物理化学下册(傅献彩)第九章教学文案
(精校版)物理化学傅献彩下册第五版课后习题答案
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物理化学傅献彩下册第五版课后习题答案第九章可逆电池的电动势及其应用。
《物理化学》教学大纲
《物理化学》课程教学大纲课程编号：课程性质：通识选修课课程组长：总学分值：总学分：2学分，其中理论2学分，实验实践0学分。
总学时数：总学时：32学时，其中理论学时32，实验实践0学时。
适用专业：酿酒工程先修课程：分析化学、有机化学后续课程：食品生物化学、食品营养学、食品微生物学一、课程简介1、课程性质与定位：物理化学是化学科学的一个重要分支，是一门理论性和实践性并重的课程。
物理化学课程是高等学校化学，食品，生物，农林，材料等各专业教学计划中一门必修的基础课程，通过本课程的学习，可以为本学科的后续课程学习和发展能力打下坚实的基础。
2、教学目的与要求：通过学习化学热力学、动力学、电化学、表面化学、胶体化学的基本理论与研究方法，使学生掌握物理化学的基本原理、基础知识、基本方法，从物理变化和化学变化入手，探求化学变化的基本规律，提高对物理化学的分析能力和计算能力，为学生学习后继课程奠定必要的基础。
在授课的过程中，坚持物理化学理论与食品学科知识相结合、理论教学与实验教学相结合的原则。
同时要求学生关注物理化学在食品中应用的最新动态，引导学生用书本上的理论去分析解决食品生产和检测中的实际问题。
3、教学重点与难点：（字数原则上控制在260字左右）二、课程教学内容、要求与学时分配（一）理论教学内容:第一章绪论（1学时）（1）了解《物理化学》的基本教学内容，学时分配，以及教学安排。
（2）理解《物理化学》课程的性质、地位，和学好本课程对未来专业课学习的重要性。
（3）掌握本课程学习的方法，以及利用课下其他资源扩展专业知识能力。
通过本节课使学生对物理化学有初步的了解，为以后学习好物理化学打好基础。
教学内容1、物理化学的内容、目的和任务。
2、物理化学的研究方法及其发展。
3、物理化学在食品科学、生物工程等领域的作用。
4、物理化学课程的学习方法。
教学重点：物理化学研究的内容与方法。
教学难点：物理化学的内容、目的和任务。
第二章热力学第一定律及应用（3学时）教学要求：（1）掌握热力学平衡态、状态函数、可逆过程、热力学能、热容等基本概念；了解状态函数的全微分性质。
物理化学傅献彩下册第五版课后习题答案
物理化学傅献彩下册第五版课后习题答案第九章可逆电池的电动势及其应用1.写出下列电池申各电极的反应和电池反应.⑴Pt] H2(如)| HCKa) ICfc 伽)1 Ph⑵Pt I H(P H2) I H十(亦)|| Ag+g )iAg(s)((3)Ag(s) | AgKs) I r (m> I Cl^ Cflo- )! AgCUQI Ag(ah(4)Pb(s) |PbSO4(s>ISOJ- ) || Crf+(心+)|Cu®⑸Ft IH,〔见)| NaOH(^) \ HgO(s) | HgtD ；(€)Pt|Hj(^)|H+(aq)|SbiQ t(s)|Sb(s)v (7｝Pi|Fe3+(ai)t Fe z+(G2)|| Ag+也屮｝ | A飢小(8)Na(Hg)(a^)|Na^(^+)l| 0^(^-解：d)负极H’(p吗)—2H+Sf )+2h 正极Ct (pcu > + 2e~ —2Cr )电池反应Hi(卫％｝+CU如—2HCl(aq).H3(M I2)一2H+(a H+ )十2厂正极2Ag^ (心>+2e_—2Ag(s) 电池反应H；( pH2)+ 2A fi*(o^)—2Ag(5)+2H+(fl H* 1 (3〉负极Ag(s)+P (ar )―Agl(s)+e- 正极Afi€l(s) + ^― A H QI+CI—(他-)电池反应AgCKB)+ r< ar >—Agl(s)+ cr (财-(4)负极Fb(Q + SOT a错- )一-PbS(^<s)+2e-止扱Cu^ Gic严)+2e^—Cuts)电池反应Pb(s)+a?+(期廿)+ SOJ- @邂-)—PbSCX (s)+Cu(s)・负极压“叫)+2OH- (a™- >—*2H f CKD+2e" 'jE极HgOC S) + H£0(D + 3e-― 2OH-(a tyH-) + Hg(l>电池反应出(他^+HgO®—Hg⑴+ HtCKB(6)负极3H r(^ )― 6H+〔耐+ )+6丁正扱Sb s Oi(s) + 6H+(a H* ) + 6e_—^2Sb(s)+3H20( 1)电池反应3Hj( p li?)O(s)—2Sb(s) +30( 1).<C 负扱F尹⑺一F^+(a t) + e-正极Ag亠屮)+©_—Ag(s)电池反应F』+ (如)+A^+5曲+ )^=Fe a^ Q] ) + Ag(s).(防负极2Na<H B)<a m>― 2Na+) + 2Hg(L)+2e'正极HgO(3) + H i O(D+Z< 一Hg(D+2OH- )电池反应2Na( Hg)(a….) + HgO( s) + H a0(D—2Na+ (a^+ )-h20H~ - J + 3Hg(D.2+试将下述化学反应设卄成电池.(1)AgCKs)—Ag l(QA.+ ) + Cl-(aa~ )t(2)AgCl(s) + r<fli- )—Agl(s) = +cr (fld");址〉+ HgO3—Hg(l)+H:CKD；<4)Fe?+) +Ag*) --------- 膚亠(口畛十)+ Agg|朽比H’(叫〉+◎〔如) --- SHaOCDt他)+21 3厂>—t(s)+2Cr(<za-)；(7)H20d>=^H+@n+)+OH- (aw-)申⑻ MQ +扣® + H$O(D—Mg(0H)t<s)i(9)Pb(s)+HgO(S)—Hg〔l〉+PbO<0；(10)Sn343卅+ )+Tl"(衍贰)—Sn*+U^+ 1 + T1+ (flTt+ 人解:设计电葩(1)A S(B)I 枪亠“心> } Cr (jacr)I AgCl<3)| Ag<s)(2)Ag(s)lAgKs) |r “广)|l cr (aa- )|AgCl(s) fAg<s)G)Pt| 內“出)|«T (由跆-)| HfiO® | 电⑴⑷Pt | F尹 Sh》*F尹严)| Ag+ g> | Ag(s)(5)Pt|Ht<ff>|H+(oH+ >ia(«>|Pt(s) | r Car) II Cl (如r > | Ct (g) | Pt3.