物理化學傅獻彩下冊第五版課后習題答案.doc

1、物理化學傅獻彩下冊第五版課后習題答案第九章可逆電池的電動勢及其應(yīng)用L寫出下列電池中各電極的反應(yīng)和電池反應(yīng).(DPtl 乩) IHC1Q) IQ* (歸)I Pti(2)Pt|Hz3% )|H+ Q/ XI Ag+ Qz* 浦Ag(s"(3)Ag(s) | Agl(s)|r (at) | CT Qcr ) | AgCKs) | Ag(s)t(4)Pb(s) IPbSO4 (s) ISOJ") | Cu2* (02+ ) Cu(s)f(5)Pt I Hz (帆)I NaOHQ) HgO(s)| Hg(l) >(6)Pt| H式戶均 ) IH+(叫)iSbzQ (s) |S

2、b(s)： Pt IFJ+ Qi) ,FJ+ 5)II Ag*)|Ag(s)i (8)Na(Hg)(atfm)|Na+ (2 ) | OFT - | HgO(s)| Hg(l).解：(1)負極 H2(，h2)-2HFqh+)+2L正極。2（、）+2-一 2c（3-）電池反應(yīng) H式p均）+C1式-2HCKaq）.(2)負極 H2(Ph2)*2H+Qh+ )+2e-正極 2Ag+(3 )+2b一>2Ag(s)電池反應(yīng) H2( p% )+2Ag* (0+)-2Ag(s)+2H+Qn+). (3)負極 Ag(s)+I- (ar )*AgI(s)+e-正極 AgCKs)+eAgfsJ+Cl (3-

3、)電池反應(yīng) AgCl(s)+F( ar )-AgKs)+Cr (aa- ).(4)負極 Pb(s)+SC«Q弼- )>PbSO4(s)+2e-正極 Ci?+(oq+ ) + 2e*Cu(s)電池反應(yīng) Pb(s)+Cu”(aa?)+ 8天-(a- )-PbSOJs)+Cu(s).(5)負極 修(小)+20叱(硒1- )2HzO+2e-正極 HgO+修0(1)+2廣一。吟叫)+Hg電池反應(yīng) Hz( pH2)+HgO(s)=Hg(l) + H2O(l).(6)負極3H2 (餌)一6FT Q/ ) + 6b正極 SbzCMsJ + GH+QH，)+6e>2Sb(s)+3H2O(l

4、)電池反應(yīng) 3Hz( PH+Sfls)-2Sb(s)+3H2O<lh(7)負極 F百+儲 2)-Fe(ai) + e正極 Ag* (dAf )+eAg(s)電池反應(yīng) FeAQzl + Ag+ QaJ)一FeA(a】)+Ag(s).(8)負極 ZNaCHgXam)-2Na (a )+2Hg(D + 2e-正極 HgO(s) + H2()(l)+2e-Hg(D+2OH(aoH-)電池反應(yīng) 2Na(Hg)(a)4-HgO(s)-FH20( 1)=Na+Q0，>+2OH-(咐-)+3Hg.2 .試將下述化學反應(yīng)設(shè)計成電池.(DAgCKs)_Ag+)H-Cr(aa- )f(2)AgCl(s)

5、+r (ar )-Agl(s) =-HCr (aa- >i3 3) H?(網(wǎng))+ HgO( s)Hg(l) + H2O(1)；(GFe2* (。小+ ) +Ag+ Ma*+F* (即3+ ) +Ag(s)i(5)2H式/>. )+5<% >-2H：O(l)i<6)Ck(A)+2r(ar )-L(3)+2C(3- >iHzOiHFa* )+OH-(皿- )i(8)Mg(s)+4C(8) + H2O(1)-Mg(OH>t(s)；Ct(9)Pb(s) + HgO(S)Hg(l) + PbCXs)i(lO)Sn (a )+1T*Qb3, )-Sn-Q5+ )+

6、Tr(a ).解:設(shè)計電池Ag(s)I Ag+ (嘰* ) II cr (<ta- )I AgCKs)IAg(s) (2)Ag(s)| Agl(s) |F Ur)II。一(g一 )| AgCl(s) | AgCs) (3)Pt| H, 0均)|«T Qoh- ) I HgO(s) | Hg(l) (4)Pt|F 5" ) .Fe1* (a© )| Ag+ Qa甘)lAg(s) (5)Pt| Hz (g) IH- Q (g) I Pt(6)1：(5>|r(ar)| CT(aa-)ICl：(g) | Pt3.從飽和Weston電池的電動勢與溫度的關(guān)系式,試

7、求在298. 15 K,當電池可逆地產(chǎn)生2 mol電子的電荷量時,電池反應(yīng)的AeGm.dHm,和&&.已知該關(guān)系為E/V=1.018 45-4.05X10-s(r/K-293.15)-9. 5XlQ-7(T/K-293. 15)1解：由E的關(guān)系式求出(等),再求出298.15 K時E的值. 因為 2drGm = -zEFjaHm=ZXa+T 借)=-4.O5X1OT2X9. 5X10-7 x (丁一293. 15)V KT當丁 =298.15 K 時，(含)=-5,0X10-5V* K-lE= 1.01815-4. 05X10T(298. 15293. 15) 9. 5X10-

