南京大学《物理化学》练习 第八章 可逆电池的电动势及其应用
可逆电池的电动势及其应用修改版资料
nHg(l)
Cd(Hg)(a) 中含镉 w(Cd) 0.05 0.14
298.15K时 E 1.018 32 V
4、可逆电池的书写方法及电动势的取号
可逆电池的书写方法 可逆电池电动势的取号
可逆电池的书写方法
1. 左边为负极，起氧化作用，是阳极； 右边为正极，起还原作用，是阴极。
2. “|” 表示相界面，有电势差存在。 “┆” 表示半透膜。
Cu2 (a1) e Cu (a2 )
2、电动势的测定
对消法测电动势 标准电池
对消法测定电动势的原理图
Ew
A
H
Es.c
K D
R
CB
G
AC
Ex Es.c AH
Ex
对消法测电动势的实验装置
标准电池 待测电池
工作电源
检流计
电位计
标准电池
软木塞
Hg Hg2SO4
Hg
正
饱和
CdSO
溶液
4
CdSO4
甘汞电极（参比电极）
第二类电极的电极反应
电极
电极反应（还原）
Cl (a )ㅣAgCl(s)ㅣAg(s)
AgCl(s) e Ag(s) Cl (a )
Cl
(a
)ㅣHg
2
Cl
2
(s)ㅣHg(l)
Hg2Cl2 (s) 2e
H
(a
)ㅣAg
2O(s)ㅣAg(s)
2Hg(l) 2Cl (a )
Cl (a )ㅣCl (p)ㅣPt
2
Na (a )ㅣNa(Hg)(a)
Cl (p) 2e 2Cl (a )
2
Na+ (a ) nHg(l) e Na(Hg)(a)
第八章_可逆电池的电动势及其应用汇总
③ 第三类电极 又称氧化还原电极 由惰性金属（ Pt）插入含有某种离子的不同氧化态 的溶液中构成电极 金属只起导电作用。 Fe3+(a1),Fe2+(a2) ∣ Pt ⑵ 电池的书写惯例 ① 写在左边的电极起氧化作用，为负极，写在右边 的电极起还原作用为正极； ② 用单竖线“∣”表示不同物相的界面（有时也用 逗号，）有接界电势存在
rG nFE
E r H m nFE nFT ( ) P T
E r S m nF ( ) P T
RT EE ln Qa nF E QR nFT ( ) P T
⑵ 求电解质溶液的平均活度系数
⑶ 求难溶盐的溶度积KSP，水的离子积KW及弱酸、弱碱 的电离常数等。一般先设计出相应的电池，使电池反应正 好和所需的溶解或离解反应式一致，只要算得电池的 E值 ，就可求出平衡常数KSP、KW ⑷ 从液接电势求离子的迁移数
的。
7 金属－溶液界面的电势差 将金属置于溶液中形成的相间电势差称为金属－溶液界面 电势差 它是由金属在溶液中溶解或溶液中的离子在金属表面沉积 或金属选择性地吸附溶液中某些离子而产生的，它是电池 电动势的主要组成部分。 8 液接电势
两种电解质溶液（电解质种类不同或浓度不同）接触时形 成的相间电势差。
该电池的特点是电动势的温度变化系数小，电动势稳 定可作为标准。
5 相间电势差
在电池中，不同相相互接触时，将会发生电荷在两相之间
互相转移的现象，当电荷转移达到平衡时，两相所带电荷
的正负或数量是不同的，于是相界面两侧即产生电势差
6 接触电势
两种金属接触时形成的相间电势差称为接触电势差
它是由两种金属的自由电子密度及电子逸出功不同而产生
南京大学《物理化学》考试 第八章 可逆电池的电动势及其应用
第八章可逆电池的电动势及其应用物化试卷（一）1．下列电池中，哪个电池的电动势与 Cl-离子的活度无关？(A) Zn│ZnCl2(aq)│Cl2(g)│Pt(B) Zn│ZnCl2(aq)‖KCl(aq)│AgCl(s)│Ag(C) Ag│AgCl(s)│KCl(aq)│Cl2(g)│Pt(D) Hg│Hg2Cl2(s)│KCl(aq)‖AgNO3(aq)│Ag2． 下列对原电池的描述哪个是不准确的：(A) 在阳极上发生氧化反应(B) 电池内部由离子输送电荷(C) 在电池外线路上电子从阴极流向阳极(D) 当电动势为正值时电池反应是自发的3．用补偿法（对消法）测定可逆电池的电动势时，主要为了：(A) 消除电极上的副反应(B) 减少标准电池的损耗(C) 在可逆情况下测定电池电动势(D) 简便易行4．用对消法测定由电极 Ag(s)│AgNO3(aq) 与电极Ag,AgCl(s)│KCl(aq) 组成的电池的电动势,下列哪一项是不能采用的?(A) 标准电池 (B) 电位计(C) 直流检流计 (D) 饱和KCl盐桥5．若算得电池反应的电池电动势为负值时，表示此电池反应是：(A) 正向进行 (B) 逆向进行(C) 不可能进行 (D) 反应方向不确定6．电池电动势与温度的关系为：298 K 时，电池可逆放电 ，则：(A) Q > 0 (B) Q < 0(C) Q = 0 (D) 不能确定7．25℃时，φ(Fe3+,Fe2+) = 0.771 V，φ (Sn4+,Sn2+) = 0.150V，反应 的 为：(A) -268.7 kJ/mol (B) -177.8 kJ/mol(C) -119.9 kJ/mol (D) 119.9 kJ/mol8．