物理化学课件及考试习题 试卷 答案第三次习题课(第七章 电化学).ppt

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1、 物理化学物理化学 第三次习题课第三次习题课 一、思考题一、思考题 二、计算题二、计算题 三、综合题三、综合题 2012-05-11一、思考题 1.Zn和Ag插在HCl溶液中所构成的原电池是否是可逆电池？为什么？答：不是可逆电池。因为电池充、放电时，电池反应不可逆。放电反应：Zn+2H+Zn2+H2 充电反应：2Ag+2H+2Ag+H2 2.下列两个反应设计成电池，此两个电池的E、电池反应的G及K是否相同？为什么？（1）H2(g)+1/2O2(g)H2O(l)（2）2H2(g)+O2(g)2H2O(l)答：(Pt)H2(g)|H+|O2(g)(Pt)E1=E2 ，G与K不同 因为G是与始终态有

2、关的状态函数改变值，即与反应式的写法有关。G2=2G1 又G=-RTlnK K2=（K1）2 G=-nFE E1=E2 3.已知在25时，=-0.763V,=0.337V，A可从纯水中转换出氢气，而B则不能，为什么？答：从纯水中置换出氢气，即氢电极为正极，与A（负极）组成电池，E0，电池反应自发进行；而与B组成电池，E0，不能自发进行。4、在海上航行的轮船，常用锌块镶嵌于船底四周，请说明原因。答：将电极电势更负的金属锌镶嵌在被保护金属（铁板）上，构成原电池。锌为阳极，发生溶解，而铁为阴极，得到保护。这是牺牲阳极法保护阴极。5.电解ZnCl2水溶液，两极均用铂电极，电解反应如何？若均改用锌电极，

3、结果又如何？答：Pt 阳极：析出Cl2 阴极：-0.76V,所以析出氢气 电解反应：2Cl-+2H2O H2(g)+Cl2(g)Zn 阳极：Zn溶解 阴极：，所以Zn析出 电解反应：Zn（阳极）=Zn（阴极）6.同一反应，如Cu2+Zn=Cu+Zn2+，化学反应的热效应和电池反应的热效应是否相同？为什么？答：对同一反应，化学反应的等压热效应与电池反应的热效应不相同。前者Qp=H，而后者H=G+TS=-nFE+Qr，可逆电池的热效应Qr与等压反应热效应相差电池与环境的电能传递nFE。7.已知电池Ag-AgCl(s)|HCl(m=0.01 molkg-1)|Cl2(g,p)|Pt在25时，E=1.

4、135V，如果以m=0.10 molkg-1代替m=0.01 molkg-1的HCl，电池电动势将改变多少?答：不变。因为电池反应为 Ag（s）+1/2Cl2（g）=AgCl（s）电池电动势与HCl的活度（或浓度）无关。二、计算题二、计算题 1、291K时HI溶液的极限摩尔电导为381.510-4Sm2mol-1，测得浓度为0.405moldm-3溶液的电导率为13.32Sm-1，试计算此时HI的电离常数。解：m=/c=13.32/0.405103 Sm2mol-1 =13.32/(0.405103)=328.910-4 Sm2mol-1 K=C(m)2/m(m-m)=2.1810-4 2.将

5、氢电极插入某溶液并与饱和甘汞电极组成电池：(Pt)H2(p)|H+饱和甘汞电极；298K时，测得其电池反应：1/2H2+1/2Hg2Cl2 H+Cl-+Hg rHm=-6.35104Jmol-1；电池的温度系数为4.010-4VK-1。求溶液的pH值。已知(甘汞)=0.2444 V。解：根据 =0.8290 V E=(饱和甘汞)-(H+/H2)=(饱和甘汞)+0.05915pH pH=E-(饱和甘汞)/0.05915=9.88 3、计算298K时以下反应：1/2H2(g)+AgCl(s)Ag(s)+HCl(aq)的标准平衡常数。已知：(Ag+/Ag)=0.799V；Ksp(AgCl)=1.81

6、0-10。解：(1)设计电池：Ag|Ag+Cl-|AgCl-Ag 负极反应：Ag e-Ag+正极反应：AgCl+e-Ag+Cl-电池反应：AgClAg+Cl-E=(AgCl/Ag)-(Ag+/Ag)=（2.302RT/ZF）lgK=0.05916lg(1.810-10)(AgCl/Ag)=0.2226 V 对题给的反应：lnK=F(AgCl/Ag)/RT=8.670；K=5826 4解：解：（3）=（1）-（2）得：得：故有：故有：5 将反应H2（100kPa）+I2（s）=2HI（a=1）设计成原电池，写出电池的电池符号，并计算25时该电池反应的 ；若将电池反应变为 1/2H2（100kPa

7、）+1/2I2（s）=HI，则 将如何变化？已知解：解：若若三、综合题 1 根据自行设计的电池，求298K时AgBr的标准生成自由能。已知：298K时(Ag+/Ag)=0.799V；(Br2/Br-)=1.065 V，AgBr的溶度积为Ksp=510-13。解：AgBr溶解反应：AgBrAg+Br-所构成的电池为：AgAg+Br-AgBr(s)-Ag E=RT/ZFlnK=0.05916lg510-13=-0.7277 V E=(AgBr/Ag)-(Ag+/Ag)(AgBr/Ag)=0.7277-0.799=0.0713 V AgBr生成反应为：Ag+1/2Br2AgBr所构成的电池为：Ag,

8、AgBr(s)Br-Br2,Pt E=(Br2/Br-)-(AgBr/Ag)=0.9937 V fGm=-zFE=-0.993796500 =-95890 Jmol-1 2 25时，测得电池Pt|H2(p)|H2SO4(0.01 molkg-1)|Hg2SO4(s)|Hg(l)的电动势为0.798V。已知电池在25可逆放电2F时,其电池的反应rSm=15JK-1mol-1，E（Hg2SO4/Hg）=0.615V。（1）写出电极反应和电池反应；（2）计算25时该H2SO4溶液的离子平均活度系数；（3）计算25时电池反应的rGm，rHm，Qr,m和温度系数。解：（1）负极:H2(P0)-2e-2H+正极：Hg2SO4+2e-2Hg+SO42-电池反应:H2(P0)+Hg2SO42-2Hg+SO42-(2)(3)