第九章可逆电池的电动势及其应用(共43页).doc

《第九章可逆电池的电动势及其应用(共43页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第九章可逆电池的电动势及其应用(共43页).doc（43页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选优质文档-倾情为你奉上第九章 可逆电池的电动势及其应用【复习题】【1】可逆电极有哪些主要类型？每种类型试举一例，并写出该电极的还原反应，对于气体电极和氧化还原电极在书写电极表示式时应注意什么问题？【答】可逆电极主要有三类：A.第一类电极：由金属浸在含有该金属离子的溶液中组成。如锌电极 属于第一类电极的除了金属电极外，还有气体电极（比如氢电极、氧电极和卤素电极）和汞齐电极等。B. 第二类电极：包括难溶盐电极和难溶氧化物电极难溶盐电极：由金属表面覆盖一薄层该金属的难溶盐，然后浸在含有该难溶盐的负离子的溶液中组成。例如甘汞电极 难溶氧化物电极：由金属表面覆盖一薄层该金属的难溶氧化物，然后浸在含有

2、H+或OH-离子的溶液中组成。例如汞-氧化汞电极 C.第三类电极：叫氧化还原电极。由惰性金属（如铂片）插入含有某种离子的不同氧化态溶液中构成的电极。例如 对于气体电极和氧化还原电极在书写电极表示式时应注意：要有惰性金属作为导体，惰性金属只传导电子，不发生化学变化。【2】什么叫电池的电动势？用伏特表测得的电池的端电压与电池的电动势是否相同？为何在测电动势时要用对消法？【答】（1）电池的电动势是原电池组成相间的各界面上所产生的电势差的代数和。（2）用伏特表测得的电池的端电压与电池的电动势不相同，当把伏特表与电池接通后，必须有适量的电流通过才能使伏特表显示，这样有电流通过时原电池不再可逆，另外电池本

3、身有内阻。（3）使用对消法可以使电动势测定在无电流的情况下进行，各物质的活度保持不变，使外阻很大而内阻可以忽略不计，这时UE。【3】为什么Weston标准电池的负极采用含Cd的质量分数约为0.040.12的Cd-Hg齐时，标准电池都有稳定的电动势值？试用Cd-Hg的二元相图说明，标准电池的电动势会随温度而变化吗？【答】在Cd-Hg的二元相图上含有12%Cd的Cd-Hg合金在共晶点附近，有比较低的熔点。【4】用书面表示电池时有那些通用符号？为什么电极电势有正有负？用实验能测到负的电动势吗？【答】（1）用书面表示电池时通用符号有：用单垂线“|”表示不同的相界面；用双垂线“|”表示盐桥。（2）因为电

4、极电势是以标准氢电极为零点的相对电极电势，所以还原性大于氢气时，电极电势就小于0，还原性小于氢气时，电极电势就大于0。实验测得的电动势均为正值，当电动势为负值时，实际电池的正负极应该对换。【5】电极电势是否就是电极表面与电解质溶液之间的电势差？单个电极的电势能否测量？如何用Nernst公式计算电极的还原电势？【答】（1）电极电势不是否就是电极表面与电解质溶液之间的电势差，而是电极与标准氢电极之间的电势差。（2）单个电极的电势不能测量，而要把待测电极与标准电极组成电池，测得的电动势就是待测电极与标准电极的电极电势的差，即可求出待测电极的电极电势。（3）用Nernst公式计算电极电势 【6】如果规

5、定标准氢电极的电极电势为1.0V，则各电极的还原电极电势将如何变化？电池的电动势将如何变化？【答】如果规定标准氢电极的电极电势为1.0V，各电极的还原电极电势将的值都增加1V，电池的电动势的值不变。【7】在公式中，是否表示该电池各物都处于标准态时，电池反应的Gibbs自由能变化值？【答】在公式中，表示该电池各物都处于标准态时，电池反应的Gibbs自由能变化值。【8】有哪些求算标准电动势的方法？在公式中，是否是电池反应达平衡时的电动势？是否是电池中各物都处于标准态时的平衡常数？【答】（1）求算标准电动势的方法有A. 法 B. 法 C. 法（2） 在公式中，不是电池反应达平衡时的电动势，是该电池各

