最新电动势习题解答 [汇编整理]

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1、第九章习题解答 1 写出下列电池中各电极上的反应和电池反应 1 Pt H2 2H p HCl a Cl2 2 Cl p Pt 2 Pt H2 2 H p H H a Ag Ag a Ag s 3 Ag s AgI s I I a Cl Cl a AgCl s Ag s 4 Pb s PbSO4 s 2 4 SO 2 4 SO a Cu 2 Cu a Cu s 5 Pt H2 2 H p NaOH a HgO s Hg l 6 Pt H2 2H p H aq Sb2O3 s Sb s 7 Pt Fe3 a1 Fe2 a2 A g Ag a Ag s 8 Na Hg aam Na Na a OH

2、OH a HgO s Hg l 解 1 1 负极H2 2 H p 2e 2H H a 正极Cl2 2 Cl p 2e 2Cl Cl a 电池反应H2 2H p Cl2 2Cl p 2HCl a 2 负极H2 2 H p 2e 2H H a 正极2 Ag Ag a 2e 2 Ag s 电池反应H2 2H p 2 Ag Ag a 2 Ag s 2H H a 3 负极Ag s I I a e AgI s 正极AgCl s e Ag s Cl Cl a 电池反应AgCl s I I a AgI s Cl Cl a 4 负极Pb s 2 4 SO 2 4 SO a 2e PbSO 4 s 正极Cu 2

3、Cu a 2e Cu s 电池反应Pb s 2 4 SO 2 4 SO a Cu 2 Cu a PbSO4 s Cu s 5 负极H2 2H p 2OH OH a 2e 2H 2O l 正极HgO s H2O l 2e 2OH OH a Hg l 电池反应H2 2 H p HgO s Hg l H2O l 6 负极3 H2 2 H p 6e 6H aq 正极Sb2O3 s 6H aq 6e 2Sb s 3H 2O l 电池反应Sb2O3 s 3 H2 2 H p 2Sb s 3H2O l 7 负极Fe 2 a2 e Fe3 a1 正极Ag Ag a e Ag s 电池反应Ag Ag a Fe

4、2 a2 Ag s Fe3 a1 8 负极2Na Hg aam 2e 2Na Na a 2Hg l 正极HgO s H2O l 2e Hg l 2OH OH a 电池反应2Na Hg aam HgO s H2O l 3Hg l 2Na Na a 2OH OH a 2 试将下述化学反应设计成电池 1 AgCl s Ag aAg Cl aCl 2 AgCl s I aI AgI s Cl aCl 3 H2 2 H p HgO s Hg l H2O l 4 Fe2 2 Fe a Ag aAg Fe3 3 Fe a Ag s 5 2H2 2 H p O2 2 O p 2H2O l 6 Cl2 2 Cl

5、 p 2I aI I2 s 2Cl aCl 7 H2O l H aH OH aOH 8 Mg s 1 2 O2 g H2O l Mg OH 2 s 9 Pb s HgO s Hg l PbO s 10 Sn2 2 Sn a Tl3 3 Tl a Sn 4 4 Sn a Tl Tl a 解先设计成电池 然后写出电池反应验证 1 Ag s Ag aAg Cl aCl AgCl s Ag s 2 Ag s AgI s I aI Cl aCl AgCl s Ag s 3 Pt H2 g OH aOH HgO s Hg l 4 Pt Fe 3 3 Fe a Fe 2 2 Fe a Ag aAg Ag s

6、 5 Pt H2 g H aH O 2 g Pt 6 Pt I2 s I aI Cl aCl Cl 2 g Pt 7 Pt H2 g H aH OH aOH H 2 g Pt 负极反应 H2 g 2H aH 2e 正极反应 2H2O l 2e H2 g 2OH aOH 电池反应 2H2O l 2H aH 2OH aOH 8 Mg s Mg 2 aMg2 OH aOH O 2 g Pt 负极反应 Mg s Mg2 aMg2 2e 正极反应 1 2 O2 g H2O l 2e 2OH aOH 电池反应 Mg s 1 2 O2 g H2O l Mg 2 aMg2 2OH aOH 9 Pb s PbO

7、 s H aH HgO s Hg l 负极反应 Pb s H2O l PbO s 2H aH 2e 正极反应 HgO s 2H aH 2e Hg l H2O l 电池反应 Pb s HgO s PbO s Hg l 10 Pt Sn 2 2 Sn a Sn 4 4 Sn a Tl 3 3 Tl a Tl Tl a Pt 负极反应 Sn2 2 Sn a Sn 4 4 Sn a 2e 正极反应 Tl3 3 Tl a 2e Tl Tl a 电池反应 Sn2 2 Sn a Tl3 3 Tl a Sn 4 4 Sn a Tl Tl a 3 从饱和韦斯顿电池的电动势与温度的关系式 试求在 当电池产生2mo

8、l 电子的电量时 电池反应的 mrG mrH 和 mrS 已知该关系式为 E V 解 先求 T 时电池的电动势 E V 再求 T 时电池电动势的温度系数 15175 100 5 15 29315 298 105 921005 4 KVKV T E p 接下来可求 mrG mrH 和 mrS mrG zFE 2 96500C mol 1 mol 1 mrS zF p T E 2 96500C mol 1 10 5V K 1 k 1 mol 1 mrmrmr STGH mol 1 k 1 mol 1 mol 1 4 298K 时下述电池的E为 Pt H2 p H2SO4 kg 1 O2 p Pt