8、7(298.15293.15>2 = 1.018 VrSra = sF(aE/aD=2X965OO(-5.OXlO)J - K'1 moL=-9.65JKTmoL 4Gm = -zEF=-2X 96500X1. 018 J mol-1 =-196. 5 kJ moLdHm = -nEF+丁nF(等)=zXGw4-T 4& = -196. 5 kJ moL +298.15X(-9.65 J K l mor1) = -199.4 kJ mor14 . 298 K時,下述電池的電動勢為L 228 V, PtlHMpJHzSO4g 01 mol- kgT)|02()|Pt已知修0

9、(1)的標準摩爾生成焙為H-(H2OJ) = -285. 83 kJmoL.試求:(D該電池的溫度系數(shù)，(2)該電池在273 K時的電動勢.設(shè)反應(yīng)給在該溫度區(qū)間內(nèi)為常數(shù).解:(1)電池反應(yīng),負極 Hz(p)2H'(qh+2b正極 H2O(l)+-Oz(/>e)+2e-2OH(ooh-)電池反應(yīng) H2(r)+yQ2(/>>)= H2O<l)eGm = - zFE= -2 X 96500X1. 228 J - mor1 =-237.004 kJ mol"1AHm = ArGm+T 其中 &幾=，F(xiàn)(粕，4s =4G0 = - 286.瑟/7.004

10、 = 一口4. 75 J * mol-1/密=d&_-164.75 3T)P zF -2X96500= -8. 54X10- V- K-l 4 Hm = - xFE+zFT(券),不隨溫度變化zE=一T=273 K 時，E= 273 ( 8. 54X KT，= lt 249 v.5 .電池 Zn(s>|ZnClz(0.05 mol * kg-1)I AgCKs)I Ag(s)的電動勢與溫度的關(guān)系為E/V= 1. 015-4, 92X ICT1 ( T/K)-298試計算在298 K當電池有2 mol電子的電荷量輸出時,電池反應(yīng)的和此過程的可逆熱效夜6.解：298 K時有2 moi

11、電子的電荷量輸出E= 1. 015-4. 92X 10-4<298-298) = 1. 015 VG- tEF= - 2X96500X1. 015=-195, 9 kJ mor1=2X96500X(-4.92X10T) = -95.0 J moP1 K-1& Hm =&6. + 丁fSm = -195>9 kJ mor1+298X(-95. 0) JXmor1 = -224. 21 kJ moL可逆熱效應(yīng)為 3。= 丁 &&=298 K (-95. OJ mol1 Kf) = -28.31 kJ moL6.在298 K時.電池Hg(D|H&C

12、l(s)|HCIQ)|02(")|Pis)的電動勢為L092 V.溫度系數(shù)為9.427XIO-V，K1(1)寫出有2個電子得失的電極反應(yīng)和電池的凈反應(yīng);(2)計算與該電池反應(yīng)相應(yīng)的&Ge及可逆熱效應(yīng)Q.若只有1個電子得失，則這些值又等于多少?(3)計算在相同的溫度和壓力下,與2個電子得失的電池凈反應(yīng)相同的然化學方程式的熱效應(yīng).解：(1)在298 K時負極 2Hg 一>HfeCl2(s)+2e-正極 Cl： (p)+2b2Cr (a)電池反應(yīng) 2Hg(D+Ch(")-H&C12(s)+2CS).(2) ZV= - zFE= - 2 X 9S500 X1.

13、 092 - -210. 756 kJ - moL 4sm = zF(等)=2X96500X9. 427X107=181. 94 J moL K1eHm =AeGm + T 4sm= (-210. 756X10»+(81.94X298)156. 54 kJ - mol*1Q(=T- =298X181.94 J - mor1 =54. 22 kJ moL 若只有一個電子，則所求的值變?yōu)樵瓉淼?/2.(3)若在相同溫度壓力下熱化學方程式的熱效應(yīng)為 d =, Wm = -156. 54 kJ mol"17 . 一個可逆電動勢為L 70 V的原電池,在恒溫槽中恒溫至293 K.當些

14、電池短路時(即直接發(fā)生化學反應(yīng),不作電功),相當于有1000 C的電荷依通過.假定電池中發(fā)生的反應(yīng)與可逆放電時的反應(yīng)相同，試求以此電池和恒溫槽都看作系統(tǒng)時總的嫡變.如果要分別求算恒溫槽和電池的靖變,還需何種數(shù)據(jù)?解:電池發(fā)生的反應(yīng)與可逆放電時的反應(yīng)相同.系統(tǒng)的 =Wj = - nEF= -(nF)E=-Q E= + 1000 L 70= h 7X1O3 JQ=AHmAS(槽)一華體系的& H=AG+T&S=0 但王斗崎猾J"若要分別求培變還需知道電池反應(yīng)的培變.8 .分別寫出下列電池的電極反應(yīng)、電池反應(yīng),列出電動勢E的計算公式,并計算電池的標準電動勢R 設(shè)活度因子均為

