yH2O(l)4-e-PHFooh-)电

16、池反应-yH2O(l)电动势E=£-粘("-)=r 1aHz 町，£=心|均。一例.|%，(2)负板3Hz() 一 H+(aH+)+e- 乙正极 十口+比储川汁广一十%。) 电池反应 十3)+%3>-yH2O(l)E=£ 二曲|叫0强心叫AgKsfAg(s)(3)负极 Ag(s)+r (ar) 正极 Ag，(q/)+ei电池反应 AgFaY )+r (ar )-AgKs)E=£一容 InF 以、+ ar£=祗+'一佻z-ySn4 (。媪+ )+e-(4)负极)正极 3T+ )+e3丁(an+ ) 乙乙电池反应(2+ )+

17、丁严储靖斗)-yTI+(an4什+旷(g+ )E=£号“F a十 ai?+ )£?=加+" +*+#+.(5)负极 jHg(D+OH-(aoH- >*)HgO(s)+Jh20(1)+屋正极 K+<奴+H-Hg(l)+e"*K«HgCaK) nn电池反应(1+一 ) Wn+OH- Caoc )+!C 5+ >-yHgCXs)+HCXD+f RFfe(也)e=,+H,、9tao,kOH 9.试为下述反应设计一电池Cd(s)+I2(s>Cd2* (ac )+2厂(行)求电池在298 K时的标潴电动势E*,反应的和标准平衡常数K

18、：.如将电池反应写成 /01(§)+11式号)-计(的十)+(a> 再计算k,4 al和k：,比较两者的结果，并说明为什么.解:设计电池还原 负极 Cd(s)/)+2锐化正极&(s)+2e-一 2Q厂)电池反应 Cd(s)+h(s)-Cd2<ac/->+2P(ar >£ =如出尸心=0. 5355-(-0.4029)=0. 9384 Vd« = -zE*F=-2X96500X0. 9384 = -181.11 kJ moLlnKj =73,0958dGm_ -18L11X10, RT -& 314X298K： = 5. 56

19、X12.电池反应式写成/Cd(s)+ h(s>十中*(生产)+F(ar )£不变 43=h 90.56kJmoLJKi2)= (Kin)i=7.46X10u.W. 298 K时，已知如下三个电极的反应及标潴还原电极电势，如将电极(1)与(3)和(2)与(3)分别组成 自发电池(设活度均为D清写出电池的书面表示式写出电池反应式并计算电池的标准电动势.(DFe2+ (a#* )+2eTFe(s) AgCKs)+CW)+2Ag(s)+Cl-(acr) 2Cr (aa-)(Fe2" | Fe)= -0. 440 V?<pe(Cr| AgCl|A«)=0. 22

20、23 Vf<pe(Ck|Cr ) = 1.3583 V.解：自发反应E>0,电极电势高的做正极电极(1)的电极电势V电极(2)的电极电势.(2)为正极.电池反应负极 *1-FeCs)(4f/* )+e-正极 AgCKs)+e-Ag(s)+Cr(aa-)总的电池反应 1AgeAg(s)+4Fe2，(af)+ )+Cl (3-)电池表达式 Fe(s)|Fe2(aO|Cr(aa-)|Ag(s)+AgCl(5)£?=g-旧=0. 2223-( -0. 440)=0.6623 V.同理(2)与(3)组成的自发电池(3)为正极负极 Ag(s)+Cr (aa- )AgCl(s)+e*正

21、极-yCk(p*)-FeYT"(acr )电池反应 Ag(s)+yCh</>*)AgCKs)设计电池为 Ag(s) + AgCKs)|Cr(ac!- )|CI2(p*)|Pt£* =曲10- 一徜- i7a4 = (L 3583-0, 2223)=1.136 V.11.列式表示下列两组标准电极电势于之间的关系.Fb" +e"Fe2Sn"+2e_-犷. Fe" +3广Fe(s)»Fe2" +2ed Fe(s)(2)Sn- +4e-Sn(s),Sn2 +2e=Sn(s),科：Fe" 4-3e =F