从就和WeMon电池的电动勢与温度的关系式.试求在Z98.15 K.当电池可逆地产生2 mol电子的电荷秋时■电池反应的氏44砒,和已知谏关系为E/V-L018 45-4. 05X10^(77K-298L 15)f 5X 10_f (T/K-293.15)1 H;由E的芜蔡式求岀(需)/冉求出观15 K时E的值. 伺为；dG» = —=EF;氏Hm=ArGt+T ・'久*(霁)=-4.05 X 10_s- 2 X 9, 5 X ] 0~7X < T- 293. 15)V- K1当"296*15 K时•(券):=—5.0X10*-$V* K~2E=LO1815-4.O5X1O~3(298. 15-293,15)—9. 5XW_T(29SL 15-29X 15)2= L Q1B V iS-=zF(aE/aT)>-2X96500(-5.0X10-s)J - K^1- mor1 ^-9, 65 J • K_J• mol-1----- 2X^6500X1.018 J * mor1= -196. 5 kJ ・mo]~]=—H EF+JVF(霁)—ArGft + T• A,SL ~ —196. 5 kJ * mor4+ 298. 15X( —9. 65 J • K_1• mol】)= —199* 4 kJ • mol 14.296 K时,下述电池的电动势为1. 228 V tptiKc^^Hisaco. oi moi • kg ji)iacr)iPt巳知HAXD的标准摩尔生成熔为心他｛H』ai2 —2皈83 kJ > moL・试求’<1)»电池的温度系数；(2〉该电池fr m K时的电动蟒■设反应熔在该温度区间内为常数.解:电池反应：负极W〉一2H+Q汕)+%〜正极H2O(l) + y0t(^)+2e^―茨)FT G OH J电媲辰应H!(p*) + -L<l f(//)=H J O(DiG… = -zFE=- 2 X S65OOX L 228 J ・237. 004 kJ * mol-1=2r G nfc4^T* i r S ta= -1951 9 kJ ・tnor1+298X (-95, 0) J X tuor1- -224. 21 kJ * rttol-1可逆热效应为d久=2戏K 讥一95.0J，moL 'K_l)=-20. 31 kJ ・nroL切在298 K时，电池的电动勢为1.092 S温度系数为9,427 X10"*¥・KT*鸟九= dG, + T・其中氏久=击(薛力= 4二_ 胡氐g；；f 7. 004=十i闘7&j • mql-i(霁)广铮一询XZ V • L= —誉迟+工尸丁(霁)HHm不随溫度变化jFT(ff)厂爲汕3 电池Zn(5)|ZnCli(0,05 rml •仃| A罢Cl(3 |血冶)的电动势与掘度的关廉为F/V~ L 01$- t 92X10^ (T/K)-298试计算在298 电池有2 m«｝电子的电荷誌辙出时•电池反应的…乩久和眈过程的可逆热敷应缶解；298 K时有2 mol哂子啲电荷載输岀E=L015-4. 92XMT4(器g-298)=L015 Vh亿=-E E?'=*2X&6500X1.015=-19549kJ ・moP1打G.=事(等)=2XM5OOX(-4t 92X10"4) = 一95. 0 J ・mor1* K_1匕一zF门)写出有2个电子得失的电极反应和电弛的净反应｝(◎计算与该电池反症相应的亠缶厶和4Hg显町逆対效应若只有i个电子得失’则这些值又奪于寒少？饰)计算在相同的温度和压力卜亠与2个电子得失的电池净反应相同的弗化学方程式的热豉应.解：⑴在2昭K时负极2Hg<D—正极CljCp*) + 2^― 2Cr (a)电池反应2Hg<l) +CL C护)一H gl Ch(s) + SC/ 3*sFE^-2X9«500X1.0^=—210. 756 kJ • mop1ASL・xF(||) -2 X 96500X9. 427X10^-18L 94 J* nwl^1* K_1H 'Gm+T・氏久( -210. 756 X103 + (8L 94 X 29S) = -156. 54 kJ ・moLQa =T» 爲久=298X 1S1+94 J * mol-1 =54. 22kJ * mor1若只宵一个电子，则所求的值变为原来的1/2.若在相同温度压力下■热化学方程式的赠散旋为Q =山H E■—156. 54 kJ “ n»l_l7.一个可逆电动峥为L 70 V的原电池，在恒温糟申恒溫至四3 K.当些电池短路时【即荒接发生代学反应•不柞电功人相当于有KXJO匸的电荷就通过.假定电池中爱生的反应与可逆放电肘的反应相同•试求以此电池和恒温槽都看作系统时倉的爛变■如果要分别求算恒温槽和电池的埴变•还需何种数据？解:电池发生的反应与可逆放电时的反应相同.慕址的aGm ■ —證EF・-(rtF)E・-Q・ E- + 1000 • L70-L 7X1O3J3槽)=一爭体系的・H=\G+T氐S=0—亠&=翌=人上蚁J= 5 8 J・K^1亠T T293 K * J若要分别求焙变还需知道电池反应的焙变.乩分别写出下列电池的电极反应、龍池反应，列出电动势E的计算公式•并计算电池的标准皑动蹲EV 设厝度因子均为L，气体为理想气体•所需的标战电扱从电摄电势表中査阅.(l>Pt)ft(^)|KOH<0, 1 mol* kgi)|Q(矿)|P“(2>PdK(^)lHi9O(a 1 mol - kgTOSlPb<3)Ag(s)|AgK$)Sr(a r)II Ag气％+｝丨他(小⑷Pi |曲 4 a咄中)II Tl J+t Tl+(flll*)|Pu(S)He(DtHeOCs)|KOH<0. 