某燃料电池的反应为： H2(g)＋ O2(g) ---> H2O(g) 在 400 K 时的 Δr H m和 Δr S m分别为 -251.6 kJ/mol和 -50 J/(K·mol),则该 电池的电动势为：(A) 1.2 V (B) 2.4 V(C) 1.4 V (D) 2.8 V9．某电池在等温、等压、可逆情况下放电,其热效应为Q R, 则：(A) Q R＝0 (B) Q R＝ΔH(C) Q R＝TΔS (D) Q R＝ΔU10．金属与溶液间电势差的大小和符号主要取决于：(A) 金属的表面性质(B) 溶液中金属离子的浓度(C) 金属与溶液的接触面积(D) 金属的本性和溶液中原有的金属离子浓度11．Li - Cl2电池结构如下： Li│LiCl（(饱和液)有机溶剂）│Cl2(p)│Pt 已知 [LiCl(s)] = -384 kJ/mol，则该电池的电动势值 E 为：(A) 1 V (B) 2 V (C) 3 V (D) 4 V12．有两个电池，电动势分别为E1和E2：H2(p)│KOH(0.1 mol/kg)│O2(p) E1H2(p)│H2SO4(0.0l mol/kg)│O2(p) E2比较其电动势大小：(A) E1< E2 (B) E1> E2(C) E1= E2 (D) 不能确定13．已知： (1) Cu│Cu2+(a2)‖Cu2+(a1)│Cu 电动势为 E1 (2) Pt│Cu2+(a2),Cu+(a')‖Cu2+(a1),Cu+(a')│Pt 电动势为 E2， 则：(A) E1=E2 (B) E1= 2 E2(C) E1= E2 (D) E1≥ E214．在298 K将两个 Zn(s)极分别浸入 Zn2+ 离子活度为0.02和0.2的溶液中, 这样组成的浓差电池的电动势为：(A) 0.059 V (B) 0.0295 V(C) -0.059 V (D) (0.059lg0.004) V15．电池 Pb(Hg)(a1)│Pb2+(aq)│Pb(Hg)(a2) 要使电动势E>0, 则两个汞齐活度关系为：(A) a1>a2 (B) a1=a2(C) a1<a2 (D)a1与a2可取任意值16．关于液体接界电势 Ej, 正确的说法是：(A) 只有电流通过时才有Ej存在(B) 只有无电流通过电池时才有 Ej(C) 只有种类不同的电解质溶液接界时才有Ej(D) 无论电池中有无电流通过, 只要有液体接界存在, Ej总是存在17．测定溶液的 pH 值的最常用的指示电极为玻璃电极, 它是：(A) 第一类电极 (B) 第二类电极(C) 氧化还原电极 (D) 氢离子选择性电极18．已知 298 K 时， φ (Ag+,Ag)＝0.799 V, 下列电池的 E为 0.627 V . Pt, H2│H2SO4(aq)│Ag2SO4(s)│Ag(s) 则 Ag2SO4的活度积为：(A) 3.8×(B) 1.2×(C) 2.98×(D) 1.52×19．通过电动势的测定，可以求难溶盐的活度积，今欲求 AgCl 的活度积，则应设计的电池为：(A) Ag│AgCl│HCl(aq)‖Cl2(p)│Pt(B) Pt│Cl2│HCl(aq)‖AgNO3(aq)│Ag(C) Ag│AgNO3(aq)‖HCl(aq)│AgCl│Ag(D) Ag│AgCl│HCl(aq)‖AgCl│Ag20．电池(1) Ag(s)│AgNO3(a1)‖AgNO3(a2)│Ag(s) 电动势为 E1 电池(2) Ag(s)│AgNO3(a1)┆AgNO3(a2)│Ag(s) 电动势为 E2，其液接电势为 EJ。
南京大学《物理化学》考试 第八章 可逆电池的电动势及其应用
第八章可逆电池的电动势及其应用物化试卷（一）1．下列电池中，哪个电池的电动势与 Cl-离子的活度无关？(A) Zn│ZnCl2(aq)│Cl2(g)│Pt(B) Zn│ZnCl2(aq)‖KCl(aq)│AgCl(s)│Ag(C) Ag│AgCl(s)│KCl(aq)│Cl2(g)│Pt(D) Hg│Hg2Cl2(s)│KCl(aq)‖AgNO3(aq)│Ag2．下列对原电池的描述哪个是不准确的：(A) 在阳极上发生氧化反应(B) 电池内部由离子输送电荷(C) 在电池外线路上电子从阴极流向阳极(D) 当电动势为正值时电池反应是自发的3．用补偿法（对消法）测定可逆电池的电动势时，主要为了：(A) 消除电极上的副反应(B) 减少标准电池的损耗(C) 在可逆情况下测定电池电动势(D) 简便易行4．用对消法测定由电极Ag(s)│AgNO3(aq) 与电极Ag,AgCl(s)│KCl(aq) 组成的电池的电动势,下列哪一项是不能采用的?(A) 标准电池(B) 电位计(C) 直流检流计(D) 饱和KCl盐桥5．