22、eCs)Fe" +2e*Fe(s)W 一AX或(2) = d3 A5(D = -3,小，|1 F;d缢=一”££为该电极与标准H2电极组成的电池的电势£=巾一0:&6 = .nFg4«(2) = 一2，广岛F工45 =83(1)7(% =-3/尸，陞 * F(2pp iFe F) =-1/3+%2+ F/亦+ifF+ = 3,>.一2号#卬(2)Sn+4e-Sn(s)Sn?+ + 2e- -Sn( s)Sn4' +2e -Sn241dg(l) = 4褐廿|& F3(2= -2内2+旧 F&«(3)

23、=区小。)75(2)同样AGm=?F或AGm(3) =-4娼，+向 F-2内2,描 F)二信？+ 4* =2n-|SnK2+|Sn】2. 298 K时，已知如下电池的标准电动势£=0.2680 V：Pt|H2(Ae)| HCKO. 08 mol kg_1,力=0. 809) | HfcCl2(s)| Hg(l)(1)写出电极反应和电池反应.(2)计算该电池的电动势.(3)计算甘汞电极的标准电极电势.解：(D 负极 Hz(") - 2H+Qh+ )+2e-正极 Hg2Cl2(s) + 2e-»2Hg+2C(acr )总电极反应 H2(") + Hg2Cl(

24、s)-2H" (aH- )4-2Hg(l) + 2Cr (an-).(2)E =£一祭In(。二/产-金= £ - Mg(°08X0. 809尸=0. 4O9 v /x yoDuv(3曲.021Hl期二叫 =”21Hg = £=0. 268 V>13.试设计一个电池,使其中进行下述反应Fe2') + Agf Qn*)5=Ag(s)H-Fe3 (aFe3*)(D写出电池的表示式.(2)计算上述电池反应在298 K、反应进度为1 mol时的标淮平衡常数K：.(3)若将过量磨细的银粉加到浓度为0.05 mol - kgT的Fe(NQ&g

25、t;3溶液中,求当反应达平衡后.Ag*的 浓度为多少？(设活度因子均等于1，)解:(1)电池表示式为 Pt|FFQDJV+(&)H AgFQlAg.(2)平衡常数InK：z£?F"rTlnK： =1X(0. 7991 0. 771) 96500298X8.314= 1.094K：=2. 988.(3)已知 Ag(§)+FeH-Ag' + Fe开始0.0500平衡0.05a aa塔飞泰=西：尸=(2.988尸a=4. 417X103 mol kg .14.试设计合适的电池判断在298 K时,将金属银插在碱溶液中,在通常的空气中银是否会被氧化?(空气中

26、辄气分压为21 kPa).如果在溶液中加入大量的CN-,情况又怎样？已知,rAg(CN)2 Ag(s) -f- 2CN-解:设计电池<p = 0. 31 V.Ag(s)+A&(Xs)|OH-<«OH->IQ(Z)|Pt 电池反应 2Ag(s)+4Qz(M )-AfeCXs)负极 2Ag(§) + 201- )>Ag2O(s)4-H:O(l) + 2e-正极 十”(g ) + H2O(l)+2e*-2OFT (qoh)E cOjiow30oloh - (0. 4010. 344) V=0.057 V_n& 314X2981s v-0-0

27、57 V- 2X96500 ,n(0-21) tV=0. 047 V>0&Gm = -zFEV0电池是自发的,在空气中碱性条件下Ag能被氧化成氧化根.加入CV后,电池变为Ag(s) | Ag(CN)2- ,CN- (3一 )| OFT (0»- ) I 皂(外)I Pt负极 2Ag+4CN-(刖-)-*2Ag(CN)z- +2e-正极35(曲)+H2O(1)+2L-2OH" (ooh-) 电池反应:2Ag(s) + 4CN-(aar)+302(也)+ 匕0。) =2Ag(CN仃+2OH-Qoh- )电动势E=E*累In点一第In(ooh- )2(Ag(CN)2