6、物都处于标准态时，电池的电动势。（3）不一定是电池中各物都处于标准态时的平衡常数，而是在一定温度下的平衡常数。【9】联系电化学与热力学的主要公式是什么？电化学中能用实验测定哪些数据？如何用电动势法测定下述各热力学数据？试写出所设计的电池，应测的数据及计算公式。（1）的标准摩尔生成Gibbs自由能；（2）的离子积常数；（3）的溶度积常数；（4）反应的标准摩尔反应焓变；（5）稀的HCl水溶液中，HCl的平均活度因子；（6）的标准摩尔生成焓和分解压；（7）反应的标准平衡常数；（8）醋酸的解离平衡常数。【答】 联系电化学与热力学的主要公式是；在电化学中能用实验测定的数据有电动势和电动势的温度系数；（1

7、）的标准摩尔生成Gibbs自由能；设计电池：测定298K时的电动势E，然后根据计算。（2）的离子积常数；设计电池：测定298K时的电动势，然后根据计算。（3）的溶度积常数；设计电池：测定298K时的电动势，然后根据计算出然后由和表中查到的求出最后根据 计算。（4）反应的标准摩尔反应焓变；设计电池：测定298K和303K下的电动势E1和E2，根据和 得：（5）稀的HCl水溶液中，HCl的平均活度因子；设计电池：测定298K下的电动势E，根据其中可通过查表或通过极稀HCl溶液的E获得，这样就可以计算出给定浓度下的。（6）的标准摩尔生成焓和分解压；设计电池：测定298K和303K下的电动势E1和E2

8、，根据和 得：根据 和查表求得计算 （7）反应的标准平衡常数；设计电池：测定值，根据公式 计算。（8）醋酸的解离平衡常数。设计电池为：测定E值，根据求出，当HAC很稀时，求得后根据解离前后的HAC、AC-、H+的关系可求出醋酸的解离平衡常数。【10】当组成电极的气体为非理想气体时，公式是否成立？Nernst公式能否使用？其电动势应如何计算？【答】当组成电极的气体为非理想气体时，公式仍成立。但Nernst公式不能直接使用，应该用逸度代替各气体的分压进行计算。【11】什么叫液接电势？用盐桥能否完全消除液接电势？【答】在双液电池的两种电解质溶液的交界处，不用盐桥，则由于电解质溶液不同，或虽然电解质溶

9、液相同而浓度不同，也会产生电势差，这就是液接电势。用盐桥可以防止两种液体直接接触以免产生液接电势，从液接电势的公式知，只有时，Ej=0，而与完全相同的电解质是很难找到的，所以盐桥不能完全除液接电势只能使Ej接近零。【12】根据公式，如果为负值，则表示化学反应的等压热效应一部分转变成电功（），而余下部分仍以热的形式放出因为所以（3）电极为正极，（1）电极为负极，电池表示式为：电池反应： 同理（2）与（3）组成的自发电池中（3）电极为正极，（2）电极为负极，电池表示式为： 电池反应： 【11】列式表示下列两组标准电极电势之间的关系。（1），（2）， ，【解】 （1） 因为=-，则即： （2）同理，

10、有【12】298K时，已知如下电池的标准电动势（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】 （1）负极：正极：电池反应：（2） 由于是1-1价型， 所以 =0.4086V（3）由 所以 【13】试设计一个电池，使其中进行下述反应（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时的标准平衡常数。（3）若将过量磨细的银粉加到浓度为0.05molkg-1的Fe(NO3)3溶液中，求当反应达平衡后，Ag+的浓度为多少？（设活度因子均等于1）【解】 （1）（2）（3）设平衡后Ag+的浓度为 x x=0.0438molkg-1

11、即Ag+=0.0438molkg-1【14】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？（空气中氧气分压为21kPa）。如果在溶液中加入大量的CN-，情况又怎样？已知： 【解】 银在空气中如果会被氧化时，反应为将其设计成电池为：负极反应： 正极反应：电池反应：=0.047V电动势E大于零，电池是自发的，说明Ag在碱性溶液中，会被空气中的氧气氧化，但趋势不大，开始生成的Ag2O 覆盖在Ag的表面，阻止Ag进一步被腐蚀。当加入大量的CN-以后。负极反应为由于该反应的，代入电动势E的计算公式所得的E值一定会比原来的大的多，所以这样反应的趋势大，这时Ag被氧化