5 mol • kg"1) | K< HgXa^ =1X—2丈§3±宓十卑吏3 ・r或！/+嵯f m+g .J—3P*V—73」+(+234^v迺必寵莊(*£11十宀?」#S HJ b +(d】5f v 1《—S L +33V圍e〔c芒+底— 口畫 _<n fc N Xm Q H *—r d◎十+(x 4@滋足毎e D £十—¥(g r H +(3tf怙+23+H 1(x :H 十库更S・ £一+HCS—0£一哎"也s±*l r \淡》十+(■t H十S必餵屈 —Ho-b+axyH 十+35十S y —“+221!(—工$》—1:二+?5£怜 拿电池反应 ySn z± (如十〉+*TT 伽汁)一yTl + 伽 + )+ySn 4+ (T )E"哼叫雅胡£* =奇+’71+ +碣小十，⑸负极 yHg(l) +0H- (OOH - >―— HgO®+寺耳 0⑴+厂 正扱 K^<a K +)+-^Hg(l)+e-— +忆日&(砒十〉电池反应 (* +半)Hg (D+OH (oor )+!C ⑷r )—土 曲畑+令f 制+十瓦味偽.)砂—软+此,十碑*9. 试为F 述反应设计一电池 Cd(s) +b a 〉一CcT (a^+)+2厂(ar )求电池奁298 K 时的标准电动势£\反应的 g 和标准平衡常数K ：.如将电池反症写成y Cd(s) 4-^I ： <s)^=^-Cd 2+(0<尹)+1- (af )再计算企和K ：,比较曲者的结果•井说明为什么.解:设计电池还原 负极 Cd(s)―3+(心*)+%— 氧化 正极 L3+鉅•一犷S 广)电池反应 Cd(s) + i a (5)—Cd^Gi^+ )+2r(m-) 今—f^n拓2+心-0, 5355-(-0. 4029)=0. 9384 VG* = - T E*F= - 2 X 96500 X 0. 9384--18L 11 kJ • mol"1电池反应式写成 -yQj(s) +<s)—y Cd 2b 〔心+ )十厂(.ar )F 不变 乩<Z 〔Z) = *&GXl) = -9Q-56 kJ • moP 1 K ：熾=CK^i>)i =7. 46X 10ls »10. 298 K 时，已知如*三个电擬的反应及标准还原电极电势■如将壯极(1)与(3)和(2)与C3)分别组成自发电池(设活度均为】八请写出电池的书面«(示式茅写出电池反应式并计算电酒的标准电动势.(1) Fe^+ (aft 14- ) + 2亡一'—Fe(s) 平“(Fe" |Fe>=—0. 440 V p(2) AgCl(s) + e^— Ag(s)+Cl _ (aa- ) <p*(C!~ | AgCi ■ Ag) = 0. 2223 V* <3)C12(/>B )+2e _― 2Cr (aa- )^(Ch |C]*)-L 3583 V.解：自发反应 Q0,电极电峥高的融正极 电极(】)的电极(fe&<电槻的电扱电峥. (劄为正扱，电港反应 负极— *F 尹(％*+ ) + 寸A J CS E RT — 18】. 11X12=73.0958正极AgCl(s)+r^—Afi(3)+Cl_(tin-)急的电池反应rAfiCKsJ+yFKs)—您仙)+寺廿5小)+CTGcr > 电池表达式Fe(s) | Fe!亠) | UL (%- > I Ag(町+AgCl®金=啊- y 丸一碑*+用=6 2223-(-0. 4405=0. 662S V.同理4)与(刃组成的自发电池2)为正极负极AgfsJ+cr <oo" >—*AgCl(3)+e-正扳寺玄(p')+e-— I- (on-)电池反应A#?( s) + yCh(/j*)^=AgCI(s>设计电池为Ag(a) + AgCKs) |Cr(an-)|Ch(^)|PrE* = ^icr -9ft- iwiiAa^CL 3583-0,2223) = 1, 136 V.H-列式表示下列两组标准电扱电势审之间的关系.<l)Ft严+3e~ --- F«(s), F*+ +2< ---------- Fe<«). Fe3++e~ ------------ FW+1(2)Sn4+ +4$二一Sid 片—Srf+ +2e"^-Sn(s)++2孑解^(DFe3* +3e-^—Fe(&) ①Fe2++2e-—*Fe(s) ②*①式一②式得F^+t-=Fe2^ ③g⑴=一3升哦* F匸、尿=一才护f?为该电极与标准电扱组成的电池的电势护芋护一0氏企.(2〉= 一2鸭/十吐• F=_耳即▼雌.F-<_2怜拠• F)=—1銅* 辭+ • F/*聊」+1溝+ = 3眯“吐一2护事十|亦(2)Sn'++4e_ --------- S n(s) ①* Si?++2e~ —Sn ⑹②Sn时+2厂~弘叶③鸟GL(D = _4得卄阻* FiGS.(2) = -2^H|&i• F氏GSX3) (1)- “企住)同样：&G». = —囂Fb .工G,⑶4媾”灶・F—(—2爲卄念• F)=—2搭严品中• F二鸭I+L屏七=2拓严心_拓汁1创12. 29S K时•已啊如下电池的标准电动輕E =0. 2680 V xPt|Hz(^)|Ha(0. 08 mol - kfiTg =0・ 809)|HgtCkU)|Hg(l>(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：门)负极*2H+(a^)+2e~正极Hg.Cl a(s)+2c-― 2Hg(l)4-2Cr(aa-)总电极反应2H^(<IH+ )-F2Hg(l) + 2CrC；2ci- h⑵E =0_笋11 S)[acr 严V?壮警lug 08X0. 809}4 ^0.409 V.z x ybbw⑶曲fcOjIH厂诩+ I气晦^cij'Hf=0 = a 268 V*iy试设计--个电池*使其中进行下述反应Fe2+) + Ag+ )^=j\g(8> + Fe3+(£iF t i+)(1)写出电越的表示式+4)计算上述电池反应左前& K、反应进度mo]时的标准平術常数K：*⑶若将过最磨细的银粉加到浓度为0.05 mul - k s1的F忒NH溶裁中.