28、r )2(aor )4匚 RT. 1 RT.(呐一汽小心为厂),E=5210H-2pln-gpin(尔_)<n inl (n n1 RTJe >(Ag(CN)2：r> =0. 401 -一0. 31)-0. 01 In(ac )40. 701Qoh- >(Ag(CN仃)2(w »(OOH-)2(Ag(CN)2)2故In<0大量CN一存在.OCl很大而西阳-与广都很小小一 YE>0. 701此时电池电动势大于不加大量CN离子时的电池电动势.E=R?* E越正K：越大反应的趋势越大.所以,加入CN 一后,Ag氧化成Ag（CN）2 r.15.在298 K

29、时,分别用金属Fe和Cd插入下述溶液，组成电池.试判断何种金属首先被氧化?（D溶液中含Fe2+和Cd2+的活度是0.1.（2）溶液中含Fe2+的活度是0.1，而含Cd2+的活度是0. 0036.解：（1）0=如+中=-0-4029 V磔=存）+r = -0. 4402 V布>d，以，为正极设计电池 Fe(s)|Fe2+(即尹),3,(3, )|Cd(s)负极 Fe(s)TeK (。产+)+2L正极 CcFFM )+2e-Cd电池反应 Fe(s)+C<F*( )RKO + FKaFJ，)=Wia/Jf= -0.4029+0. 4402-8段第攀nl =0. 0383 V>0 G

30、m = - zEF<Q电池反应能发生首先Fe(s)被氧化成Fe8+.E=御器 = -0. 0044 V<0dGm>0反应不能发生，而其逆反应可以发生.Cd首先被啊化成8+16.在298 K时，有电池:人或680(。|冲。(叫)田汝。2(3)母虱1).已知化合物的标准生成6上依.自由能分别为,aS(AgCLs) - 109. 79 kJ mol1 Q,(HfcCh >s)=210, 75 kJ mo|T试写出该电 池的电极和电池反应，并计算电池的电动势.AgCl( s)+<THgCI)+Cr(a<v )解：负极 Ag(s)+Cr(&：r) 正极十H&a

31、mp;Q式电池反应 Ag(s>+4HfcCl2(s)AgCUs) + HgU) MXGH - GS.fAgChs) -= -109. 79十 X(-210. 75)W=-4. 415 kJ mol '标准态下£=。= 一呼=笔蕊黑=°.04575 V17.根据下列在298 K和标准压力下的热力学数据计算HgO(s)在该温度时的解离压.已知:电池史|乩('2)1014(加田鼠1)的标准电动势？=0.9265 V；(2)反应 H4G+3金-0<1)的 &抽=-285. 83 kJ moL i M(3)298 K时,下去为各物质的标准摩尔炳值化

32、合物HgCXs)Q(g)Hg(l)H?(g)R/(J , K1 mor1)70. 29205.169. 9177.41130.7解项极 H (。均 )+2(汨- G30r )-2HQ+25正极 HzO+HgO(s)+2联一>Hg(l)+2OH-(aoH >电池反应 Hz ()+ HgO( s)-Hg( 1) + HzOC Da« = -2?F=(-2X96500X0. 9265) = -178. 84 kJ moP1H2(g)” (g)-H2O(1)ArG« = A<H« T d& = 69, 91-130. 7一(205. 1) = -

33、 163, 34 J K-1 mor143 = (-285. 83X103-298. (-163.34) = -237. 15 kJ mor'一式得Hg(X s)- Hg(l)+yO(g)6 f G= -178. 81 + 237. 15=58. 34 kJ moLIn K'=辫1 =券器标=-23. 547IX 1O. U 1 i A 270K=5. 94X10-11(»)'=£94x10-11M=3. 575X10-” Pa.18.在273-318 K的温度范围内，下述电池的电动势与温度的关系可由所列公式表示,(1 >Cu(3)|C出(Xs

