大学物理化学8-电化学课后习题及答案

1、电化学课后习题、是非题以下各题中的表达是否正确？正确的在题后括号内画“V，错误的画“X：1、用能斯特公式算得电池的电动势为负值，表示此电池反响的方向是朝正向进行。 2、电池 Zn (s)| ZnCl 2(b=0.002 mol kg 1,=1.0) | AgCI(s) | Ag(s)，其反响为:2AgCI(s)+Zn(s)=2Ag(s)+ ZnCI 2(b=0.002 mol kg 1,=1.0)所以，其电动势的计算公式为：Emf=EmfRT Ina(ZnCl2) =Emf-RT x 1.0)()。2F2F3、 标准电极电势的数据就是每个电极双电层的电势差。4、 电池反响的电动势Emf与指定电

2、池反响计量方程式的书写无关，而电池反响的热力 学函数变rGm等那么与指定电池反响计量方程式的书写有关。5、 锌、银两金属片同时插入HCl水溶液中，所构成的电池是可逆电池。二、选择题选择正确答案的编号，填在各题之后的括号内：1、 原电池在定温定压可逆的条件下放电时，其在过程中与环境交换的热量为：。(A) rHm；(B)零；(C)T rSm；(D) rGm。2、电池 Hg(l) | Zn (a | Zn SO4(a2)| Zn (a3) | Hg(l)的电动势： 丨。(A)仅与a1, a3有关，与a2无关；(B)仅与a1, a2有关，与a3无关；(C)仅与 a2, a3有关，与 a1无关；(D)与

3、a1, a2, a3均无关。3、在 25C时，电池 Pb(Hg)(a1)|Pb(NO3)2(aq)|Pb(Hg) (a2)中 a1 a2,那么其电动势 E：。(A) 0；(B) 0；(C)=0 ；(D)无法确定三、填空题在以下各小题中的 处填上答案：1、 Ag(s)|AgNO 3 b1=0.01 mol kg 1, 1| AgNO3 b2=0.01 mol kg 1, 2 |Ag(s)在25C时的电动势Emf=。2、假设某电池反响电动势的温度系数(占尹)p 0，那么该电池可逆放电时的反响热QrrSm。选择填入 0,0,或=0四、综合题习题1写出以下原电池的电极反响和电池反响：(i) Pt 1

4、H 2p 丨丨 HCl(a) 1 AgCl(s) | Ag(s)(ii) Pt | H 2 p| NaOH(a) | O2(p ) | Pt习题2将以下化学反响设计成原电池，并以电池图式表示:(i) Z n(s) + H 2 SO4 aq)H 2 (p)+Z nSO4 aq)(ii) Pb(s)+HgO(s)Hg(l)+PbO(s)(iii) Ag + a+1 aAgI(s)习题3计算化学电池：Zn(s) | Zn2+| Cu2+a| Cu(s)在25C时的电动势。习题4有一原电池 Ag (s) | AgCl(s) | Cl a=1|Cu2+ a| Cu(s)。1写出上述原电池的反响式；2计算

5、该原电池在 25C时的电动势Emf ；325C时，原电池反响的吉布斯函数变 rG m和标准平衡常数 K各为多少？：E (Cu2+, E (AgCl (s) |Ag (s) |Cl ) =0.2223 V。习题5下，电池：Pt (s)| H2(g , p ) | HCl b(HCl) =0.08 mol kg 1, ±=0.809 | Hg 2CI2G) | Hg(l) 的标准电动势 Emf = 0.2680 V，计算电池电动势及甘汞电极的标准电极电势E (Cl |Hg2Cl2|Hg)。习题6电池 Zn(s)|ZnCl2(b=0.555 mol kg1)|AgCI(s)|Ag(s)，测

6、得 25C时电动势 Emf。：E (Zn2+|Zn) = , E (Cl |AgCl|Ag) = 0.2223 V。写出电极及电池反响得失电子数为 求上述反响的标准平衡常数 K ;求溶液ZnCl 2的平均离子活度因子123习题725C时，电池2；Pt(s)|H2(p )|HCl(0.1molkg 1)|AgCI(s)|Ag(s)的电动势为,的2求金属银在1mol kg 1 HCl溶液中产生H2的平衡压力。1求反响 出© p )+2AgCl(s)=2Ag+2H +2Cl ，在25 C的标准平衡常数。 0.1mol kg 1 HClE Ag(s)|AgCl(s)|Cl=0.2223V ,

7、 25C时 1mol kg 1 HCl 的 -。 习题8原电池 Pt | H2(p ) | H2SO4(b=0.01mol kg 1) | O2(p ) | Pt在时的 Emf=1.229 V，液态水的 fH m (298K) = 285.84 kJ mol 1,求该电池电动势的温度系数及时的电动势设在此温度范围内厶rHm为常数。电化学课后习题一、是非题1、(X ) 2、( X ) 3、(X ) 4、(V) 5、(X )二、选择题1、 C2、 A3、 A三、填空题1、0.0535 V2、 >0_0四、综合题习题1解(i) 阳极(负极)：1/2H2p宀H+ aH + e-(氧化，失电子)阴

8、极(正极)：AgCI(s)+e Ag(s)+CI:aC复原，得电子 电池反响：1/2H 2p+ AgCl(s) t Ag(s)+H + : a(H +):+ c a(C):(ii) 阳极(负极):H 2 (g, p )+2OH a(OH)mo+2 e (氧化，失电子)阴极(正极)：1/202 (g, p)+ H 20 (l) + 2e-2OH : a(OH)复原，得电子 电池反响：H 2 g, p+1 /2O 2g, pH 2 O (l)习题2解:设计方法是将氧化反响的物质作为负极，放在原电池图式的左边；起复原反响的物 质作为正极，放在原电池图式的右边。(i) 在该化学反响中发生氧化反响的是Z