15、1,氣體為理想氣體.所需的標準電極從電極電勢表中查閱.(l)Pt|Ht()|KOH(0.1 md-kgT)|Ob8lPt,(2)Pt|H2()|H2SO<(0.1 mol kgr)IQ(")|Pu(3)Ag(s)|AgI(5)|r (aD II Ag+(W)|Ag(s)；(4)Pt|Sn"(3)II TF+.T1F即十)|Pt：(5) Hg(l) | HgCX s) | KC)H(O, 5 mol kg1) | K(Hg) Se = 1>.解：負極 3Hz3)+OH-(o«r)HzCKD+L正極-jOz(p-)+yH2O(l)4-e-PHFooh-)電

16、池反應(yīng)-yH2O(l)電動勢E=£-粘("-)=r 1aHz 町，£=心|均。一例.|%，(2)負板3Hz() 一 H+(aH+)+e- 乙正極 十口+比儲川汁廣一十%。) 電池反應(yīng) 十3)+%3>-yH2O(l)E=£ 二曲|叫0強心叫AgKsfAg(s)(3)負極 Ag(s)+r (ar) 正極 Ag，(q/)+ei電池反應(yīng) AgFaY )+r (ar )-AgKs)E=£一容 InF 以、+ ar£=祗+'一佻z-ySn4 (。媼+ )+e-(4)負極)正極 3T+ )+e3丁(an+ ) 乙乙電池反應(yīng)(2+ )+

17、丁嚴儲靖斗)-yTI+(an4什+曠(g+ )E=£號“F a十 ai?+ )£?=加+" +*+#+.(5)負極 jHg(D+OH-(aoH- >*)HgO(s)+Jh20(1)+屋正極 K+<奴+H-Hg(l)+e"*K«HgCaK) nn電池反應(yīng)(1+一 ) Wn+OH- Caoc )+!C 5+ >-yHgCXs)+HCXD+f RFfe(也)e=,+H,、9tao,kOH 9.試為下述反應(yīng)設(shè)計一電池Cd(s)+I2(s>Cd2* (ac )+2廠(行)求電池在298 K時的標潴電動勢E*,反應(yīng)的和標準平衡常數(shù)K

18、：.如將電池反應(yīng)寫成 /01(§)+11式號)-計(的十)+(a> 再計算k,4 al和k：,比較兩者的結(jié)果，并說明為什么.解:設(shè)計電池還原 負極 Cd(s)/)+2銳化正極&(s)+2e-一 2Q廠)電池反應(yīng) Cd(s)+h(s)-Cd2<ac/->+2P(ar >£ =如出尸心=0. 5355-(-0.4029)=0. 9384 Vd« = -zE*F=-2X96500X0. 9384 = -181.11 kJ moLlnKj =73,0958dGm_ -18L11X10, RT -& 314X298K： = 5. 56

19、X12.電池反應(yīng)式寫成/Cd(s)+ h(s>十中*(生產(chǎn))+F(ar )£不變 43=h 90.56kJmoLJKi2)= (Kin)i=7.46X10u.W. 298 K時，已知如下三個電極的反應(yīng)及標潴還原電極電勢，如將電極(1)與(3)和(2)與(3)分別組成 自發(fā)電池(設(shè)活度均為D清寫出電池的書面表示式寫出電池反應(yīng)式并計算電池的標準電動勢.(DFe2+ (a#* )+2eTFe(s) AgCKs)+CW)+2Ag(s)+Cl-(acr) 2Cr (aa-)(Fe2" | Fe)= -0. 440 V?<pe(Cr| AgCl|A«)=0. 22

20、23 Vf<pe(Ck|Cr ) = 1.3583 V.解：自發(fā)反應(yīng)E>0,電極電勢高的做正極電極(1)的電極電勢V電極(2)的電極電勢.(2)為正極.電池反應(yīng)負極 *1-FeCs)(4f/* )+e-正極 AgCKs)+e-Ag(s)+Cr(aa-)總的電池反應(yīng) 1AgeAg(s)+4Fe2，(af)+ )+Cl (3-)電池表達式 Fe(s)|Fe2(aO|Cr(aa-)|Ag(s)+AgCl(5)£?=g-舊=0. 2223-( -0. 440)=0.6623 V.同理(2)與(3)組成的自發(fā)電池(3)為正極負極 Ag(s)+Cr (aa- )AgCl(s)+e*正