34、) | Na()H(aq)|Hg()(s)| Hg(l>E/mV=461. 7-0. 144(T/K-298> + l. 4X10-4 CT/K-298):<2)Pt(s)|H2(pa)|NaOH(aq) |Hg(Ks)| Hg(I).E/mV=925. 65-0. 2948(T/K-298+4. 9X KT" T/K-298)?已知&HX(H2O,D = -28583 kJ - moP1 G" (H2Od) = -237. 13 kJ moL 试分别计算 HgO(s)和 C出(Ms)在298 K时的和AH的值.M:Qi(s>|CutO<

35、;8)|NaOH(aq)|Hg(Xs)|Hg(l)(D的电池反应为负极 2Cu(s)+2OH-(aq)<U2CXs)+H2O(l)+2e-正极 HgOs) + HzO(D+2e-Hg(D+2()H*(aq)电池反应 2Cu(s) + Hg()(s) Cus0(s) + Hg(l)（2）的电池反应为:负极 H2(X)+2OH (aq)"H式XD + 2L电池反应正极 Hg(Xs) + H2()(l) + 2e-Hg(l)+2OH-(aq)Hg()(s) + H2(p*)Hr(1) + H2(X1)在298 K时的电池电动势分别为Ei =461. 7-0. 114(7一298) +

36、 L 4X10-，(丁一298尸 mV=461.7 mVE2 = 925. 65 mVdg(D =-mE-0"617X96500X2=-89. 11 kJ moL(2) =- - zEt F=Q. 92565X 96500 X 2= -178. 65 kJ moL在 298 K 时 &£()=之F(左),=2X96500X(-0. M4>X10f = -27. 792 J mol*1&SU1) =叫弹)* = 2X96500X(-0.2948)X10T = -56. 896 J K， mol1 dHm(D = dGm(D+T = -89. 11X103

37、 J mor1+298X(-27. 792 J K maP1)97. 39 kJ moLHm(2) = Gm(2>+T d&(2)=-178. 65 X 103 + (- 56. 896) X 298= -195.61 kJ - mor1已知H2 0(1)d«<3> = -237. 13 kJ moL& Hi - 28s. 85 kJ mor1得 Hg( K s)- Hg(l)+得(% ()MAa(4) = -3G(Hg().g)=d«(2)46(3)故 a3(HgO.s) = &g(3)-43(2)- -237. 13+178.

38、65=-58. 48 kJ moL&HUHgO.，)=dH：(3)-2H：U2)= -285. 83 + 195. 61 = -90. 22 kJ mor1同样(D+一得 2Cu+JOr3)=CsCXs)&«(CgO.s) = dGUD-&«2)+&G(3)89.11-(-178. G5)+(-237.13)147.59 kJ moP1&总9 出 O.s)=AH；UD-dH"2)+AHi(3)= -97.39-(-195. 6D+( -285. 83)= 187.61 kJ moL19.有电池) |OH-(ooH-)|Q(&

39、quot;)|Pt,在298 K时，巳期俄电池的池准电动势 £*=0. 40 V, AGUH?O,D = -237J3 kJ moP1.试计算这时 H2O(l>=H )+OFT (*)的离 子积常数K：的值.解，负极 H?()一2IT(ch+)+ 2-正极 H2CXl)+4(Pe)+2e-一)电池反应 H2() + HzO(I) + 4Oi(»)=2H+Qx+ )+2OH-Qoh-)而 Hz(")+4"()=乩0&G：(D = -zEF=-2X96500X0.4-77.2 kJ mol-1&6出=人6(凡0.1) = -237. 1