9、n( s)，即2+ Zn(s)tZn (a)+2 e而发生复原反响的是 H十，即2H +(a) +2 eh 2 (g)根据上述规定，此原电池图式为：Zn(s) I ZnSO4 aq| H 2SO 4 aq| H 2(g) | Pt(ii) 该反响中有关元素之价态有变化。HgO和Hg, PbO和Pb构成的电极均为难溶氧化物电极，且均对OH 离子可逆，可共用一个溶液。发生氧化反响的是Pb,即Pb(s)+2OH tPbO(s)+H 20 (l)+2e 发生复原反响的是 HgO,即 HgO(s)+H 2 O (l) + 2 et Hg(l)+2OH (a)根据上述规定，此原电池图式为：Pb(s) |

10、PbO(s) | O H aq| HgO(s) | Hg(l)(iii) 该反响中有关元素的价态无变化。由产物中有AgI和反响物中有来看，对应的电极为Ag(s)丨Agl(s)丨1 (a),电极反响为Ag(s)+I (a) AgI(s)+e。此电极反响与所给电池反响 之差为：+ Ag (a) +1(a) tAgIAg+I t AgI+e Ag + (a) t Ag e即所对应的电极为 Ag | Ag +。此原电池图式为：Ag(s) | AgI(s) |I (a) II Ag (a) | Ag(s)习题3解 采用方法(ii)来计算，首先写出左、右两电极的复原反响：左: Zn2+a+2etzn(s)

11、右：Cu2+a+2eTCu(s)由电极反响的能斯特方程有：E(左极，复原)E (Zn2 |Zn) RTlnZFa(Zn2 )E(右极，复原)E (Cu2 Cu) 巴In1ZF a(Cu2 )由表 10-4查得 E Zn2+ | Zn= 0。7626V , E Cu 2+ | Cu=0.3402V，代入数据, 可算得：E(左极，复原)E(右极，复原)因此，Emf= E右极，复原E(左极，复原)习题4题解采用方法(i)可算得同样的结果。1电池及电极反响：2Ag(s) + 2Cl (a=1)= 2AgCI(s) + 2eCu2+(a=0.01)+2e= Cu(s)2Ag+2Cl (a=1) + Cu

12、 2+(a=0.01)= 2AgCl(s) + Cur、0.0591612Emf-lg 2 V 0.05875VL 2 a12 0.013 rG m= zFEmf= 2 X 96485 X 0.05875 J mol1= 11.337 kJ mol 1 r GmzFEmfRT In K2 96485 (0.34020.2223)ln KzFEmF/RT9.17828.314 298.153K 9.68 10导引(i)写出电池的电极反响和电池反响是该题求解首要步骤，它的正确与否将直 接影响下一步的计算，因此必须熟练掌握各类电极及电池反响式的写法。(ii)能斯特方程是本章的重点内容之一，也是考研试

13、题的热点之一，是必须掌握的内容。习题5题解电极及电池反响:负极：H2gT 2H+2e正极：Hg2Cl2 s+2et 2 Hg1+2Cl电池反响：H2 g+ Hg 2Cl2 s=2HCl+2 Hg IEmf0.05916 用2(HCI) a2Hg(l)、 Emflg()2P(H2)/pa(HCI)Va(HCl)=a ± (b + ± b )2 X 0.809)2 X 10 3Emf=0.4087 VEmf=E (Cl | Hg2Cl2|Hg) E (H+|H2|Pt)=E (Cl | Hg2Cl2|Hg)E (Cl | Hg2Cl2|Hg) = Emf= 0.268 V导引解

14、此题的几个关键点是：(i)正确写出电极反响及电池反响式；(ii) 列出电池反响的能斯特方程；(iii) 知道 p(H2)/p = p (H2)/p =1, aHg(l)=1 ;(iv) HCl 为 1 1 型电解质，a(HCl) = a 2= ( b/b )2；(v) 应用Emf =E (右，复原)一E (左，复原);(vi) E H+(a=1)|H2(p )=0。习题6题解1(+) Zn(s)t Zn 2+(a)+2e()2AgCI(s)+2e 2AgCI(s)+ 2CI Zn(s) + 2AgCl(s) = ZnCl 2 b=0.555mol g 1+2Ag(s)(2) lg KzFEmf

15、2 0.2223 ( 0.763)2.303 RT0.05916K 2.067 1033EmfEmfRTIn a(ZnCI2)2FEmf4(吕)3 32F bEmf°059% 4&)3b3lgEmf 0.02958lg4b)3 3lg b1b 3lg4()3 b0.380.4077Emf Emf3 0.029581lg4 0.5553 098蓉竺333 0.029580.02958导引应用电池电动势Emf的测定求取电解质的离子平均活度±是电池电动势测定的重要应用之一，也是本章重点内容。 此题的关键是掌握电解质的活度与离子平均活度因子及质量摩尔浓度的关系，即 a(Z

16、nCI2) 4(-匕)3 3b习题7题解RT22 EmfEmf RTlnaH 沧 ClERTln=E X 0.798)2VE mf lnK = z E mf F/ (RT)_ 2 96485 0.2223=8.314 298.15K X 107(2) K = a (H+)2 a (Cl ) 2 / p(H2)/ p =(轄b)4 / p(H2) / p 即X 107 = (I X 0.809)4 / p(H2)/ p p(H2x 10-6 kPa导引此题2的关键是掌握 K的表达式，即K = a (H+)2 a (Cl -) 2 / p(H2)/ p 习题8题解电池反响：H2(p )+(1/2)O 2(p )=H 2O -1 = 237160J mol-1285 840 kJ mol 1285840 ( 237160) q /J K(l) rG m=一 2X 96485X J m