21、極-yCk(p*)-FeYT"(acr )電池反應(yīng) Ag(s)+yCh</>*)AgCKs)設(shè)計電池為 Ag(s) + AgCKs)|Cr(ac!- )|CI2(p*)|Pt£* =曲10- 一徜- i7a4 = (L 3583-0, 2223)=1.136 V.11.列式表示下列兩組標準電極電勢于之間的關(guān)系.Fb" +e"Fe2Sn"+2e_-獷. Fe" +3廣Fe(s)»Fe2" +2ed Fe(s)(2)Sn- +4e-Sn(s),Sn2 +2e=Sn(s),科：Fe" 4-3e =F

22、eCs)Fe" +2e*Fe(s)W 一AX或(2) = d3 A5(D = -3,小，|1 F;d縊=一”££為該電極與標準H2電極組成的電池的電勢£=巾一0:&6 = .nFg4«(2) = 一2，廣島F工45 =83(1)7(% =-3/尸，陞 * F(2pp iFe F) =-1/3+%2+ F/亦+ifF+ = 3,>.一2號#卬(2)Sn+4e-Sn(s)Sn?+ + 2e- -Sn( s)Sn4' +2e -Sn241dg(l) = 4褐廿|& F3(2= -2內(nèi)2+舊 F&«(3)

23、=區(qū)小。)75(2)同樣AGm=?F或AGm(3) =-4娼，+向 F-2內(nèi)2,描 F)二信？+ 4* =2n-|SnK2+|Sn】2. 298 K時，已知如下電池的標準電動勢£=0.2680 V：Pt|H2(Ae)| HCKO. 08 mol kg_1,力=0. 809) | HfcCl2(s)| Hg(l)(1)寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng).(2)計算該電池的電動勢.(3)計算甘汞電極的標準電極電勢.解：(D 負極 Hz(") - 2H+Qh+ )+2e-正極 Hg2Cl2(s) + 2e-»2Hg+2C(acr )總電極反應(yīng) H2(") + Hg2Cl(

24、s)-2H" (aH- )4-2Hg(l) + 2Cr (an-).(2)E =£一祭In(。二/產(chǎn)-金= £ - Mg(°08X0. 809尸=0. 4O9 v /x yoDuv(3曲.021Hl期二叫 =”21Hg = £=0. 268 V>13.試設(shè)計一個電池,使其中進行下述反應(yīng)Fe2') + Agf Qn*)5=Ag(s)H-Fe3 (aFe3*)(D寫出電池的表示式.(2)計算上述電池反應(yīng)在298 K、反應(yīng)進度為1 mol時的標淮平衡常數(shù)K：.(3)若將過量磨細的銀粉加到濃度為0.05 mol - kgT的Fe(NQ&g

25、t;3溶液中,求當反應(yīng)達平衡后.Ag*的 濃度為多少？(設(shè)活度因子均等于1，)解:(1)電池表示式為 Pt|FFQDJV+(&)H AgFQlAg.(2)平衡常數(shù)InK：z£?F"rTlnK： =1X(0. 7991 0. 771) 96500298X8.314= 1.094K：=2. 988.(3)已知 Ag(§)+FeH-Ag' + Fe開始0.0500平衡0.05a aa塔飛泰=西：尸=(2.988尸a=4. 417X103 mol kg .14.試設(shè)計合適的電池判斷在298 K時,將金屬銀插在堿溶液中,在通常的空氣中銀是否會被氧化?(空氣中

26、輒氣分壓為21 kPa).如果在溶液中加入大量的CN-,情況又怎樣？已知,rAg(CN)2 Ag(s) -f- 2CN-解:設(shè)計電池<p = 0. 31 V.Ag(s)+A&(Xs)|OH-<«OH->IQ(Z)|Pt 電池反應(yīng) 2Ag(s)+4Qz(M )-AfeCXs)負極 2Ag(§) + 201- )>Ag2O(s)4-H:O(l) + 2e-正極 十”(g ) + H2O(l)+2e*-2OFT (qoh)E cOjiow30oloh - (0. 4010. 344) V=0.057 V_n& 314X2981s v-0-0

27、57 V- 2X96500 ,n(0-21) tV=0. 047 V>0&Gm = -zFEV0電池是自發(fā)的,在空氣中堿性條件下Ag能被氧化成氧化根.加入CV后,電池變?yōu)锳g(s) | Ag(CN)2- ,CN- (3一 )| OFT (0»- ) I 皂(外)I Pt負極 2Ag+4CN-(刖-)-*2Ag(CN)z- +2e-正極35(曲)+H2O(1)+2L-2OH" (ooh-) 電池反應(yīng):2Ag(s) + 4CN-(aar)+302(也)+ 匕0。) =2Ag(CN仃+2OH-Qoh- )電動勢E=E*累In點一第In(ooh- )2(Ag(CN)2

28、r )2(aor )4匚 RT. 1 RT.(吶一汽小心為廠),E=5210H-2pln-gpin(爾_)<n inl (n n1 RTJe >(Ag(CN)2：r> =0. 401 -一0. 31)-0. 01 In(ac )40. 701Qoh- >(Ag(CN仃)2(w »(OOH-)2(Ag(CN)2)2故In<0大量CN一存在.OCl很大而西陽-與廣都很小小一 YE>0. 701此時電池電動勢大于不加大量CN離子時的電池電動勢.E=R?* E越正K：越大反應(yīng)的趨勢越大.所以,加入CN 一后,Ag氧化成Ag（CN）2 r.15.在298 K