若算得电池反应的电池电动势为负值时，表示此电池反应是：(A) 正向进行(B) 逆向进行(C) 不可能进行(D) 反应方向不确定6．电池电动势与温度的关系为：298 K 时，电池可逆放电，则：(A) Q > 0 (B) Q < 0(C) Q = 0 (D) 不能确定7．25℃时，φ(Fe3+,Fe2+) = 0.771 V，φ (Sn4+,Sn2+) = 0.150 V，反应的为：(A) -268.7 kJ/mol (B) -177.8 kJ/mol(C) -119.9 kJ/mol (D) 119.9 kJ/mol8．某燃料电池的反应为： H2(g)＋ O2(g) ---> H2O(g) 在 400 K 时的Δr H m和Δr S m分别为 -251.6 kJ/mol和 -50 J/(K·mol),则该电池的电动势为：(A) 1.2 V (B) 2.4 V(C) 1.4 V (D) 2.8 V9．某电池在等温、等压、可逆情况下放电,其热效应为Q R, 则：(A) Q R＝0 (B) Q R＝ΔH(C) Q R＝TΔS (D) Q R＝ΔU10．金属与溶液间电势差的大小和符号主要取决于：(A) 金属的表面性质(B) 溶液中金属离子的浓度(C) 金属与溶液的接触面积(D) 金属的本性和溶液中原有的金属离子浓度11．Li - Cl2电池结构如下：Li│LiCl（(饱和液)有机溶剂）│Cl2(p)│Pt 已知[LiCl(s)] = -384 kJ/mol，则该电池的电动势值 E 为：(A) 1 V (B) 2 V (C) 3 V (D) 4 V12．有两个电池，电动势分别为E1和E2：H2(p)│KOH(0.1 mol/kg)│O2(p) E1H2(p)│H2SO4(0.0l mol/kg)│O2(p) E2比较其电动势大小：(A) E1< E2 (B) E1> E2(C) E1= E2 (D) 不能确定13．已知：(1) Cu│Cu2+(a2)‖Cu2+(a1)│Cu 电动势为 E1 (2) Pt│Cu2+(a2),Cu+(a')‖Cu2+(a1),Cu+(a')│Pt 电动势为 E2，则：(A) E1=E2 (B) E1= 2 E2(C) E1= E2 (D) E1≥ E214．在298 K将两个 Zn(s)极分别浸入 Zn2+ 离子活度为0.02和0.2的溶液中, 这样组成的浓差电池的电动势为：(A) 0.059 V (B) 0.0295 V(C) -0.059 V (D) (0.059lg0.004) V15．电池Pb(Hg)(a1)│Pb2+(aq)│Pb(Hg)(a2) 要使电动势E>0, 则两个汞齐活度关系为：(A) a1>a2 (B) a1=a2(C) a1<a2 (D)a1与a2可取任意值16．关于液体接界电势 Ej, 正确的说法是：(A) 只有电流通过时才有Ej存在(B) 只有无电流通过电池时才有 Ej(C) 只有种类不同的电解质溶液接界时才有Ej(D) 无论电池中有无电流通过, 只要有液体接界存在, Ej总是存在17．测定溶液的 pH 值的最常用的指示电极为玻璃电极, 它是：(A) 第一类电极(B) 第二类电极(C) 氧化还原电极(D) 氢离子选择性电极18．已知 298 K 时，φ (Ag+,Ag)＝0.799 V, 下列电池的 E为0.627 V . Pt, H2│H2SO4(aq)│Ag2SO4(s)│Ag(s) 则 Ag2SO4的活度积为：(A) 3.8×(B) 1.2×(C) 2.98×(D) 1.52×19．通过电动势的测定，可以求难溶盐的活度积，今欲求 AgCl 的活度积，则应设计的电池为：(A) Ag│AgCl│HCl(aq)‖Cl2(p)│Pt(B) Pt│Cl2│HCl(aq)‖AgNO3(aq)│Ag(C) Ag│AgNO3(aq)‖HCl(aq)│AgCl│Ag(D) Ag│AgCl│HCl(aq)‖AgCl│Ag20．电池(1) Ag(s)│AgNO3(a1)‖AgNO3(a2)│Ag(s) 电动势为 E1 电池(2) Ag(s)│AgNO3(a1)┆AgNO3(a2)│Ag(s) 电动势为 E2，其液接电势为 EJ。
第八章可逆电池的电动势及其应用讲解
金属-金属离子电极：
(a=1)
电极
电极反应
Mz+|M Mz++ze- → M
Cu2+|Cu Cu2++2e- → Cu (a 1)
金属汞齐-金属离子电极：
Na+ |Na-Hg Na+ + e- →Na (a) Cd2+|Cd-Hg Cd2+ + 2e- → Cd(a)
2019/7/5
２、OH－, Cl－虽有对应的第一类电极，但也常制 成第二类电极，因为制备容易，使用方便。
2019/7/5
2.3 第三类电极：氧化还原电极
电极
电极反应（还原）
Fe3 (a1 ), Fe2 (a2 )|Pt Sn4 (a1 ), Sn2 (a2 )|Pt Cu2 (a1), Cu (a2 )|Pt