40、3 kJ mor1一得 H2O(1) = H (a, )+OFT )45(3)2=80. 0 kJ moi 1ArG&(2)_237. 13-77. 21r1K. = 一 等朴)=一 鬻: = - 32, 2897K Lo« 014 A 4y0K： = K = 9. 5X10-1.20.有电池 Zn(s) |ZnClz(， = 0. 006 mol kg1)| HgCUCs) | Hg(D.巳知在 298 K 时的电动势 E=L227 V,Debye - Hiickel 极限公式中的常数 A = 0. 509(mo! kg7 )T .试求：(D电极反应和电池的净反应,(2)电

41、池的标准电动势。(要考虑力的影响)；(3)按电池反应有2个电子得失当反应进度为1 mol时的4a.解：负极 Zn。一 Zn-(3L)+2e-正械 H&Clzs) + 2e-2Hg<l) + 2Cr (aa-)电池净反应 Zn(s) + Hg2cb(s)+2CQcr )+2Hg(l) 在 m=Q. 005 mol - kg7 的 ZnCl2 溶液中I=5ySmB43=y(22+F)X0.005=0.0125 mol - kg-1lgy±= - A|z+ z_ IVI=0.5O9X|2| 700125 =-Oe 1138 =0. 7695其中国h=mg ,一=£*

42、 +1. 227 VRTE=?+；lna 玄曲一£* =1.227 V一啜镰泮山4 (0. OO5)3(O. 7695)3=1. 227+0. 196=1. 423 V当有2 moi电子得失如上的电池反应进度为1 mol时rGi = -zFP = -2X96500X1. 423=-274. 64 kJ -TnoP1.2】.写出下列浓差电池的电池反应，并计算在298 K时的电动势.(DPtl H2(g.200 kPa) IH, Q*)IH2(g. 100 kPa) | PtIPt|H2 5)|H+(aH-=0.0D | H+(0H*.LO.D|%>>”PhPt|Qz(g,】

43、OO kPa) IClF&r )|Cb(g.200 kPa)|Pt|(4)Pt|Cb(X>ICl' (aa-,i=0.1) | Cl-(ocr,w=0.01)|d5)|Pt3(5)Zn(s)|Zn2>(a/=0. 004) | Zn" q2nx 二二。02) | Zn(s)；(6)Pb(s) | PbSCX (s) |Sa" (ai =0. 01) |(a2 = 0. 001 > |PbSO4 (s) 1 Pb(s).解:浓差电池由浓度之间的差异造成的电池电动势两电极标准电势相等e=o(D负极 H2(200 kPa)+2b正极 2H+ Qh

44、+ ) + 2e"Ha(1000 kPa)电池反应 H式200 kPa)-匕(100 kPa)E 一强需一喂翳山品。 008匹(2)负极 H2(p>2H-(s)+2e-正极 2H*Qz) + 2e-H2<pe) 电池反应2H*(如>2H+(fl!)pRT. / ai / , 8. 314X298t z0.01J_A«F (a2 ) -96500X 2 n ( 0.1 )0,0591 V,负极 2Q-(r)-CkdOO kPa)+2k正极 Cb (200 kPa) +25-2C()电池反应 Cl2 (200 kPa)Cl2 (100 kPa)E= -飘黑 =

45、 -2X0，n l=0- 0089 V.(4)负极 2C(a】)>C12 (/>)+2C正极 CMp)+2e-2Cr (a2)电池反应 2Cr (a,)2Cr (a2)但一第n管)；一姿X298 In 揩=0.0591.(5)负极 Zn(s)(a, )+2广正极 Zn2> (az>+2e Zn(s)电池反应 Zn2+(a2)一"2nH (a) = -L31£j 0004 O2O7 q 2X96500 皿 o. 02 U-V4U/(6) 负极 Pb(s)+SOj-(a】)一 PBSOJ6+2L 正极 PbSO, (s)+2e- -Pb(s)+SCX (

