南京大学《物理化学》练习 第八章 可逆电池的电动势及其应用

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1. 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(pH2)+HgO(s)=Hg(l)+H2O(l)

(4) Fe2+(aFe2+)+Ag+(aAg+)=Fe3+(aFe3+)+Ag(s)(5) H2(pH2)+1/2 O2(pO2)=H2O(l)

(6) Cl2(pCl2)+2I-(aI-)=I2(s)+2Cl-(aCl-)

2. 298K时下述电池的E为1.228 VPt,H2(

)|H2SO4(0.01 mol/kg)|O2(

),Pt

已知H2O(l)的生成热 为-286.1 kJ/mol.试求:(1) 该电池的温度系数.

(2) 该电池在273 K时的电动势.该反应热在该温度区间内为常数.

3. 电池Zn(s)|ZnCl2(0.05 mol/kg)|AgCl(s)+Ag(s) 的电动势E ={1.015- 4.92×

(T/K-298)}V.试计算在298 K当电池有2 mol 电

子的电量输 出时,电池反应的ΔrGm, ΔrHm, ΔrSm和此过程的可逆热效应QR.

4. 一个可逆电动势为1.07 V的原电池,在恒温槽中恒温至293 K.当此电池短路时(即直接发生化学反应,不作电功),有1000 C的电量通过.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体系时总的熵变化.如果要分别求算恒温槽和电池的熵变化,还需何种数据?

5. 试为下述反应设计一电池

Cd(s)+I2(s)=Cd2+(aCd2+=1.0)+2I-(aI-=1.0) 求电池在298K时的 ,反应的

和平衡常数

.如将反应写成 1/2 Cd(s)+1/2

,

和

,以此

I2(s)=1/2 Cd2+(aCd2+=1)+I-(aI-=1) 再计算了解反应方程式的写法对这些数值的影响.

6. 列式表示下列两组标准电极电势

之间的关系.

7. 试设计一个电池,使其中进行下述反应 Fe2+(aFe2+)+ Ag+(aAg+) =Ag(s)+Fe3+(aFe3+) (1) 写出电池的表示式.

(2) 计算上述电池反应在298K,反应进度ξ为1 mol 的平衡常数 .(3) 如将过量磨细的银粉加到浓度为0.05 mol/kg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)

8. 试设计合适的电池判断在298K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?(空气中氧的分压为0.21×

).如果

在溶液中加入大量的CN-,情况又怎样? 已知 [Ag(CN)2]- + e- -> Ag(s)+2CN-

9. 在298K时,分别用金属Fe和Cd插入下述溶液中,组成电池,是判断何种金属首先被氧化?

(1)溶液中含Fe2+和Cd2+离子的浓度都是0.1 mol/kg

=-0.31V

(2)溶液中含 Fe2+为0.1 mol/kg,而Cd2+为0.0036 mol/kg.

10. 在298K时,试从标准生成吉布斯自由能计算下述电池的电动势 Ag(s)+AgCl(s)|NaCl(a=1)|Hg2Cl2(s)+Hg(l) 已知AgCl(s) 和Hg2Cl2(s)的标准生成吉布斯自由能分别为-109.57和-210.35 kJ/mol.

11. 根据下列在298K和 压.

(1) 下述电池的 Pt,H2((2) H2(

=0.9265 V

下的数据,计算HgO(s)在该温度时的离解

)|NaOH(a=1)|HgO(s)+Hg(l))+1/2O2(

)=H2O(l)

=-285.85kJ*mol-1

(3) 298K时下列物质的摩尔熵值

化合物 HgO(s)O2(g) H2O(l)Hg(l) H2(g)

/J/(K·mol) 73.22 205.170.0877.4 130.7

12. 298K时,10 mol/kg和6 mol/kg的HCl水溶液中HCl的分压为560和18.7Pa,试计算下述两电池的电动势的差值.(Pt)H2( (Pt)H2(

13. 在298K时,测得下述电池的E为0.695V,

Zn(s)|Zn2+(aZn2+=0.01)|H+(aH+=0.02)|H2(pH2),Pt 通入H2(g)时,液面上总压为100.5 kPa,这时水的饱和蒸汽压为3.20kPa,并已知液接电势为-0.030V,求Zn电极的

14. 已知298K时 2H2O(g) = 2H2(g)+O2(g) 反应的平衡常数为9.7×

,这时H2O的饱和蒸汽压为3200Pa,试求298K时下述电池的

(Zn2+,Zn). 设氢气为理想气体.

)|HCl(10 mol/kg)|Cl2( )|HCl(6 mol/kg)|Cl2(

)(Pt))(Pt)

电动势E. Pt,H2(

)|H2SO4(0.01 mol/kg)|O2(

),Pt

(298K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E的精确值,所以可通过上法来计算E值)