物理化学可逆电池总结习题课

A gI C l

三 、 E、 （
E T

）与 电 池 反 应 的 G 、 S 、 H 、 P （计算的重点）
Q r、 K 的 关 系
G = -nFE; G

G = -n F E



R T ln K E T ） P E T E T
PH X =PH S E X -E S 0 .0 5 9
PH=
E -0 .2 4 1 2 0 .0 5 9
五、同种物质不同价态的标准电极电势的关系
已 知 1 Fe |Fe； 2 Fe |Fe 求 3 Fe |Fe 1、 写 三 个 电 极 对 应 的 还 原 反 应
3 2 3
3 2 3 2
？
(1 ) F e (2 ) F e (3 ) F e
3e F e 2e Fe e Fe
7 、 求 HAc 的 电 离 平 衡 常 数
PH值的计算
298K时，在有玻璃电极的电池中，加入pH = 4.00的缓冲 溶液，测得电动势为0.1122V；则当电动势为0.2305时， 溶液的pH为 ； 用下列电池求溶液的PH值，Pt︱H2(pθ)︱H+ (aq)‖参考 电极，该参考电极的电极电势为0.2412V，测得电池电 动势为E，则PH的计算式为 。
规律：右边电对的氧化态和左边电对的还原态的反应
练习
（ P t ） H（ P ） aO H ( )|H g O ( s ) |H g ( l ) |N 2
P b |P b S O 4 ( s ) |C u S O 4
( )
|C u
P b |P b S O 4 ( s ) |C u S O 4
( )
2 A g C l Z n 2 A g Z n C l 2 . ; E 2 9 8 K 1 .0 1 5V ; ( G nFE ; S nF ( E E

K
O
E T
) P 4 .9 2 1 0
4
E T
)P ; H G T S

0 .0 5 9 2
lg Z n C l
2
1 .0 1 5 E



3 0 .0 5 9 2
lg 0.5 1 5 4

1/ 3
0 .1

E
0.9 1 8 8 V
ln K

nFE RT

K
1 .2 1 0
31
电 池 Z n |Z n C l（ m = 0 .0 5) | A g C l ( s ) | A g 的 电 动 势 2 E = 1 .0 1 5 - 4 .9 2 1 0

玻 璃 = 玻 璃 - 0 .0 5 9 P H

E x 甘 汞 （ 饱 和 ） 玻 璃 + 0.059P H X
( - ) 玻 璃 | P H S| 甘 汞 ( + )
34题
E S 甘 汞 ( 饱 和 ）- 玻 璃 + 0 .0 5 9 P H S
E X E S = 0.059(P H X P H S )
rG m nF E


fG m ( H 2O )

5、 求 水 的 离 子 积 k
H 2 O H
k



OH


H 2 H 2O H
OH

H2
Pt | H 2 | H

|| O H


| H 2 | Pt
E

O H | H H | H 0 .8 2 8V
(+ ):C l 2 2 e 2 C l () : H 2 2e 2 H
E E


H 2 C l2 2 H C l


RT 2F

ln

2 |H
2
HCl
H . C l
2
2
E
Cl


2 |C l

H
1 .3 6V
E E
0 .0 5 9 ln
HCl
Gm 2 FE
计 算 E ：P t ) H 2 ( P ) | H 2 S O 4 (

m 0 .0 5

0 .3 4
| H g 2 S O 4 .H g
H g 2 SO（ s) H 2 2 H g ( l ) H 2 SO 4 ( m ) 4
2、 求 水 的 标 准 离 子 积 常 数
3 、 求 H g 2 S O 4的 标 准 溶 度 积 常 数 4、 求 稀 盐 酸 中 ( H C l ) 5 、 求 A g 2 O(s)的 标 准 摩 尔 生 成 焓

6 、 求 H g 2 C l 2 H 2 2 H C l ( a q ) 2 H g ( l )的 标 准 平 衡 常 数
E = 甘 汞 （ 饱 和 ） H
H
2 |H
2 |H

= - 0.059P H
E 甘 汞 ( 饱 和 ）+ 0 .0 5 9 P H
PH=
E - 0 .2 4 1 2 0 .0 5 9
(2) 、 玻 璃 电 极 测 电 动 势
( - ) 玻 璃 | P H x| 甘 汞 ( + )
2
; （ P t ） O（ P ） |H 2