9、已知水的生成热 1 2 H O 286 1 fm HlkJ mol 试求 1 该电池的温度系数 2 该电池在273K 时的电动势 设反应热在该温度区间内为常数 解上述电池的电池反应为 H2 p 1 2 O2 p H2O l p 由此可知 水的标准摩尔生成热就是上述电池反应的焓变 即 rmfm p E HHzFEzFT T 1 1 41 1 286 11 228 8 54 10 2 96500 298298 fm p HEEkJ molV V K TzFTTC molKK 2 由吉布斯 亥姆霍兹公式 2 T H T TG p 将 G zFE带入 得 2 T H T TE zF p 因反应热在该温

10、度区间内为常数 故将此式积分得 211 1 2 2 11 TT H T E T E zF mr 将 T1 298K T2 273K E1 z 2 F 96500C mol 1 1 2 H O 286 1 fm HlkJ mol 带入上式可计算得E2 5 电池 Zn s ZnCl2 kg 1 AgCl s Ag s 的电动势E V 试计算在298K 当电池有 2mol 电子的电量输出时 电池反 应的 mrG mrH 和 mr S以及此过程的可逆热效应 mR Q 解当 T 298K 时 E V p TE 10 4V K 1 所以 mrG zFE 2 96500C mol 1 mol 1 mr S

11、zF p T E 2 96500C mol 1 10 4V K 1 k 1 mol 1 mrmrmr STGH mol 1 298K k 1 mol 1 mol 1 mrmR STQ 298K k 1 mol 1 mol 1 9 试为下述反应设计一电池 Cd s I2 s Cd 2 0 12 Cd a 2I 0 1 I a 求电池在298K 时的 E 反应的 rm G 和平衡常数 a K 如将反应写成 2 1 Cd s 2 1 I2 s 2 1 Cd 2 0 1 2 Cd a I 0 1 I a 再计算 E rm G 和 a K 以此了解反应方程式的写法对这些数值的影响 解在 反 应 方 程

12、式 中Cd 被 氧 化 成Cd 2 应 为 负 极 I2 被 还 原 成I 应 为 正 极 设 计 的 电 池 为 Cd s Cd 2 0 12 Cd a I 0 1 I a I2 s Pt 其电极和电池反应为 负极Cd s 2e Cd2 2 Cd a 正极I2 s 2e 2I I a 电池反应Cd s I2 s Cd 2 2 Cd a 2I I a 电 池 反 应 和 所 给 的 化 学 反 应 一 致 说 明 所 设 计 的 电 池 是 正 确 的 查 标 准 电 极 电 势 表 2 CdCd 2 II 所以 E 2 II 2 CdCd rm G zFE 2 96500C mol 1 mo

13、l 1 1 11 181100 ln73 096 8 314 298 rm a GJ mol K RTJ KmolK 31 5 5610 a K 当反应式的各项系数均缩小至原来的二分之一时 E 是强度性质 数值不变 rm G 是容量性质 数值缩小至原来的 二分之一 即 rm G 2 2 1 rm G 1 mol 1 平衡常数则以指数形式减少 1 2 2 1 aa KK 1015 11 列式表示下列两组标准电极电势 之间的关系 1 Fe 3 3e Fe s Fe2 2e Fe s Fe3 e Fe2 2 Sn 4 4e Sn s Sn2 2e Sn s Sn4 2e Sn2 解利用状态函数法 由

14、各电极反应的吉布斯函数变化间的关系给出各电极反应的标准电极电势 之间的关系 1 Fe3 3e Fe s 1 rm G 3FE Fe 3 Fe Fe 2 2e Fe s 2 rm G 2FE Fe 2 Fe Fe 3 e Fe2 3 rm G FE Fe 3 Fe2 1 rm G 2 rm G 3 rm G 3FE Fe 3 Fe 2FE Fe2 Fe FE Fe3 Fe2 得E Fe 3 Fe2 3E Fe3 Fe 2E Fe2 Fe 2 Sn4 4e Sn s 1 rm G 4FE Sn 4 Sn Sn 2 2e Sn s 2 rm G 2FE Sn 2 Sn Sn4 2e Sn2 3 rm

15、 G 2FE Sn 4 Sn2 1 rm G 2 rm G 3 rm G 得4E Sn 4 Sn 2E Sn2 Sn 2E Sn 4 Sn2 即E Sn4 Sn 2 2E Sn4 Sn E Sn2 Sn 13 试设计一个电池 使其进行下述反应 Fe 2 2 Fe a Ag Ag a Ag s Fe 3 3 Fe a 1 写出电池的表示式 2 计算上述电池反应在298K 反应进度为 1mol 时的平衡常数 a K 3 若将过量磨细的银粉加到浓度为 kg 1的 Fe NO3 3溶液中 求当反应达平衡后 Ag 的浓度为多少 设活度 系数均等于1 解 1 在反应式中Fe2 氧化成 Ag 还原成 Ag

16、s 故设计成的电池为 Pt Fe 3 Fe2 Ag Ag s 查标准电极电势表 AgAg 32 FeFe 所以 2 E AgAg 32 FeFe 1 11 1 0 0281 96500 ln1 0945 8 314 298 a zFEVC mol K RTJ KmolK 2 988 a K 3 设平衡时Ag 的浓度为x mol kg 1 Fe 2 2 Fe a Ag Ag a Ag s Fe 3 3 Fe a t 0 0 0 kg 1 t tex x mol kg 1 1 2 0 05 2 988 a x mol kgm K x m 解得 x 即平衡时Ag 的浓度为 kg 1 26 计算 298K 时下述电池的电动势E Pb s PbCl2 s HCl kg 1 H2 p Pt 已知 2 PbPb 298K时 PbCl2 s 在水中饱和溶液的浓度为mol kg 1 设活度系数均等于 1 解电池负极Pb s 2Cl Cl a 2e PbCl 2 s 电池正极2H H a 2e H2 2H a 电池反应Pb s 2Cl Cl a 2H H a H2 2 H a PbCl2 s 2 22 2