在可逆电池中 (ΔrG)T,p＝Wf＝－nFE 其中E: 电池两电极间的电势差，在可逆条件下，达最 大值，称为可逆电池的电动势。 n：电池输出电荷的物 质的量。
2019/7/5
电化学与热力学的联系
重要公式:
( r G)T , p,R Wf,max nFE
( r Gm )T , p,R
常见电池的类型
单液电池
Pt
Pt
H2
Pt
2019/7/5
H+ AgCl+Ag
常见电池的类型
双液电池
Zn
用素烧瓷分开
+
Cu
2019/7/5
ZnSO4 (aq) 素瓷烧杯
CuSO4 (aq)
常见电池的类型
双液电池
用盐桥分开
物理化学电化学习题
第八章、第九章和第十章 电化学【复习内容提纲】1、电解质溶液的导电机理是什么？（原电池和电解池装置是怎么有持续的电流的）2、什么是法拉第电解定律？公式?这定律在电化学中有何用处？3、离子迁移数的定义？计算离子迁移数的几个公式？ 知道离子迁移数的测定方法？4、电导、电导率、摩尔电导率的定义、公式、物理意义和单位？P16页例题 P18页例题5、电导率和摩尔电导率与浓度的变化关系？（一定要理解为什么） 图8.11和 图8。
126、什么是离子独立运动定律？ 会计算电解质溶液无限稀释摩尔电导率的两种方法？ P22页7、电导测定的应用。
【计算题】会计算电离度和平衡常数P26页例题 P57页 习题19 ；P58页 习题21 ；会计算难溶盐的溶度积 P28页例题 P57页 习题158、离子的平均活度，平均质量摩尔浓度，平均活度系数的计算公式 P58页 习题25离子强度的计算公式 P58页 习题249、什么是可逆电池（可逆电池具备的条件）？10、可逆电极的种类(有哪三类）,会写电极反应和电极符号11、电池表示式和电池反应的“互译" P109页 习题1 ;P109页 习题212、电动势E 及其温度系数与有关热力学量的关系 【计算题】类似于P110页 习题5 习题613、电池电动势产生的机理？（电池电动势是怎么产生的）14、标准氢电极和参比电极（甘汞电极）的构造？优缺点？15、电池的分类和各类电池电动势的两种计算方法？ P82页 例题1 例题2 例题316、电极电势及电池电动势的应用。
【计算题】 类似于P84页 求±γ P85页 求W SP K K ;;;17、什么是电极的极化和过电势？电极极化的原因？ 图10。
418、电解时电极反应。
知道阴极和阳极的放电顺序(析出顺序)的依据?例如：电解ZnCl 2水溶液，两极均用铂电极，电解反应如何？ 若均改用锌电极，结果又如何？19、金属的腐蚀和防护（简单了解）【电化学 练习】一、填空题1、Pt|Cu 2+，Cu + 电极上的反应为Cu 2+ + e -→Cu +，当有1F 的电量通过电池时，发生反应的Cu 2+ 的物质的量为 。
南京大学物理化学下册(第五版)复习资料题解答-整理完全汇总整编
物理化学下册课后复习题答案第八章电解质溶液第九章可逆电池电动势及其应用第十章电解与极化作用第十一章化学动力学（一）第十二章化学动力学基础（二）第十三章1.比表面有哪能几种表示方法？表面张力与表面Gibbs自由能有哪些异同点？答：A0= As/m或A0= As/V；表面张力又可称为表面Gibbs自由能，二者数值一样。
但一个是从能量角度研究表面现象，另一个是从力的角度研究表面现象；故二者物理意义不同；单位不同。
2.为什么气泡、小液滴、肥皂泡等都呈圆形？玻璃管口加热后会变得光滑并缩小（俗称圆口），这些现象的本是什么？用同一滴管滴出相同体积的苯。
水和NaCl 溶液，所得的液滴数是否相同弯曲液面有附加压力，其最终会将不规则的液面变为圆形或球形；球形表面积最小，表面自由能最低，最稳定；不相同。
3.用学到的关于界面现角的知识解释以下几种做法或现象的基体原理：①人工降雨；②有机蒸馏中加沸石；③多孔固体吸附蒸气时的毛细凝聚；④过饱和溶液，过饱和蒸气，过冷液体等过饱和现象；⑤重量分析中的“陈化”过程；⑥喷洒农药时，为何常常在农药中加入少量表面活性剂这些现象都可以用开尔文公式说明，①、②、④、⑤是新相刚形面时的体积小，曲率半径小，对与之平衡的旧相有更加苛刻的条件要求。
③多孔固体吸附蒸气时，被吸附的气体的液相对毛细管是润湿的，其曲率半径小零，当气体的分压小于其饱和蒸气压时，就可以发生凝聚。
⑥喷洒农药时，在农药中加入少量表面活性剂，可以降低药液的表面张力，使药液在叶面上铺展。
4.在三通活塞的两端涂上肥皂液，关断右端通路，在左端吹一个大泡，然后关闭左端，在右端吹一个小泡，最后让左右两端相通。
试问当将两管接通后，两泡的大小有何变化？到何时达到平衡？讲出变化的原因及平衡时两泡的曲率半径的比值。
小球更小，大球更大；最后小泡变成一个与大泡曲率半径相同的弧；由于小泡的附加压力大，所以大泡变大，小泡变小，最后使两泡的曲率半径相同5.因系统的Gibbs自由能越低，系统越稳定，所以物体总有降低本身表面Giibs自由能的趋势。
第八章 可逆电池的电动势及其应用.