29、時,分別用金屬Fe和Cd插入下述溶液，組成電池.試判斷何種金屬首先被氧化?（D溶液中含F(xiàn)e2+和Cd2+的活度是0.1.（2）溶液中含F(xiàn)e2+的活度是0.1，而含Cd2+的活度是0. 0036.解：（1）0=如+中=-0-4029 V磔=存）+r = -0. 4402 V布>d，以，為正極設(shè)計電池 Fe(s)|Fe2+(即尹),3,(3, )|Cd(s)負極 Fe(s)TeK (。產(chǎn)+)+2L正極 CcFFM )+2e-Cd電池反應(yīng) Fe(s)+C<F*( )RKO + FKaFJ，)=Wia/Jf= -0.4029+0. 4402-8段第攀nl =0. 0383 V>0 G

30、m = - zEF<Q電池反應(yīng)能發(fā)生首先Fe(s)被氧化成Fe8+.E=御器 = -0. 0044 V<0dGm>0反應(yīng)不能發(fā)生，而其逆反應(yīng)可以發(fā)生.Cd首先被啊化成8+16.在298 K時，有電池:人或680(。|沖。(叫)田汝。2(3)母虱1).已知化合物的標準生成6上依.自由能分別為,aS(AgCLs) - 109. 79 kJ mol1 Q,(HfcCh >s)=210, 75 kJ mo|T試寫出該電 池的電極和電池反應(yīng)，并計算電池的電動勢.AgCl( s)+<THgCI)+Cr(a<v )解：負極 Ag(s)+Cr(&：r) 正極十H&a

31、mp;Q式電池反應(yīng) Ag(s>+4HfcCl2(s)AgCUs) + HgU) MXGH - GS.fAgChs) -= -109. 79十 X(-210. 75)W=-4. 415 kJ mol '標準態(tài)下£=。= 一呼=筆蕊黑=°.04575 V17.根據(jù)下列在298 K和標準壓力下的熱力學數(shù)據(jù)計算HgO(s)在該溫度時的解離壓.已知:電池史|乩('2)1014(加田鼠1)的標準電動勢？=0.9265 V；(2)反應(yīng) H4G+3金-0<1)的 &抽=-285. 83 kJ moL i M(3)298 K時,下去為各物質(zhì)的標準摩爾炳值化

32、合物HgCXs)Q(g)Hg(l)H?(g)R/(J , K1 mor1)70. 29205.169. 9177.41130.7解項極 H (。均 )+2(汨- G30r )-2HQ+25正極 HzO+HgO(s)+2聯(lián)一>Hg(l)+2OH-(aoH >電池反應(yīng) Hz ()+ HgO( s)-Hg( 1) + HzOC Da« = -2?F=(-2X96500X0. 9265) = -178. 84 kJ moP1H2(g)” (g)-H2O(1)ArG« = A<H« T d& = 69, 91-130. 7一(205. 1) = -

33、 163, 34 J K-1 mor143 = (-285. 83X103-298. (-163.34) = -237. 15 kJ mor'一式得Hg(X s)- Hg(l)+yO(g)6 f G= -178. 81 + 237. 15=58. 34 kJ moLIn K'=辮1 =券器標=-23. 547IX 1O. U 1 i A 270K=5. 94X10-11(»)'=£94x10-11M=3. 575X10-” Pa.18.在273-318 K的溫度范圍內(nèi)，下述電池的電動勢與溫度的關(guān)系可由所列公式表示,(1 >Cu(3)|C出(Xs

34、) | Na()H(aq)|Hg()(s)| Hg(l>E/mV=461. 7-0. 144(T/K-298> + l. 4X10-4 CT/K-298):<2)Pt(s)|H2(pa)|NaOH(aq) |Hg(Ks)| Hg(I).E/mV=925. 65-0. 2948(T/K-298+4. 9X KT" T/K-298)?已知&HX(H2O,D = -28583 kJ - moP1 G" (H2Od) = -237. 13 kJ moL 試分別計算 HgO(s)和 C出(Ms)在298 K時的和AH的值.M:Qi(s>|CutO<

35、;8)|NaOH(aq)|Hg(Xs)|Hg(l)(D的電池反應(yīng)為負極 2Cu(s)+2OH-(aq)<U2CXs)+H2O(l)+2e-正極 HgOs) + HzO(D+2e-Hg(D+2()H*(aq)電池反應(yīng) 2Cu(s) + Hg()(s) Cus0(s) + Hg(l)（2）的電池反應(yīng)為:負極 H2(X)+2OH (aq)"H式XD + 2L電池反應(yīng)正極 Hg(Xs) + H2()(l) + 2e-Hg(l)+2OH-(aq)Hg()(s) + H2(p*)Hr(1) + H2(X1)在298 K時的電池電動勢分別為Ei =461. 7-0. 114(7一298) +