求当反应达平衡后・加’的池度为多少？(设活度固予均等于1.)ff：(D电池表示式为PtIFe戶3屛F尹@2 H他气口』1他佔).4)平衡常数lnK：= ^£* =曲* A«诫J+甘芳91—0. 771)• 9閃E-j 094298X8-314K： = N 98S TG)已知Ag“)+F旷一A«*+F尹开始0,05 Q0平楣0t OS—a a a0 =◎• 988)-1a = 4. 417X10-* mol • kg^1,M.试设计合适的电池判断在298 K时.烙金属银插在碱溶液中*崔通常的空代中银是否会被氧化? (空气中氧气分压为烈k內人如杲在祸液中加人大赵的CN—，情况又怎样？已知’[Ag(CN)a ]_~Ag( s) + 2CN^ b=—0,31 V t解：设计电池Ag( s) 4 Afc f X s) I OH ~ 3)i 厂)ICVg) IPr电池反应2Ag⑹卡壬QS+)-A业0(7负极G IOH 一 )Ag2O(s) + HjO<l> + 2e-正扱 吉(I (処) + Ha<KD+2e^— 2<)H - <a (wi _ )H* =^tA,icjH' ■甲恢切Aflg =(0. 401 -0, 34^) V =0, 057 V=0* 047 V>0iGL=-zFE<0电池是自发的，在空弋中碱性条件F A 国能被氧化成氧化银. 加人CN 「后"电池变为Ag(s)| [Ag(CN)i]- f CN" - > I! OH- (oof) |Q (他)1 Pt负极 2A«(s)4-4CN- (OCN - )― 2[Ag(CN)2]- +2* 正极 yft(^> + H I O(l)+2e-— 2()^<00«-) 电池反应*2Ag( s) +4CN 」g- )+*◎隔)+ H 3 (X I) _X_KT, G20H ・)5[Ag(CNh 「F 无 2F ln g- )*u 亠 ’ R7\ 1 E <叭二山[如《2门-加E=^tw -玄】-履一窈恤 可—吞加 «口- )*=0. 401-<~0. 3! )-0. oi-器In S 汐N g(ann- N[Ag(CN)』■严113 一 泸大盘CN 「存在・ac<-很大*lftf OOH -与ar A^csr )z ]_都很小 故『计啓皤严)订乍vE>a 7oi此时电池电动势'大于不加XfflCN 忠子时的电池电动踞.E=R7^：E 越正K ：越大反应的趋勢越大.所以，加入CN-后,Ag 氣化成［AgfCNh.15. 在298 K 时■分别用金属Fe 和Cd 播人下述溶液•组成电池+试判断何种金嶽首先披氧化?£1)溶液中含F0和3+的括度是G L(2)溶液中含F 誉+的?S 度是6 1,而含Cd 21的活度趕60加&=财+ icd = -0, 4029 V媳=舛』*辱= *0M402 V= 2EAg(CN)s y+2OH" (OUH -) 电动势E=F —第b=0. 701-=57 V -衆牆帥5叫V承>我'以就为正扱设计电池 Fe(s)|Fe^4-(u F /t ),Cd 2+) |Cd(s) 负极 Fe(s> ------ Fe 2+ (ay^ )+2e _ 正极Cd 纤(&斟}+2孑一 Cd(s)电池反应 Fe(s)+Cfi 24(£i{^* )i^Cd(s) + Fe‘) 电池电动势：E=E*'7fln 护= =0・ 0383 V>Q t ^G m = -zEF<0电池反应能发生首先Fe(s)披黑化咸Fe i+.= -0.0044 V<0 Z^G m >0反应不能发生•而其逆反应可以发牛.Cd 首先袋氧化成C++*16. 在298 K 时,有电池| AgM ] AgO(s) |NaCl(aq) I HgjCU(s) I Hg (D •已知化合物的标准生成Gibb 撷 自由能分别为:\GUAgC*) =-109.79 kJ ・ moP 1 (H& Cl 2. s) = - 210. 75 kJ ・ moll 试葺出该电 池的电极和电池反应.并计算电池的电动势+解:负扱 A R (3^ + CP (a (i _ >— AgCl(s)+e _正极 y Hf& Ch (s> + e~ —* Hg< I ) +Cr (a^-) 电池反应 Ag< s) +寺 Hg ?Cb (s>—^Ks> + Hg ⑴ d 命=A J 6A *(A^?C1<3)—*s)= -109. 79-y X(-210, 75) =—4- 415 kJ • mol -1标臨下4"一辔=蟻謡f 0谢5中17. 报据F 列在298 K 和标准圧力F 的热力学数据*计慕HgO ⑹在该温度时的解离医已知；⑴电池Pt|H?(枫)|NaOHU)I Hg<i)的标准电动势F = 0. 9265 V,(2) 反应 局(叩+申^⑴一H±O ⑴的\丹二=一 235.83 kJ • rwK 1;解：负极 H 心％ )+2OH- Um )—2H^CXD+2<正极 Hd)+HgO($) + 2匕 —Hg(l) + 2OH-(aoH* ) 电池反应 H E () +HgO(打―-l!gd) + H?O(!)①=磧用+心一辟丿十卜.一心应一 to 2亠=_0 4029+0,4402&. 314X298 ⑵ E=E?RT| 吠+2F 如十 =0.0383 V-& 314X29% 96500X2 ln0.1 0；0036iGXi = C-2X9(500X0. 9265)^-17& 84 kJ • moi 1H2(g)-F-|02<g)—=H?<XD ②\企二,HAT •鼻究=69・ 91-130, 7(2O5(1) = -1G3. 34 J * K_,• mol-'^G* = -285. 83X W -29&〔一163.射))=一23匕15 kJ ・moL①一②式得Hg( X" Hg(D 十*Q(QdS ⑴ 7Q ⑵=一17& 81+237,15—58* 34 kJ * mol*1第=3 & 34XgIn一23. 547~ RT *8, 314X293"(今■*=5* 94 X 1()7pt Jt=3. 