复习巩固 电化学与热力学的桥梁公式是什么？ 什么是可逆电池？ 组成可逆电池的必要条件是什么？ 可逆电极有哪些，写出电极表达式和电极反应？ 对消法测定可逆电池电动势的原理？ 标准电池？
8.3 可逆电池的书写方法及电动势的取号
可逆电池的书面表示法
可逆电池电动势的取号
从化学反应设计电池
可逆电池的书面表示法
AgCl(s)→Ag++ClAg(s)|Ag+(aq)||HCl(aq)|AgCl(s)|Ag(s) 验证： (-) Ag(s) →Ag++e(+) AgCl(s)+e-→Ag(s)+Cl净反应： AgCl(s)→Ag++Cl-
练习：设计成电池
Fe (aFe2 ) Ag (a Ag ) Fe (aFe3 ) Ag ( s )
桥梁公式:
(ΔrG)T , p nFE
(Δ r Gm)T , p
当反应进度ξ=1mol时：
Δ r G ( )T , P zFE ξ
（z为电极的氧化或还原反 应式中的电子的计量系 数）
讨论：
(ΔrGm )T , p zFE
（1）式中z为ξ=1mol时参与反应的电子的量，由于ξ 与反应计量方程式的写法有关，z亦与反应计量方程 式的写法有关。
可逆电池电动势的取号
DrGm=-zEF
自发电池： DrGm<0，E>0 例如： Zn(s)|Zn2+||Cu2+|Cu(s) Zn(s)+Cu2+→Zn2++Cu(s) DrGm<0，E>0， 电池才能做有用功 非自发电池： DrGm>0，E<0 Cu(s)|Cu2+||Zn2+|Zn(s) Zn2++Cu(s)→Zn(s)+Cu2+ DrGm>0，E<0， 不可能对外做电功
第八章可逆电池的电动势及应用
第八章可逆电池的电动势及应用一、选择题1.298 K时，应用盐桥将反应H+ + OH - = H2O(l)设计成的电池是：（）（A） Pt,H2|OH -||H+|H2,Pt （B） Pt,H2|H+||OH -|H2,Pt（C） Pt,O2|H+||OH -|O2,Pt （D） Pt,H2|H+||OH -|O2,Pt2. 金属与溶液间电势差的大小和符号主要取决于:( )(A) 金属的表面性质 (B) 溶液中金属离子的浓度(C) 金属与溶液的接触面积 (D) 金属的本性和溶液中原有的金属离子浓度3.以下关于玻璃电极的说法正确的是:( )(A) 玻璃电极是一种不可逆电极(B) 玻璃电极的工作原理是根据膜内外溶液中被测离子的交换(C) 玻璃电极易受溶液中存在的氧化剂、还原剂的干扰(D) 玻璃电极是离子选择性电极的一种4.在电极分类中，何者不属于氧化-还原电极？（）(A)Pt|Fe3+, Fe2+ (B) Pt|Tl3+,Tl+ (C) Pt,H2| H+ (D) Pt|Sn4+,Sn2+5. 有三种电极表示式:(1) Pt,H2(pθ)│H+(a=1),(2)Cu│Pt,H2(pθ)│H+(a=1),(3)Cu│Hg(l)│Pt,H2(pθ)│H+(a=1)，则氢电极的电极电势彼此关系为：( )(A) 逐渐变大 (B) 逐渐变小 (C) 不能确定 (D) 彼此相等6.将反应 H++ OH-＝H2O 设计成可逆电池，选出下列电池中正确的一个。
( )(A) Pt│H2│H+(aq)‖OH-│O2│Pt(B) Pt│H2│NaOH(aq)│O2│Pt(C) Pt│H2│NaOH(aq)‖HCl(aq)│H2│Pt(D) Pt│H2(p1)│H2O(l)│H2(p2)│Pt7. 当电池的电动势E=0时，表示：（）(A) 电池反应中，反应物的活度与产物活度相等(B) 电池中各物质都处于标准态(C) 正极与负极的电极电势相等(D) 电池反应的平衡常数K a=18. 常用醌氢醌电极测定溶液的pH 值, 下列对该电极的描述不准确的是：( )(A) 醌氢醌在水中溶解度小, 易于建立平衡(B) 电极属于氧化-还原电极(C) 可在pH=0-14的广泛范围内使用(D) 操作方便, 精确度高(pθ),Pt, 设参比电极的φθ为9.用下列电池测溶液 pH。
南京大学物化实验系列电动势的测定
电动势的测定与应用一、 实验目的与要求1． 掌握对消法测定电动势的原理及电位差计，检流计及标准电池使用注意事项及简单原理。
2． 学会制备银电极，银～氯化银电极，盐桥的方法。
3． 了解可逆电池电动势的应用。
二、实验原理原电池是由两个“半电池”组成，每一个半电池中包含一个电极和相应的电解质溶液。
不同的半电池可以组成各种各样的原电池。
电池反应中正极起还原作用，负极起氧化作用，而电池反应是电池中两个电极反应的总和。
其电动势为组成该电池的两个半电池的电极电势的代数和。
若已知一半电池的电极电势，通过测定电动势，即可求得另一半电池的电极电势。
目前尚不能从实验上测定单个半电池的电极电势。
在电化学中，电极电势是以某一电极为标准而求出其它电极的相对值。
现在国际上采用的标准电极是标准氢电极，即1=+H a ，Pa p H 1013252=时被氢气所饱和的铂电极。
但氢电极使用比较麻烦，因此常把具有稳定电势的电极，如甘汞电极，银～氯化银电极等作为第二类参比电极。
通过测定电池电动势可求算某些反应的G S H ∆∆∆,,等热力学函数；电解质的平均活度系数，难溶盐的溶度积和溶液的pH 值等数据。
但要求上述数据，必须时能够设计成一个可逆电池，该电池反应就是所需求的反应。
例如用电动势法求AgCl 的sp K 。