36、 L 4X10-，(丁一298尸 mV=461.7 mVE2 = 925. 65 mVdg(D =-mE-0"617X96500X2=-89. 11 kJ moL(2) =- - zEt F=Q. 92565X 96500 X 2= -178. 65 kJ moL在 298 K 時 &£()=之F(左),=2X96500X(-0. M4>X10f = -27. 792 J mol*1&SU1) =叫彈)* = 2X96500X(-0.2948)X10T = -56. 896 J K， mol1 dHm(D = dGm(D+T = -89. 11X103

37、 J mor1+298X(-27. 792 J K maP1)97. 39 kJ moLHm(2) = Gm(2>+T d&(2)=-178. 65 X 103 + (- 56. 896) X 298= -195.61 kJ - mor1已知H2 0(1)d«<3> = -237. 13 kJ moL& Hi - 28s. 85 kJ mor1得 Hg( K s)- Hg(l)+得(% ()MAa(4) = -3G(Hg().g)=d«(2)46(3)故 a3(HgO.s) = &g(3)-43(2)- -237. 13+178.

38、65=-58. 48 kJ moL&HUHgO.，)=dH：(3)-2H：U2)= -285. 83 + 195. 61 = -90. 22 kJ mor1同樣(D+一得 2Cu+JOr3)=CsCXs)&«(CgO.s) = dGUD-&«2)+&G(3)89.11-(-178. G5)+(-237.13)147.59 kJ moP1&總9 出 O.s)=AH；UD-dH"2)+AHi(3)= -97.39-(-195. 6D+( -285. 83)= 187.61 kJ moL19.有電池) |OH-(ooH-)|Q(&

39、quot;)|Pt,在298 K時，巳期俄電池的池準電動勢 £*=0. 40 V, AGUH?O,D = -237J3 kJ moP1.試計算這時 H2O(l>=H )+OFT (*)的離 子積常數(shù)K：的值.解，負極 H?()一2IT(ch+)+ 2-正極 H2CXl)+4(Pe)+2e-一)電池反應(yīng) H2() + HzO(I) + 4Oi(»)=2H+Qx+ )+2OH-Qoh-)而 Hz(")+4"()=乩0&G：(D = -zEF=-2X96500X0.4-77.2 kJ mol-1&6出=人6(凡0.1) = -237. 1

40、3 kJ mor1一得 H2O(1) = H (a, )+OFT )45(3)2=80. 0 kJ moi 1ArG&(2)_237. 13-77. 21r1K. = 一 等樸)=一 鬻: = - 32, 2897K Lo« 014 A 4y0K： = K = 9. 5X10-1.20.有電池 Zn(s) |ZnClz(， = 0. 006 mol kg1)| HgCUCs) | Hg(D.巳知在 298 K 時的電動勢 E=L227 V,Debye - Hiickel 極限公式中的常數(shù) A = 0. 509(mo! kg7 )T .試求：(D電極反應(yīng)和電池的凈反應(yīng),(2)電

41、池的標準電動勢。(要考慮力的影響)；(3)按電池反應(yīng)有2個電子得失當反應(yīng)進度為1 mol時的4a.解：負極 Zn。一 Zn-(3L)+2e-正械 H&Clzs) + 2e-2Hg<l) + 2Cr (aa-)電池凈反應(yīng) Zn(s) + Hg2cb(s)+2CQcr )+2Hg(l) 在 m=Q. 005 mol - kg7 的 ZnCl2 溶液中I=5ySmB43=y(22+F)X0.005=0.0125 mol - kg-1lgy±= - A|z+ z_ IVI=0.5O9X|2| 700125 =-Oe 1138 =0. 7695其中國h=mg ,一=£*

42、 +1. 227 VRTE=?+；lna 玄曲一£* =1.227 V一啜鐮泮山4 (0. OO5)3(O. 7695)3=1. 227+0. 196=1. 423 V當有2 moi電子得失如上的電池反應(yīng)進度為1 mol時rGi = -zFP = -2X96500X1. 423=-274. 64 kJ -TnoP1.2】.寫出下列濃差電池的電池反應(yīng)，并計算在298 K時的電動勢.(DPtl H2(g.200 kPa) IH, Q*)IH2(g. 100 kPa) | PtIPt|H2 5)|H+(aH-=0.0D | H+(0H*.LO.D|%>>”PhPt|Qz(g,】

43、OO kPa) IClF&r )|Cb(g.200 kPa)|Pt|(4)Pt|Cb(X>ICl' (aa-,i=0.1) | Cl-(ocr,w=0.01)|d5)|Pt3(5)Zn(s)|Zn2>(a/=0. 004) | Zn" q2nx 二二。02) | Zn(s)；(6)Pb(s) | PbSCX (s) |Sa" (ai =0. 01) |(a2 = 0. 001 > |PbSO4 (s) 1 Pb(s).解:濃差電池由濃度之間的差異造成的電池電動勢兩電極標準電勢相等e=o(D負極 H2(200 kPa)+2b正極 2H+ Qh