575X10-'6Pa.»«在273-318 K的温度范围内*下述电池的电动蜡与温摩的关系可由所列公式表示：(1)Cu(B) |Cu2(Xs> |NaOH(tq)| HgO(s)| Hg(I)E/mV=461*7-0.144(T/K-298) + L 4 X 10~* (T/K-298/(2)PtCs)|I NeOH(aq) | HglKs) |Hg(l) 'E/mV=92S. 65^0. 29^8(T/K-2S8) +4+9X 10*4(T/K-2&S)3已知壯H』O」)= —2近跖kj・叫10卫孟(已门・|) = 一237, 13 kJ・moL*试分别计算HgO<S和50(3在298 K时的、企和4虽的值.解iCu(s)|C^O(s)|N40H(a4)|H«O(s)| Hg(l)(D的电池反应为负极2Cu(s) + 2OH"(旳)一C也O(s) + H.O<h + 2e-正扱HgO(s) + H?O( I) -F2c__^—Hg⑴+ 2OH_ faq)电池反应PCuai + HgOg—CuaCK射+H R⑴①(2)的电池反应为’负极H；(p#) + 20H~( aq)一2 H2(Xl>+2e~正概HgO(£)+ H2O(l) + 2e-一*X/1) + 2OH- (aq)电池反应HEKsO + HMpJ—+ ②在298 K时①、②的屯池电动势分别为E\ =461. 7-0. 114( T' 298) + L 4 X ]0-' (T- 298^ mVE2 =925, 65 mVdGUl)= 一zEiHO. 4617X96500X2=—89,11 kJ • mol-1iC^(2)= zE?F=Q t 92565X96500X2= -178. 65 kJ • mol 1© @08殳・Q )C5十+.3Q s @l 3+6聲回71 - mS .g l H s .s ?s In裁— H(M £4l a )«EH4u 1s点&工活工刁71・卫?as s l s s L +兰(z》E<i i «》&<iN EO8H )禎4罡扁)苦S CJ1十+e 8H —«H 百 H§1© 71 ・卫s ln s l (e )»E H -d 71 ・ fW・fe z i «》找4© (u o x -<3e十丈3XsT 1 •N19061I n86Z X A 9S ・9g —) + E 2x s 9002—H£)諾£ ・H +s )E O 4n w l HTT 1 • PI66261 ur—1 ;・『s?z .ft —)x oo a+T —_鱼• fV 0I X H .6QO I H 二)诂4・H+m<I N (D -」鱼匚• T H ・f 9 至 USIE —OLX(聲》T-§•7工二azYOJ —n f oLX^z ・©©e I I «|)34|71 ・ 20 .0^1z .fc —a z s s时d l (D G de<7v《g ) ■ HO+《&) +HHUHFH他0|6 71 ・ pi U Y s i u a .o =)占刁童d O E•Df3.a l H =o x s o s 96x c<J I U H g N I R (c -59d《倉+3i十+(g x畫Ht +(=b n *-《51覇国应.1站彖餐处用<s (」g>—HO+(4E 3 +X f lb o 5£言馆«七SJ 」营・3El 2訂 I N W OI )£4>0^d H *w 昴甘担楚怎€是岳逼s.nJ ・fe H co 6z ^・£:一r d 二)H= ( +=3丄H -f x》x =J «#*.2T l . 3 K I —〔E OO IH X Z 丨 7 + 二9 *g6I —)l6E26—N《g r s d +益)惡4—二)«r H 4w《R ・0 首y 世弓 T 1 • n ss i v sY £l ) +20+有电池Zn<s) I ZnCb (版005 mol ・kg~' ) | Hg;CI L(s) | Hg(l),已知在298 K 时的电动勢E= 1.227V.Debye - HUckel 极限公式中的常数A=0. 509(niol * kQ 厂土试求：(1)电极反竝和电池的净反应星住)电池的标准电动势P(要尊堪丫土的彰响”£3)按电池反应有2亍电子得失*当反应进度为1 mo!时的5企.解：负扱Zn(s) ----- Zn2*(a&±+ ) + 2e_正扱Hg2Cl2(s) + 2e_一2Hg(l) + 2Cr )电池挣反应Zn(s)4-H^Ch(s>=Zn2+(d^+ ) + 2C「g) + 2Hg(l)在m=0,005 mol • 的ZnCb 溶液中I=y 005^0. 0125 mol • kg~]】87±=~A|H ・A|/I=-O.5O9XI2I /0.0125 = -0.1]38y土=0* 7695E=F +第Im時+•诡广其中W* ・了二=/ +第订4 •鸥(「迅=!. 227 V£* =1. 227 V_ 冬叟;猛也* <0.005)J(0. 7695)3= 1.2274-0. 196=1,423 V当有2 mol电子得失，如上的电池反应进度为1 mol时2X96500XL 423=^—274. 64 kJ ・moP\21•写岀下列浓差电越的电池反应，并计算在298 K时的电动勢.(l)Pt|H£(g T200 服卄FT 3旷P 也(g JOO kPfi)|Pn<2)PtJH;(X>lH-(aw+.i-U01) || H k(a H*h2=0.1)|H2(X)|PU⑶Pt|Cb(gJOO m)|a-<ocr)I Cl? (g,200 kPa>|Pt(C4)Pt|Cli(p*)]Cr (aa a=0. 1) || Cl- (oa-ti=O r 01) |ClQ*> iPt;(5)Zn(s) | Zh i+(aa/+ t i =0. 004) ij Zn=l.2 =0. 02) | Zh{s)»(6)Pb(s) I PbS(X(s> I SC?