46、a2) 电池反应 SCX(g)=SCT(s)与黑=0.0296 V.KJ 1口 RTi , /-298X8.314.E= 一孑立。2、)一 一一2X96500 ln22. 298 K时,有下述电池，Ag(s)|AgCl(s)|KCl(O. 5 mol - kg-3) | KCIC0.05 mol - kg)| AgCI(s)| Ag(s)已知该电池的实测电动势力为0.0536 V.在(X 5 mol kgf的KCI溶液中力值公别为0. 649和0. 812.计算。一的迁移数.4：电池 负极 Ag(s)+Cl (ml )AgCI(s)+e 正极 AgCI(s)+e Ag(s)+Ci"

47、(m?) 电池反应ci (m： )cr (磔)离子由高浓度向低浓度迁移电动势为浓差电势瓦与液接电势之和8.314X298965000,05X0,8120. 5X0. 649=0. 05336 VE, = E- E< = (0.0536-0.05336) =0. 00024 V由液接电势的计算公式£产(“一£-厚屈。“卬)=。一2，埠1水。"/)=0.00024 V解得 J =0.499&注:迁移过程的自由变化必 为，+RTlnax* +/- RTlnacj- /aa- -nEFK«活度由QK个离子由不同浓度变化引起自由能的变化“ -Oct

48、my±3 =3- m yt而u+i- = l得出E = (r+ + f- )ln(ai/d2).23.常用的铅蓄电池可表示为Pb(s)|PbSC)4(s)lH2SO<(m=1.0 mol kg)|PbS(X(s)|PbSOJPb(s)已知在。60c的温度区内,电动势E与温度的关系式为E/V=L 917 37+56.1X10T（c）+，08X>2在25c时，电池的P = 2.O41 V,试计算这时电解质溶液H2SO4（m=1.0mol 履一'）的平均活度因子九.解:铅蓄电池表示式为3Pb(s)|PbSK)<(s)|H,SO4(m=L0)|PbS(iJs)|PH

49、)i>(s)|Pb(s)负极 S(中(0助-)+Pb(s)"bSO (s>+2e-正极 PbO，(s) + 4H(aH* )+SO，(a讷)+2k一>PbSOJs) + H2(Xl)电池反应 Pb(C + PM%(s)+4H+(aH+)+2SC)5 (a- ) = 2PbSC)<(s)4-2H?(Xt)E= P塔In 7、J 中zF (ax十)(agoj-)酸性溶液 ar =/> m/ =7* * 2ma4=/- m 寸=Y- m7±=(rir 7au5-)>E一卧依.2mh_ 不E=E* 4m2 m)2在 298 K 时.E=L 918

50、8 VE=E*+&98* . 4w2 析=1.9188 Vi oi_8314X298i .JL 9188-2. 041荻而一“力In4yi 4. 760y士 =0. 129. 24.在298 K和100 kPa时,试求电极Pt|&CT SOT的标准电极电势.已知(1)1 mol N&&CX 5H2CXs)溶于大量水中.AH： =46. 735 kJ , moL:(2)1 mol N&36 5H2(Xs)溶于过量的 If 离子溶液中.'孤=28. 786 kJ mor1 ,(3)1 mol h(s)溶于过量的离干溶液中，Hi, =3. 431 kJ

51、 moL ,(4)Pt|I：(s)|r=0, 535 VF(5)各物质在298 K时的标准摩尔炳为&OTSJJFrl2(s)SL/(J-K - mor1) | 33.47146.0105. 9116,7解:")的化学反应式为 N%&Q 5HzO=2NJ+S20T+5H2。2N&$(% 5HzO+If =3r+4W+S10r+10HzO b+rir一一2得2工窗+l2ZP+StOj-的转移电子数为2 把两电极组成电池Pt|StO!-.SiOi- ii rihlPt负极 2820r(叫)一&or(aq)+2b电池反应正极 h (s> + 2e-21