44、+ ) + 2e"Ha(1000 kPa)電池反應(yīng) H式200 kPa)-匕(100 kPa)E 一強需一喂翳山品。 008匹(2)負極 H2(p>2H-(s)+2e-正極 2H*Qz) + 2e-H2<pe) 電池反應(yīng)2H*(如>2H+(fl!)pRT. / ai / , 8. 314X298t z0.01J_A«F (a2 ) -96500X 2 n ( 0.1 )0,0591 V,負極 2Q-(r)-CkdOO kPa)+2k正極 Cb (200 kPa) +25-2C()電池反應(yīng) Cl2 (200 kPa)Cl2 (100 kPa)E= -飄黑 =

45、 -2X0，n l=0- 0089 V.(4)負極 2C(a】)>C12 (/>)+2C正極 CMp)+2e-2Cr (a2)電池反應(yīng) 2Cr (a,)2Cr (a2)但一第n管)；一姿X298 In 揩=0.0591.(5)負極 Zn(s)(a, )+2廣正極 Zn2> (az>+2e Zn(s)電池反應(yīng) Zn2+(a2)一"2nH (a) = -L31£j 0004 O2O7 q 2X96500 皿 o. 02 U-V4U/(6) 負極 Pb(s)+SOj-(a】)一 PBSOJ6+2L 正極 PbSO, (s)+2e- -Pb(s)+SCX (

46、a2) 電池反應(yīng) SCX(g)=SCT(s)與黑=0.0296 V.KJ 1口 RTi , /-298X8.314.E= 一孑立。2、)一 一一2X96500 ln22. 298 K時,有下述電池，Ag(s)|AgCl(s)|KCl(O. 5 mol - kg-3) | KCIC0.05 mol - kg)| AgCI(s)| Ag(s)已知該電池的實測電動勢力為0.0536 V.在(X 5 mol kgf的KCI溶液中力值公別為0. 649和0. 812.計算。一的遷移數(shù).4：電池 負極 Ag(s)+Cl (ml )AgCI(s)+e 正極 AgCI(s)+e Ag(s)+Ci"

47、(m?) 電池反應(yīng)ci (m： )cr (磔)離子由高濃度向低濃度遷移電動勢為濃差電勢瓦與液接電勢之和8.314X298965000,05X0,8120. 5X0. 649=0. 05336 VE, = E- E< = (0.0536-0.05336) =0. 00024 V由液接電勢的計算公式£產(chǎn)(“一£-厚屈。“卬)=。一2，埠1水。"/)=0.00024 V解得 J =0.499&注:遷移過程的自由變化必 為，+RTlnax* +/- RTlnacj- /aa- -nEFK«活度由QK個離子由不同濃度變化引起自由能的變化“ -Oct

48、my±3 =3- m yt而u+i- = l得出E = (r+ + f- )ln(ai/d2).23.常用的鉛蓄電池可表示為Pb(s)|PbSC)4(s)lH2SO<(m=1.0 mol kg)|PbS(X(s)|PbSOJPb(s)已知在。60c的溫度區(qū)內(nèi),電動勢E與溫度的關(guān)系式為E/V=L 917 37+56.1X10T（c）+，08X>2在25c時，電池的P = 2.O41 V,試計算這時電解質(zhì)溶液H2SO4（m=1.0mol 履一'）的平均活度因子九.解:鉛蓄電池表示式為3Pb(s)|PbSK)<(s)|H,SO4(m=L0)|PbS(iJs)|PH

49、)i>(s)|Pb(s)負極 S(中(0助-)+Pb(s)"bSO (s>+2e-正極 PbO，(s) + 4H(aH* )+SO，(a訥)+2k一>PbSOJs) + H2(Xl)電池反應(yīng) Pb(C + PM%(s)+4H+(aH+)+2SC)5 (a- ) = 2PbSC)<(s)4-2H?(Xt)E= P塔In 7、J 中zF (ax十)(agoj-)酸性溶液 ar =/> m/ =7* * 2ma4=/- m 寸=Y- m7±=(rir 7au5-)>E一臥依.2mh_ 不E=E* 4m2 m)2在 298 K 時.E=L 918

50、8 VE=E*+&98* . 4w2 析=1.9188 Vi oi_8314X298i .JL 9188-2. 041荻而一“力In4yi 4. 760y士 =0. 129. 24.在298 K和100 kPa時,試求電極Pt|&CT SOT的標準電極電勢.已知(1)1 mol N&&CX 5H2CXs)溶于大量水中.AH： =46. 735 kJ , moL:(2)1 mol N&36 5H2(Xs)溶于過量的 If 離子溶液中.'孤=28. 786 kJ mor1 ,(3)1 mol h(s)溶于過量的離干溶液中，Hi, =3. 431 kJ