-(ai =4 01) || SOT (血二0・001)PbS(\(s)|Pb(sX解:浓差电池曲浓度之闻的差异造成的电池电动势两电极标准电势相等P = 0(1)负极HM200 kPa)一2H气即*》+%-正圾2H" 5十〉*2萨一"H z(1000 kPa)电池反应Hi (200 kPa) ---------- H, (100 kPa)（2）负极HglpT—2H' （ai）4"2e_ 正扱2屮3）十肚-一H t（A e> 电池反应 2 H卜（血）—2 H卜（g〉(3)负极2d-(«] )― Cb(】OO kPa) + 2e- 正极(?lj ( 200 kPa)d-2e_— 2C厂(如)电池反应 Cl a (200 kPa)—kPa)E ―S ]n §755 一 2X^C ln 1=0-0089 v - 〔4负Bl 2CP (a,}—Cl 2(p*)+2e正樋 Cb (b )+ 2 丁・一2d' (tf3) 电池反应2cr (ai 2cr (⑷)E —孰(紆i 鑑沖In 答=屈1・{ 5〉负 £g Zn( s)—1 <<ti )-b 正极 2n £+(a 3) + 2e-—*Zn(s) 电L池反应 Zn E_ (a?Zn 3+ (ai )(6)负极 Pb(s) + SO?_ (a i )—rbS(^(3)+ ?e _ iEK PbS(^(s) + 2E-―Pb(s)+St)5-(ci =)电池反闹 SOT 5 J 士SOT22. 298 K 时*有下述电池：AgC») AfiCI («)i KCl(0« 5 mo! • kg -: ) || KCKO.05 mol * kg l )(AgCKs) I Ag<s)已知谨电池的实测业动孙力为①加36 V.在0.5 mol •运t 的KCI 溶液中宀值公別为0十朋和0.B12,计Her 的迁移数.解；电池负极.鮎(叮+口气矶》一+厂 正械 — Ag(s)-FCl (m?)电池反应a Cwit)—Cl 气盹｝离子由高浓度向低浓度迁移电动弊为锻差电势琵与液接电蜡之和E = E-E^ =<0. 0536-0.05336)=0, 00021 V由液搖电势的计算公式& =J 第 1门匕〃出)=口 一2花)竽lMai/d ：)=a00C 議 V 解得4998.注:迁移过程的自由变化还为f+ RTlna^ favr +t- RU TW 厂 /o 门亠=—?Ej FK 活度由那■― *'+个离子由不同诳度变化引起自由陡的变化/；： = (t- + f2玄常用的常祜电池可表示为Pb (s )|FbSTl 1(s)； H ;sr\(m=ko rru )l ・ kg-])|PbSt )Js)|PhSO 4 PbCs)a 02=0. Q2O7 V,_^298XOUt-2X96500 n0. 05 X 0. 5120,5X0. 649=0. 05336 V 8. 314X29S,2X96500 178,314X298.hJ#岀已知在0〜60C的温度匾内•电动势E与温度的关系式为E/V-L 917 37+56. IX 1O_S(//1C) + L 08X10^(e/'C)2在25X?时，电池的P-2.041 W試计算这时电解质瘩液HrSOJ蹴=1・0 mol・k官1)的平均活度因子X 解:铅掛电池表示武为：Pb(s)|PbSCX(s)lH：9O t(m = L0) l I^XCa) i PUXs) |Pb(s) * 负极SI犷Q哺->+Pb(s)一PbS(人纭)+2厂正极pbaj)+4H's屮疋-)+%-一PHSUG)十區。
物理化学教案（下册）.
化学与环境科学系—————《物理化学》精品课程系列资料《物理化学》教案院（系、部）化学与环境科学系教研室分析化学－物理化学教研室课程名称物理化学授课对象化学本科，××班授课时间～学年第学期授课地点主讲教师教师职称使用教材南大《物理化学》第五版（下）一、课程名称物理化学二、课程性质专业基础课三、课程说明《物理化学》课程是师范类学校化学专业的重要专业基础课之一，内容上分为化学热力学、电化学、化学动力学、界面现象以及胶体与大分子溶液五大部分，按热力学第一定律、热力学第二定律、溶液、相平衡、化学平衡、电解质溶液、可逆电池、电极与极化、化学动力学基础、界面现象以及胶体分散系和大分子溶液的顺序组成一个完整的理论体系。
每章包括基本概念、基本理论、例题和习题训练。
本教案仅作为物理化学理论课讲授和实习课的指导性参考资料。
本着培养合格药学生的目的，依照教学大纲的要求，要求在教学过程中，不仅要注重传授知识，更要注重培养学生综合分析问题、解决问题及创新思维的能力。
四、先修课程无机化学、有机化学、分析化学、普通物理学、高等数学。
五、对教师的要求1、教师必需认真地备课。
写出讲稿和教案。
熟悉无机化学、有机化学、分析化学、普通物理学和高等数学等课程的知识，以便在教学过程中做到心中有数。
2、教师必需研究和学习教学法，在教学过程中，充分调动学生的学习积极性和主动性，正确引导学生的思路，教学生如何学习，激发其求知欲望，培养学生的自学能力。
3、在教学过程中，教师应注重学生能力的培养、创新意识的培养，同时还要注重学生思想品德的培养，既注重教书，又注重育人。
六、选用教材（1）高等学校教材，《物理化学》，南京大学物理化学教研室傅献彩主编，高等教育出版社，2005年7月，第五版（2）在以上教材基础上自制的电子教案七、教学内容本课程主要讲述热力学第一定律、热力学第二定律、溶液、相平衡、化学平衡、电解质溶液、可逆电池、电极与极化、化学动力学基础（一）、化学动力学基础（二）以及界面现象等内容。
傅献彩《物理化学》(第5版)(下册)课后习题-可逆电池的电动势及其应用(圣才出品)
可逆的热效应为
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。
（3）若在相同温度压力下，热化学方程式的热效应为
。
7．一个可逆电动势为 1.70 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），相当于有 1000℃的电荷量通过。假定电池中发生的反
T
T
T