PbSO 4 2e Pb SO4

2
P b O 2e H 2O P b 2O H
3、 (Pt)Fe |Fe
3
2
Fe
3
e Fe

2
二、掌握电池表达式与电池反应的互译 1、由电池表达式写电池反应

PH X =PH S
E X -E S 0 .0 5 9
一、掌握可逆电极的类型—会写电极反应
1、 C u|C u
2
Cu

2
2e C u


（ P t ） H（ P ） |H 2
; （ P t ） H（ P ） H |O 2

（ P t） O （ P ） H |O 2
2 、 P b | P b S O 4| S O 4 Pb|PbO|OH
3 6

(T / K )
2
四、电动势的计算
E E



RT nF
ln Q

E
:标准电池电动势E



Q ： 电 池 反 应 的 活 度 商 n： 电 池 反 应 转 移 的 电 子 数
计算电动势必须根据电池反应
列 式 计 算 E 和 r G m、 E


1 、 P t|H（ P ） | H C l （ m = 0 .1 )|C l 2 ( P ) | P t 2
2

3


G
(3 )= (1 ) - (2 )
G


1
G

2
n 3 F 3 n 1 F 1 n 2 F 2 ） （

2


G

3
G

1
G
n 3 3 n 1 1 n 2 2



五、电动势的应用
1 、 求 f G m ( H 2 O )( l )
ln k


nFE RT


9 6 5 0 0 0 .0 2 8 .3 1 4 2 9 8
0 .4 5 9
2 、 H g 2 C l 2 ( s ) 的 标 准 活 度 积 k sp

H g 2 C l2(s)
H g 2 2 C l 2
k

2 H g + H g 2 C l2(s) H g 2 2 C l H g
物理化学 可逆电池 习题课总结 （精编篇）
29题：分别设计测定下列数据的原电池
1、 Ag Fe
3
Ag F e
K

?
+
2
Pt | Fe
E

3
| Fe ||Ag | Ag
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2
+
F e 3 | F e 2 - A g + | A g = 0 .7 7 - 0 .7 9 = - 0 .0 2 V


fG m ( H 2O )

4、 求 f G m ( H 2 O )
H 2 1 / 2O 2 H 2O

Pt | H 2 | OH
E


| O2 | Pt
O

2 |O H
H

2 |O H
0 .4 0 1 ( 0 .8 2 8) 1 .2 3V
（ P t ） H（ P ） C l( )|C l 2( P ) | P t |H 2
( - ) 氧 化 ： H 2 -2 e 2 H



(+) 还 原 : Cl2 + 2e 2C l
电池反应： 电极反应的电子转移数相同时相加 H 2 +C l2 2H C l
Pt|H 2(P )|HBr(m=0.1)|AgBr|Ag A g B r + 1 / 2 H 2( P ) = A g + H B r ( m = 0 . 1 )


E=E -

RT nF
l n HBr RT nF ln
2
E = AgBr|Ag 2RT nF

E = AgBr|Ag -
4
(T / K 2 9 8) V , 计 算 2 9 8 K 电 池 有 2 m o l 电 子
得 失 时 ， 电 池 反 应 的 r G m , r H m , rS m , 及 Q r
电 池 P t|H（ P ） | H C l （ m = 0 .1) | H g 2 C l 2 （ s ）|H g 2 电 动 势 与 温 度 的 关 系 E /V = 0 .0 6 9 4 + 1 .8 8 1 1 0 T / K 2.9 1 0 1、 写 出 当 n=2时 的 电 极 和 电 池 反 应 2 、 计 算 2 9 3 K 反 应 的 r G m , rS m , r H m 及 可 逆 热 效 应

l n . H B r .m H B r / m

4、 求 f G m ( H 2 O )
H 2 1 / 2O 2 H 2O

Gm


Pt | H 2 | H
E

| O2 | Pt
1 .2 3V
O

2 |H
rG m nF E
E E


RT 2F
ln H
3
2 SO4
E E
E E



RT 2F
ln

3RT 2F
ln .m
E E


3RT 2F
ln .4 .m
1/ 3
E 0 .6 1 5
3 0 .0 5 9 2
lg (0 .3 4 4
1/ 3
0 .0 5) 0 .7 5V
2
H g | H g 2 | | C l | H g 2 C l2(s) | H g
E = Hg

2 C l2 ( s )
|H g
- H g 2+ | H g
2

ln k


nFE RT

k

k sp

3、 m = 0 . 1 m o l / K g的 H B r溶 液 的
n F E = R T ln K
S=nF（
QR nFT （ H = n F (T （
） P ） E) P
3. 电池Zn(s)│ZnCl2（0.1mol∙kg-1）│AgCl (s) ,Ag（s） 的电动势 E = [1.015-4.92×10-4（T -298）]V. （1）试写出电池反应； （2）计算在298K当电池放电2mol元电荷电量时，电池 反应的△rGm、△rSm、△rHm。 （3）若在298K下ZnCl2（0.1mol∙kg-1）溶液的±=0.515 计算
2 2

ln k


nFE RT

3 2 .2 5
k

k 1 .0 1 0

14
测 定 溶 液 的 PH值
H
2 |H

= - 0.059P H
玻 璃 = 玻 璃 - 0 .0 5 9 P H

(1) 、 氢 电 极 测 电 动 势

（ - ） （ P t ） H（ P ） | P H = ？ |甘 汞（ 饱 和（ + ） 2 ）
|C u
2、 将 电 池 反 应 设 计 成 电 池
H g O H 2 H g H 2O 1 / 2O H 2 H 2 O
P b H gO H g P bO

H
OH


H 2O

AgC l Ag C l

A gC l I