如需设计成如下电池：)(|)(||)(|)()(3s Ag m AgNO m HCl s AgCl s Ag +电池的电极反应为负极： e AgCl m Cl Ag +→+-)( 正极： Ag e m Ag →++)( 电池总反应： AgCl m Cl m Ag →+-+)()(电池电动势： left right E ϕϕ-=-+--+++•-=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+-⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=+Cl Ag Cl Cl AgCl Ag Ag Ag Ag a a F RT E a F RT a F RT E 1ln 1lnln 00,0,ϕϕ因为 spK RT F nE G 1ln-=-=∆ spK F RT E 1ln0=所以 RTEFa a K Cl Ag sp 303.2lg lg lg -+=-+只要测得该电池的电动势，就可以通过上式求得AgCl 的sp K 。
8-第九章 可逆电池的电动势及其应用(2010级)1
对消法测电动势
在外电路上加一反向 电势差，其数值与E相 同，这就相当于外电阻 无穷大了。如图：
Ew
−
R
+
H
A
− +
C
G
B
U AH = Es,c = IRAH
Es.c
E x = U AC = IRAC = Es,c × RAC RAH
D
K
− + Ex
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
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可逆电池
可逆电池是在平衡态或无限接近于平衡态的情况 下工作。因此，在等温、等压条件下，当系统发生 变化时，系统Gibbs自由能的减少等于对外所做的 最大非膨胀功，用公式表示为： ∆ r G T , p , R = W f, m ax 如果非膨胀功只有电功，则上式又可写为 ∆ r G T , p , R = − nF E 式中 n 为电池输出电荷的物质的量，单位为mol， E 为可逆电池的电动势，单位为V。
材料科学与化学工程学院大学化学教学部 何明中
§9.2 电动势的测定
不能用伏特计测定原电池的电动势。因为： (1) 用伏特计测定时，就会有电流，即电池内反 应进行，电解质溶液的浓度发生变化，电动势也就 不断改变。这时，电池亦不是可逆电池了。 (2) 电池有内阻，有电流流过时，两电极间是电 势差不是电动势。 所以，测量可逆电池的电动势必须在几乎没有电 流通过的情况下进行。
−
−
Zn(s ) + 2 AgCl(s ) → Zn 2 + + 2 Cl − + 2 Ag(s )
− − → 阳极： 2Ag(s) + 2Cl 2AgCl(s) + 2e
南京大学物理化学下册(第五版)复习题解答：最新整理
物理化学下册课后复习题答案第八章电解质溶液第九章可逆电池电动势及其应用第十章电解与极化作用第十一章化学动力学（一）第十二章化学动力学基础（二）第十三章1.比表面有哪能几种表示方法？表面张力与表面Gibbs自由能有哪些异同点？答：A0= As/m或A0= As/V；表面张力又可称为表面Gibbs自由能，二者数值一样。
但一个是从能量角度研究表面现象，另一个是从力的角度研究表面现象；故二者物理意义不同；单位不同。
2.为什么气泡、小液滴、肥皂泡等都呈圆形？玻璃管口加热后会变得光滑并缩小（俗称圆口），这些现象的本是什么？用同一滴管滴出相同体积的苯。
水和NaCl 溶液，所得的液滴数是否相同弯曲液面有附加压力，其最终会将不规则的液面变为圆形或球形；球形表面积最小，表面自由能最低，最稳定；不相同。
3.用学到的关于界面现角的知识解释以下几种做法或现象的基体原理：①人工降雨；②有机蒸馏中加沸石；③多孔固体吸附蒸气时的毛细凝聚；④过饱和溶液，过饱和蒸气，过冷液体等过饱和现象；⑤重量分析中的“陈化”过程；⑥喷洒农药时，为何常常在农药中加入少量表面活性剂这些现象都可以用开尔文公式说明，①、②、④、⑤是新相刚形面时的体积小，曲率半径小，对与之平衡的旧相有更加苛刻的条件要求。
③多孔固体吸附蒸气时，被吸附的气体的液相对毛细管是润湿的，其曲率半径小零，当气体的分压小于其饱和蒸气压时，就可以发生凝聚。
⑥喷洒农药时，在农药中加入少量表面活性剂，可以降低药液的表面张力，使药液在叶面上铺展。
4.在三通活塞的两端涂上肥皂液，关断右端通路，在左端吹一个大泡，然后关闭左端，在右端吹一个小泡，最后让左右两端相通。
试问当将两管接通后，两泡的大小有何变化？到何时达到平衡？讲出变化的原因及平衡时两泡的曲率半径的比值。
小球更小，大球更大；最后小泡变成一个与大泡曲率半径相同的弧；由于小泡的附加压力大，所以大泡变大，小泡变小，最后使两泡的曲率半径相同5.因系统的Gibbs自由能越低，系统越稳定，所以物体总有降低本身表面Giibs自由能的趋势。
物理化学(南京大学)08章_可逆电池的电动势及其应用
2
2
∆ rGm = − zE F
−
aH aCl
2
2
γ H pH
p
aCl2 =
γ Cl pCl
2
2
p
m+ 2 m− 2 m 4 = (γ + ) (γ − ) = (γ ± ) ≈ (0.1) 4 (γ ± = 1) m m m
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2011-10-10
（1） E与a(活度)的关系
ξ
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组成可逆电池的必要条件
原电池
电解池
化学反应可逆
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能量变化可逆
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组成可逆电池的必要条件
例如有电池 作为原电池 Zn(s)|ZnSO4||HCl|AgCl(s) | Ag(s)
(−) Zn(s) → Zn
∂E QR = T ∆ r S m = zFT ∂T p