51、 moL ,(4)Pt|I：(s)|r=0, 535 VF(5)各物質(zhì)在298 K時的標準摩爾炳為&OTSJJFrl2(s)SL/(J-K - mor1) | 33.47146.0105. 9116,7解:")的化學反應(yīng)式為 N%&Q 5HzO=2NJ+S20T+5H2。2N&$(% 5HzO+If =3r+4W+S10r+10HzO b+rir一一2得2工窗+l2ZP+StOj-的轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2 把兩電極組成電池Pt|StO!-.SiOi- ii rihlPt負極 2820r(叫)一&or(aq)+2b電池反應(yīng)正極 h (s> + 2e-21

52、(aq)28（乂一（叫）+ Iz（s）-2（aq）+&a（叫）= (28. 786-3. 431-2X46. 735) = -68.115 kJ moL炳變?yōu)?zXS(4) = ESi = 105. 9X2+146-33. 47X2-116. 7=174. 16 J mor1 - K-1 BJuG*(4) = H(4)-TArS(4)= -68. 115X1O3-298X174. 16=-12O. 01 kJ mol- 電池電動勢為 £一二4)=嗡然要=。.6218 V二內(nèi)4一*-=稿一£ = 0. 535-0. 6218=-0. 0868 V.25.已知298 K

53、時，反應(yīng)2H?O（g）2Hz（g）+U® 的平衡常數(shù)為9. 7X 10川，這時HQ的飽和 蒸氣為3200 Pa,試求298 K時下述電池的電動勢EPt|Hi（X）IHtSa（0.01 md kgT）|Q»）1Pt（298 K時的平衡常數(shù)是根據(jù)高溫下的數(shù)據(jù)間接求出的.由于氧電極上的電極反應(yīng)不易達到平衡，不能 測出電動勢E的精確值,所以可通過上法來計算E值.）解：負極 2Hz3）-MHFaH-）+4e-Q(p)+4HFnH+ )+4(T-2H2O(i)電池反應(yīng)2H2(")+Q(尸>2H2(X1)高溫水分解的方程式為2HzO(G=2 Hz (g) +Q (k)此計

54、其需設(shè)計過程如下,2H：(/>*)+Qz( pe>"G2H2O(D /dGe(2)”2HzCXg,P*)ArGm ,Gm2 H式乂區(qū)/小”)2 H2。/,力 wo)dGnl(l) = dGni(2)+dGm(3) + dGni(4) +Gm(5) =A 6( 2) + & Gm (3 )+0+0&G<2)=RTlnK：fGm(3) = nR71n 號-:.&Ge (1) =R71nK.+械 Th 繆=8.314X2981n9. 7X10-1 +2X8.314X298ln 嗇鞋= 473. 58 kJ mol 14G.-473. 584X965

55、00=1. 227 V.26,計算298 K時下述電池的電動勢E；Pb(s) IPbCb(s) | HCKO.01 mol - kg*1) | H2(10kPa)|Pt(s)已知/(Pb2* |Pb) = -O-126 V,該溫度下PbCbCs)在水中飽和溶液的濃度為0. 039 mol - kg-1 (用Debye-Hackel極限公式求活度因子后再計算電動勢).解：負極 Pb(s)+2Cr(aa-)-PbCl2(s)+2e-正極 2H'(an+)+2e-H2 ()電池反應(yīng) PM§)+2FT(aH，)4-2Cr(aa- )-H2(/>h2 )+PbCl2(s)(1)

56、電池的一極為氫電極，需求出祗12 HQ-的電極電勢,與的"g組成電池.設(shè)計電池 Pb(s)|Pb"(QR>)|： Cr (aa- >|PbCl2(s)+Pb(s)負極 Pb(s)-)+2廣正極 PbCl2(s)+2e-Pb(s)+2C(3-)電池反應(yīng) PbCl2<s>-Pb*)+C(oa-)講十而一PbCI2溶液的濃度為0. 039 mol kgT離 F強度為 1=3£切=于由(22 +尸)= 2. 5 m=0< 0975 mol kglgy± = - O.5O9X| z* 之一 |a=-0.509X2 /0T0975=-0

57、. 3179 Y±=0. 481 Y+，如一 =>一 RTE= §和吩m:。E= 6cl2 Fb(a冰2 h = 廿二第nS48D。瞅4一。. 1353 V曲】?gia=E+西2 睜=-0.1353+(-0. 126) = -0.2613 V電池反應(yīng)(1)的電池電動勢為七=曲"一苗02ga 祭1不同樣計算出0.01 molkgT的HC1的離子強度為力1="號mnH=m=0. 01 mol kglgyt = -0. 5091/ 之一|4= -o. 509X 7001 = -0. 0509 "*110 kPa廣一8,314X298,10L 325 kPaE一西 h,件q za 2X96500 n (0. 01)2(0. 01)=0-(-0, 2613)-0. 2067=0,0546 V.27.有如下電池Cu(s) |CuAcr(O. 1 mol