12、成，而不是Ag2O.【15】在298K时，分别用金属Fe和Cd插入下述溶液中，组成电池。试判断何种金属首先被氧化？（1）溶液中含Fe2+和Cd2+的活度都是0.1。（2）溶液中含Fe2+的活度都是0.1，而Cd2+的活度都是0.0036【解】（1）假设组成的电池为那么电极和电池反应为：负极反应：正极反应：电极反应： =0.04V可见E0，电池是自发的，说明金属Fe首先被氧化。（2）假设组成的电池同（1） =-0.00267V可见E0说明电池放电时吸热。【32】在298K时，有电池，已知当HI浓度时,E=0.97V;当,E=0.41V;电极的标准电极电势为。试求：（1）HI溶液浓度为时的平均离子

13、活度因子；（2）的活度积常数。【解】 （1）负极反应 正极反应 电池反应 当解得：（2）得：将反应设计成电池：9.7490.10-21【33】有电池，电池中HNO3的浓度均为，在291K时，维持的情况下，Qgg(奥格)对该电池进行了一系列测定，求得电动势的平均值为0.029V。试根据这些数据确定亚汞离子在溶液中是以还是形式存在。【解】 设亚汞离子在溶液中是以形式存在，则电极和电池反应为：负极反应 正极反应 电池反应 得： n=2可见亚汞离子在溶液中是以形式存在。【34】298K时测定下述电池的电动势：玻璃电极|pH缓冲溶液|饱和甘汞电极当所用缓冲溶液的pH=4.00时，测得电池的电动势为0.1

14、120V。若换用另一缓冲溶液重测电动势，得E=0.3865V。试求该缓冲溶液的pH。当电池中换用pH=2.50的缓冲溶液时，计算电池的电动势E。【解】 根据 得：E=0.0233V【35】用电动势法测定丁酸的解离常数。在298K时安排如下电池：其中HA代表丁酸，NaA为丁酸钠，实验数据如下：E/V0.007170.006870.007060.633870.012730.012200.012540.619220.015150.014530.014930.61501试求反应的平衡常数。设活度因子均为1。【解】 电池的电极和电池反应为负极反应 正极反应 电池反应 将第一组数据代入得：即：由于 0 0

15、平衡时 =1.49510-5同理将第二、三组数据代入，求的，再求三者平均值得【36】298K时，下述电池的实验数据如表所示：0.005000.011660.018330.02833E/V1.049831.027831.015971.00444试求298K时水的离子积常数。设活度因子均为1。【解】 负极反应 正极反应 电池反应 将第一组数据代入得：同理将第二、三、四组数据代入得：、【37】 在 298K时，有下列两个电池：（1）（2）已知HCl乙醇溶液的浓度分别为：，两电池电动势分别为E1=0.0822V,E2=0.0577V.试求：（1）在两种HCl的乙醇溶液中离子平均活度因子的比值；（2）H

16、+在 HCl乙醇溶液中的迁移树;(3) H+和Cl-的无限稀释离子摩尔电导率和的值。【解】 （1）对电池（1）：负极：正极：负极： 正极： 电池反应：即：得：=0.495（2）对电池（2）负极：正极： 电池反应：=0.0411V而即 得：=0.702（3）【38】已知298K时100kPa时C（石墨）的标准摩尔燃烧焓为。如将C（石墨）的燃烧反应安排成燃料电池则能量的利用率将大大提高，也防止了热电厂用煤直接发电所造成的能源浪费和环境污染。试根据一些热力学数据计算该燃料电池的电动势。已知这些物质的标准摩尔熵为：物质C（石墨，s）CO2（g）O2(g)5.74213.74205.14【解】 电池反应

17、为 并已知 【39】在298K时，下述电池的电动势E=0.1519V，并已知下列物质的标准摩尔生成焓：物质AgI（s）Ag+I-61.84105.58-55.94试求：（1）当电池可逆输出1mol电子的电荷量时，试计算Q，We(膨胀功)，Wf（电功）和电池反应的，和的值各为多少？ （2）如果让电池短路，不作电功，则在发生同样的反应时上述各函数的变量又为多少？【解】 负极： 正极： 电池反应：（1） （2）所有状态函数的变量均保持不变，只是 【40】已知水的离子积常数在293K和303K时分别为：，。试求：（1）在298K和标准压力时，中和反应的和的值（设与温度的关系可以忽略）。（2）298K时OH-的标准摩尔生成Gibss自由能的值。已知下述电池的标准电动势：并已知反应的。【解】（1） （2）所给电池的电池反应为 （1） 已知 （2） （3） （1）+（2）+（3）得 （4） 因为，所以 专心-专注-专业