∆ r H m = ∆ r Gm + T ∆ r S m
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∂E ∆ r S m = zF ∂T p
∂E = − zEF + zFT ∂T p
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RO → ∞
RO + Ri → RO
E ≈U
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对消法测电动势的实验装置
标准电池 待测电池 工作电源
检流计
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电位计
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南京大学《物理化学》练习 第八章 可逆电池的电动势及其应用
第八章可逆电池的电动势及其应用返回上一页1. 试将下述化学反应设计成电池:(1) AgCl(s)=Ag+(aAg+)+Cl-(aCl-)(2) AgCl(s)+I-(aI-)=AgI(s)+Cl-(aCl-)(3) H2(pH2)+HgO(s)=Hg(l)+H2O(l)(4) Fe2+(aFe2+)+Ag+(aAg+)=Fe3+(aFe3+)+Ag(s)(5) H2(pH2)+1/2 O2(pO2)=H2O(l)(6) Cl2(pCl2)+2I-(aI-)=I2(s)+2Cl-(aCl-)2. 298K时下述电池的E为1.228 VPt,H2()|H2SO4(0.01 mol/kg)|O2(),Pt已知H2O(l)的生成热为-286.1 kJ/mol.试求:(1) 该电池的温度系数.(2) 该电池在273 K时的电动势.该反应热在该温度区间内为常数.3. 电池Zn(s)|ZnCl2(0.05 mol/kg)|AgCl(s)+Ag(s) 的电动势E={1.015- 4.92×(T/K-298)}V.试计算在298 K当电池有2 mol 电子的电量输出时,电池反应的Δr G m, Δr H m, Δr S m和此过程的可逆热效应Q R.4. 一个可逆电动势为1.07 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),有1000 C的电量通过.假定电池中发生的反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体系时总的熵变化.如果要分别求算恒温槽和电池的熵变化,还需何种数据?5. 试为下述反应设计一电池Cd(s)+I2(s)=Cd2+(aCd2+=1.0)+2I-(aI-=1.0) 求电池在298K时的,反应的和平衡常数 .如将反应写成1/2 Cd(s)+1/2 I2(s)=1/2Cd2+(aCd2+=1)+I-(a I-=1) 再计算, 和,以此了解反应方程式的写法对这些数值的影响.6. 列式表示下列两组标准电极电势之间的关系.7. 试设计一个电池,使其中进行下述反应Fe2+(aFe2+)+ Ag+(aAg+) =Ag(s)+Fe3+(aFe3+)(1) 写出电池的表示式.(2) 计算上述电池反应在298K,反应进度ξ为1 mol 的平衡常数 .(3) 如将过量磨细的银粉加到浓度为0.05 mol/kg的Fe(NO3)3溶液中,求当反应达平衡后Ag+的浓度为多少?(设活度系数均等于1)8. 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?(空气中氧的分压为0.21×).如果在溶液中加入大量的CN-,情况又怎样? 已知[Ag(CN)2]- + e- ->Ag(s)+2CN- =-0.31V9. 在298K时,分别用金属Fe和Cd插入下述溶液中,组成电池,是判断何种金属首先被氧化?(1)溶液中含Fe2+和Cd2+离子的浓度都是0.1 mol/kg(2)溶液中含Fe2+为0.1 mol/kg,而Cd2+为0.0036 mol/kg.10. 在298K时,试从标准生成吉布斯自由能计算下述电池的电动势Ag(s)+AgCl(s)|NaCl(a=1)|Hg2Cl2(s)+Hg(l) 已知AgCl(s) 和Hg2Cl2(s)的标准生成吉布斯自由能分别为-109.57和-210.35 kJ/mol.11. 根据下列在298K和下的数据,计算HgO(s)在该温度时的离解压.(1) 下述电池的=0.9265 VPt,H2()|NaOH(a=1)|HgO(s)+Hg(l)(2) H2()+1/2O2()=H2O(l) =-285.85kJ*mol-1(3) 298K时下列物质的摩尔熵值化合物HgO(s) O2(g) H2O(l) Hg(l)H2(g)/J/(K·mol) 73.22 205.1 70.08 77.4 130.712. 298K时,10 mol/kg和6 mol/kg的HCl水溶液中HCl的分压为560和18.7Pa,试计算下述两电池的电动势的差值.(Pt)H2( )|HCl(10 mol/kg)|Cl2()(Pt)(Pt)H2()|HCl(6 mol/kg)|Cl2()(Pt)13. 在298K时,测得下述电池的E为0.695V,Zn(s)|Zn2+(aZn2+=0.01)|H+(aH+=0.02)|H2(pH2),Pt 通入H2(g)时,液面上总压为100.5 kPa,这时水的饱和蒸汽压为3.20kPa,并已知液接电势为-0.030V,求Zn电极的(Zn2+,Zn). 设氢气为理想气体.14. 已知298K时2H2O(g) = 2H2(g)+O2(g) 反应的平衡常数为9.7×,这时H2O的饱和蒸汽压为3200Pa,试求298K时下述电池的电动势E.Pt,H2()|H2SO4(0.01 mol/kg)|O2(),Pt(298K时的平衡常数是根据高温下的数据间接求出的.