52、(aq)28（乂一（叫）+ Iz（s）-2（aq）+&a（叫）= (28. 786-3. 431-2X46. 735) = -68.115 kJ moL炳变为 zXS(4) = ESi = 105. 9X2+146-33. 47X2-116. 7=174. 16 J mor1 - K-1 BJuG*(4) = H(4)-TArS(4)= -68. 115X1O3-298X174. 16=-12O. 01 kJ mol- 电池电动势为 £一二4)=嗡然要=。.6218 V二内4一*-=稿一£ = 0. 535-0. 6218=-0. 0868 V.25.已知298 K

53、时，反应2H?O（g）2Hz（g）+U® 的平衡常数为9. 7X 10川，这时HQ的饱和 蒸气为3200 Pa,试求298 K时下述电池的电动势EPt|Hi（X）IHtSa（0.01 md kgT）|Q»）1Pt（298 K时的平衡常数是根据高温下的数据间接求出的.由于氧电极上的电极反应不易达到平衡，不能 测出电动势E的精确值,所以可通过上法来计算E值.）解：负极 2Hz3）-MHFaH-）+4e-Q(p)+4HFnH+ )+4(T-2H2O(i)电池反应2H2(")+Q(尸>2H2(X1)高温水分解的方程式为2HzO(G=2 Hz (g) +Q (k)此计

54、其需设计过程如下,2H：(/>*)+Qz( pe>"G2H2O(D /dGe(2)”2HzCXg,P*)ArGm ,Gm2 H式乂区/小”)2 H2。/,力 wo)dGnl(l) = dGni(2)+dGm(3) + dGni(4) +Gm(5) =A 6( 2) + & Gm (3 )+0+0&G<2)=RTlnK：fGm(3) = nR71n 号-:.&Ge (1) =R71nK.+械 Th 缪=8.314X2981n9. 7X10-1 +2X8.314X298ln 啬鞋= 473. 58 kJ mol 14G.-473. 584X965

55、00=1. 227 V.26,计算298 K时下述电池的电动势E；Pb(s) IPbCb(s) | HCKO.01 mol - kg*1) | H2(10kPa)|Pt(s)已知/(Pb2* |Pb) = -O-126 V,该温度下PbCbCs)在水中饱和溶液的浓度为0. 039 mol - kg-1 (用Debye-Hackel极限公式求活度因子后再计算电动势).解：负极 Pb(s)+2Cr(aa-)-PbCl2(s)+2e-正极 2H'(an+)+2e-H2 ()电池反应 PM§)+2FT(aH，)4-2Cr(aa- )-H2(/>h2 )+PbCl2(s)(1)

56、电池的一极为氢电极，需求出祗12 HQ-的电极电势,与的"g组成电池.设计电池 Pb(s)|Pb"(QR>)|： Cr (aa- >|PbCl2(s)+Pb(s)负极 Pb(s)-)+2广正极 PbCl2(s)+2e-Pb(s)+2C(3-)电池反应 PbCl2<s>-Pb*)+C(oa-)讲十而一PbCI2溶液的浓度为0. 039 mol kgT离 F强度为 1=3£切=于由(22 +尸)= 2. 5 m=0< 0975 mol kglgy± = - O.5O9X| z* 之一 |a=-0.509X2 /0T0975=-0

57、. 3179 Y±=0. 481 Y+，如一 =>一 RTE= §和吩m:。E= 6cl2 Fb(a冰2 h = 廿二第nS48D。瞅4一。. 1353 V曲】?gia=E+西2 睁=-0.1353+(-0. 126) = -0.2613 V电池反应(1)的电池电动势为七=曲"一苗02ga 祭1不同样计算出0.01 molkgT的HC1的离子强度为力1="号mnH=m=0. 01 mol kglgyt = -0. 5091/ 之一|4= -o. 509X 7001 = -0. 0509 "*110 kPa广一8,314X298,10L 325 kPaE一西 h,件q za 2X96500 n (0. 01)2(0. 01)=0-(-0, 2613)-0. 2067=0,0546 V.27.有如下电池Cu(s) |CuAcr(O. 1 mol