所以 S (总) = S (槽) + S (电池) = − Qp + Qp +Wf = Wf = 10001.70 = 5.8J gK−1。
TT
T
293
如果分别求算恒温槽和电池的熵变，还需要知道电池反应的焓变值，或者与电池反应相
同的化学反应的等压热效应。
8．分别写出下列电池的电极反应、电池反应，列出电动势 E 的计算公式，并计算电池 的标准电动势 设活度因子均为 1，气体为理想气体。所需的标准电极电势从电极电势表中 查阅。
（9） Pb(s)| PbO(s)|OH − (aq)| HgO(s)| Hg (l )
( ) ( ) ( ) ( ) （10） Pt | Sn4+ aSn4+ ,Sn2+ aSn2+ ||Tl3+ aTl3+ ,Tl+ aTl+ | Pt
3．从饱和 Weston 电池的电动势与温度的关系式，试求在 298.15 K，当电池可逆地产 生 2 mol 电子的电荷量时，电池反应的△rGm，△rHm 和△rSm。已知该关系式为
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系统时总的熵变。如果要分别求
算恒温槽和电池的熵变，还，则热效应 Q＝
，恒温槽热量得失为－Qp，
故有
大学物理化学经典傅献彩ppt课件
（1）
（2）
( 1 )Z n ( s ) │ Z n S O 4 ( a q ) │ C u S O 4 ( a q ) │ C u ( s )
( 2 )Z n ( s ) │ Z n S O 4 ( a q ) ‖ C u S O 4 ( a q ) │ C u ( s )
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25
P t│ H 2 ( p ) │ H C l ( a ) │ A g C l ( s ) │ A g ( s )
( 2 )H 2 ( p 1 ) C l 2 ( p 2 ) 2 H + ( a H ) 2 C l ( a C l )
E1E1 RFTlnaa1 H2 2aaC 1l22
E2 E2
RTln a2a2 2F aH2 aCl2
E 1E 2
E 1E 2
r G m ( 1 ) E 1 F r G m ( 2 ) 2 E 2 F
Sn4(a1),Sn2(a2)|Pt S n4 (a 1)2 e S n2 (a 2)
Cu2(a1), Cu(a2)|Pt
C u2(a 1)e C u(a2)
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13
§9.2 电动势的测定
对消法测电动势 标准电池
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14
对消法测定电动势的原理图
Ew
A
H
E
s .c
K D
R
E(RoRi)I
CB
U RO I
G
U RO
E RO Ri
Ex
Ex
Es.c
AC AH
RO
E U
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15
对消法测电动势的实验装置
标准电池 待测电池
工作电源
物理化学-第九章 胶体-教案
稳定性等特征决定了其基本性质。本章重点介绍了其光学性质(丁达尔效应)、动力学性质(布朗运动、扩散)
和电学性质（电泳、电渗）；此外还介绍了溶胶的稳定与聚沉，电解质对溶胶稳定与聚沉的影响。
溶胶的特征：1）特定分散度：1~100nm。2）高度分散多相性。3）热力学不稳定性。
第二部分、简介：本章主要内容（多媒体介绍）1mi；溶胶的基本特征及重要性质（动力性质、
光学性质、电学性质）
本章目的要求：（多媒体介绍）1min
掌握胶体的概念、基本类型；溶胶的基本特征；溶胶的动力性质、光学性质、电学性质。
熟悉溶胶的分类；憎液溶胶相对稳定的原因。
通过两个实验来观察胶体的电学性质。电泳以及电渗。
电动现象说明：溶胶质点与介质分别带电，在电场中发生移动（流动电势），或移动时产生电场（流动电势）
并介绍电泳的应用。
四、溶胶的稳定性与聚沉
说明：溶胶是热力学不稳定系统，但在动力学上又是稳定的原因。
强调：溶胶稳定的原因：
1.动力稳定性（扩散力）。2.胶粒表面带电（静电斥力）。3.溶剂化作用。4.添加高分子保护。
3.溶胶有哪些性质？4.胶粒发生布朗运动的实质是什么？
课后作业：P342—7, 10
附：指导教师意见
指导教师签名：年月日
昆明医科大学海源学院基础教学部化学教研室
溶胶的性质：1)光学性质：丁达尔现象。2)动力学性质：布朗运动。3)电学性质：溶胶胶粒和介质都带电。
热力学不稳定，动力学稳定的原因：1)热力学因素：高分散度，比表面能大，有自发聚集倾向。2)动力学因素：动力稳定性，表面带电，溶剂化，添加高分子保护。
2024版傅献彩物理化学电子教案课件
01绪论Chapter物理化学概述物理化学的定义01物理化学的研究范围02物理化学在化学科学中的地位03物理化学的研究对象与任务研究对象研究任务实验方法通过实验手段观测和记录物质的物理现象和化学变化，获取实验数据。
理论方法运用数学、物理学等理论工具对实验数据进行处理和分析，揭示物质的基本规律。
计算方法利用计算机模拟和计算等方法，对物质的性质、结构和变化规律进行预测和研究。
物理化学的研究方法030201物理化学的学习方法与要求学习方法学习要求02热力学基础Chapter热力学基本概念与术语热力学系统状态与状态函数过程与途径热力学平衡态热力学第一定律能量守恒定律能量不能创造也不能消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
热力学能系统内能的变化等于传入系统的热量与外界对系统做功之和。
焓定义为系统的热力学能与体积的乘积，用于描述等压过程中的能量变化。
热力学第二定律热力学第二定律表述热力学温标熵增原理热力学函数与基本方程热力学函数热力学基本方程麦克斯韦关系式热力学在化学中的应用化学反应的热效应化学平衡相平衡03化学动力学基础Chapter化学反应速率的概念与表示方法化学反应速率表示方法摩尔浓度变化率、质量浓度变化率、气体分压变化率等化学反应速率理论简介碰撞理论过渡态理论01020304浓度越高，反应速率越快。
反应物浓度温度越高，反应速率越快。
温度催化剂可以降低反应的活化能，从而加快反应速率。
催化剂对于有气体参与的反应，压力的变化会影响反应速率。
压力影响化学反应速率的因素复杂反应动力学简介平行反应竞争反应连续反应根据反应条件（如温度、压力、浓度等）预测反应的速率。
预测反应速率通过调整反应条件（如温度、压力、催化剂等）来优化反应速率和选择性。
优化反应条件通过分析反应速率与各种因素的关系，可以推断出反应的机理和过渡态的性质。
研究反应机理化学反应速率理论的应用04电化学基础Chapter电化学基本概念与术语电化学电极电解质电离电导率将化学能转变为电能的装置。
物理化学(第五版傅献彩)第09-XTK
= -96500×(0.222-0.799)= 55.681 kJ/mol Kap = 1.76×10-10
例7. 已知 298K 时，H2O(l)的 ∆fGmƟ= -237.2 kJ·mol-1， H2O(l)离解成H+和OH-的 ∆rGm＝79.7 kJ·mol-1，
（1）
电池(2) 负极 H2(pƟ) + 2OH- =2 H2O(l) + 2e-
正极 1/2O2(pƟ) + H2O(l) + 2e- = 2OH-
电池反应： H2(pƟ)＋1/2O2(pƟ) → H2O(l)
（2）
各物的活度均为1， ∆rGmƟ(2) = -zFE2Ɵ = -2FE2 (1)－(2) 式得：Cu2O(s) → 2Cu(s)＋1/2O2(pƟ) （3）
Cu(s) + 2AgAc(s) → Cu2+(0.1mol/kg) + 2Ac-(0.2mol/kg) + 2Ag(s)
(2) (∂E/∂T)p = ∆E/∆T = 0.0002 V/K ∆rGm= -zFE= -71.80 kJ/mol ∆rSm=zF(∂E/∂T)p=38.6 J/K·mol ∆rHm= ∆rGm+T∆rSm = -60.29 kJ/mol
−
RT 2F
ln
aH2
a2 H+
⋅
a2 Cl-
=
0
−ϕ
O
(PbCl2|Pb)
−
RT 2F
ln
0.1 a±4
=
大学物理化学下册（第五版傅献彩）知识点分析归纳（1）
⼤学物理化学下册（第五版傅献彩）知识点分析归纳（1）第⼋章电解质溶液第九章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：可逆电极有三种类型：(1)⾦属⽓体电极如Zn(s)|Zn2+ (m) Zn2+(m) +2e- = Zn(s)(2)⾦属难溶盐和⾦属难溶氧化物电极如Ag(s)|AgCl(s)|Cl-(m)， AgCl(s)+ e- = Ag(s)+Cl-(m)(3)氧化还原电极如：Pt|Fe3+(m1),Fe2+(m2) Fe3+(m1) +e- = Fe2+(m2)对于⽓体电极和氧化还原电极，在书写时要标明电极反应所依附的惰性⾦属。
2.什么叫电池的电动势?⽤伏特表侧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：正、负两端的电势差叫电动势。
不同。
当把伏特计与电池接通后，必须有适量的电流通过才能使伏特计显⽰，这样电池中发⽣化学反应，溶液浓度发⽣改变，同时电池有内阻，也会有电压降，所以只能在没有电流通过的情况下才能测量电池的电动势。
3.为什么Weslon标准电池的负极采⽤含有Cd的质量分数约为0.04~0.12的Cd⼀Hg齐时，标准电池都有稳定的电动势值?试⽤Cd⼀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⼀Hg的⼆元相图上，Cd的质量分数约为0.04~0.12的Cd⼀Hg齐落在与Cd⼀Hg固溶体的两相平衡区，在⼀定温度下Cd⼀Hg齐的活度有定值。
因为标准电池的电动势在定温下只与Cd⼀Hg齐的活度有关，所以电动势也有定值，但电动势会随温度⽽改变。
4.⽤书⾯表⽰电池时有哪些通⽤符号?为什么电极电势有正、有负？⽤实验能测到负的电动势吗？答：⽤“|”表⽰不同界⾯，⽤“||”表⽰盐桥。
电极电势有正有负是相对于标准氢电极⽽⾔的。
不能测到负电势。
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 ⽅程计算电极的还原电势?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 ⽅程计算电极的还原电势?答：电极电势不是电极表⾯与电解质溶液之间的电势差。
傅献彩第五版物理化学
Nernst 方程 Pt|H2 (p1)|HCl (a)|Cl2 (p2 )|Pt
负极,氧化 H2 (p1) 2H (aH ) 2e
正极,还原 Cl2 (p2 ) 2e 2Cl (aCl )
净反应 H2 (p1) Cl2 (p2 ) 2H+ (aH ) 2Cl (aCl )
() Ag (aAg ) e Ag(s)
净反应：
Ag (aAg ) Cl(aCl )AgCl(s)
可逆电池电动势的取号
rGm zEF
自发电池 非自发电池
rGm < 0 rGm > 0
例如：
E>0 E<0
Zn(s)|Zn2+||Cu2+|Cu(s)
Zn(s)+Cu2+→Zn2++Cu(s) rGm<0，E>0
9.5107
T K
293.15
2
1108
T K
293.15
3
通常要把标准电池恒温、恒湿存放，使电动势稳定。
我国在1975年提出的公式为：
ET/V=E(293.15K)/V-{39.94(T/K-293.15) +0.929(T/K-293.15)2 - 0.009(T/K-293.15)3 +0.00006(T/K-293.15)4}×10-6
RT ln
zF
a B B B
这就是计算可逆电池电动势的 Nernst 方程
从E求电池反应平衡常数K
rGm zE F rGm RT ln Ka
E
RT zF