由于氧电极上的电极反应不易达到平衡,不能测出E的精确值,所以可通过上法来计算E值)15. 计算298K时下述电池的电动势E, Pb(s)+PbCl2(s)|HCl(0.1mol/kg)|H2(0.1×),Pt 已知(Pb2+,Pb)=-0.126V,298K时,PbCl2(s)在水中饱和溶液的浓度为0.039 mol/kg.设活度系数均等于1.16. 已知298K时下述电池的电动势E=0.372V, Cu(s)|Cu(Ac)2(0.1 mol/kg)|AgAc(s)+Ag(s) 温度升至308K时,E=0.374V,又知298K时, (Ag+,Ag)=0.799V, (Cu2+,Cu)=0.337V,(1) 写出电极反应和电池反应.(2) 298K时,当电池可逆地输出2 mol 电子的电量时,求电池反应的ΔrGm, ΔrHm和ΔrSm,设电动势E 随T的变化率有定值.(3) 求醋酸银AgAc(s)的溶度积Ksp.(设活度系均为1)17. 已知298K时浓度为7.0 mol/kg的HCl水溶液里,离子的平均活度系数γ±=4.66,该溶液上方HCl(g)的平衡分压为46.40Pa,电极Cl-(aCl-)|Cl2(pCl2),Pt的标准电极电势为1.3595V,求该温度下,下述反应的平衡常数 .2HCl(g,)= Cl2(g,)+H2(g,) 设气体为理想气体.18. 对下列电池Pt,H2(p1) |HCl(m)|H2(p2),Pt设氢气遵从的状态方程为p Vm =RT+a p,式中a=1.48×m3/mol,且与温度,压力无关.当氢气的压力p1=20×, p2= 时,(1) 写出电极反应和电池反应(2) 计算电池在293 K时的电动势(3) 当电池放电时是吸热还是放热?为什么?(4) 若a是温度的函数a=b-a/RT(a,b是常数),当电池输出2 mol电子的电量时,试列出下列函数的计算公式: Δr S m , Δr H m 和最大功W max.19. 一个原电池是由固态铝电极和固态的Al-Zn合金电极以及熔融的AlCl3-NaCl混合物作电解质形成,当铝在合金电极中的摩尔分数是0.38,电池电动势在653 K时为7.43 mV, 试计算Al(s)在Al-Zn(s)合金中的活度.20. 298K时测定下述电池的电动势玻璃电极| 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0.1120 V.若换用另一缓冲溶液重测电动势,得E=0.3865 V.试求该缓冲溶液的pH值.当电池中换用pH=2.50的缓冲溶液时,则电池的E将为若干?。
大学物理化学核心教程课后参考答案第8章
第八章电化学一．基本要求1．理解电化学中的一些基本概念,如原电池和电解池的异同点,电极的阴、阳、正、负的定义,离子导体的特点和Faraday 定律等;2．掌握电导率、摩尔电导率的定义、计算、与浓度的关系及其主要应用等;了解强电解质稀溶液中,离子平均活度因子、离子平均活度和平均质量摩尔浓度的定义,掌握离子强度的概念和离子平均活度因子的理论计算;3．了解可逆电极的类型和正确书写电池的书面表达式,会熟练地写出电极反应、电池反应,会计算电极电势和电池的电动势;4．掌握电动势测定的一些重要应用,如：计算热力学函数的变化值,计算电池反应的标准平衡常数,求难溶盐的活度积和水解离平衡常数,求电解质的离子平均活度因子和测定溶液的pH等;5．了解电解过程中的极化作用和电极上发生反应的先后次序,具备一些金属腐蚀和防腐的基本知识,了解化学电源的基本类型和发展趋势;二．把握学习要点的建议在学习电化学时,既要用到热力学原理,又要用到动力学原理,这里偏重热力学原理在电化学中的应用,而动力学原理的应用讲得较少,仅在电极的极化和超电势方面用到一点;电解质溶液与非电解质溶液不同,电解质溶液中有离子存在,而正、负离子总是同时存在,使溶液保持电中性,所以要引入离子的平均活度、平均活度因子和平均质量摩尔浓度等概念;影响离子平均活度因子的因素有浓度和离子电荷等因素,而且离子电荷的影响更大,所以要引进离子强度的概念和Debye-Hückel极限定律;电解质离子在传递性质中最基本的是离子的电迁移率,它决定了离子的迁移数和离子的摩尔电导率等;在理解电解质离子的迁移速率、电迁移率、迁移数、电导率、摩尔电导率等概念的基础上,需要了解电导测定的应用,要充分掌握电化学实用性的一面;电化学在先行课中有的部分已学过,但要在电池的书面表示法、电极反应和电池反应的写法、电极电势的符号和电动势的计算方面进行规范,要全面采用国标所规定的符号,以便统一;会熟练地书写电极反应和电池反应是学好电化学的基础,以后在用Nernst 方程计算电极电势和电池的电动势时才不会出错,才有可能利用正确的电动势的数值来计算其它物理量的变化值,如：计算热力学函数的变化值,电池反应的标准平衡常数,难溶盐的活度积,水的解离平衡常数和电解质的离子平均活度因子等;学习电化学一方面要掌握电化学的基本原理,但更重要的是关注它的应用;对于可逆电池的实验可测量有：可逆电池的电动势E 、标准可逆电动势E 和电动势的温度系数pE T ∂⎛⎫ ⎪∂⎝⎭,利用这些实验的测定值,可以用来： 1 计算热力学函数的变化量,如r m r m r m r m R , , , , G G S H Q ∆∆∆∆等;2 计算电池反应的标准平衡常数,难溶盐的活度积ap K 和水的解离常数W K 等;3 根据电动势数值的正、负,来判断化学反应自发进行的方向;4 计算离子的平均活度因子γ±;5 计算未知溶液的pH 值;6 进行电势滴定7 绘制电势-pH 图,并用于金属的防腐及湿法冶金等;在这些应用中,难免要用到如何将一个化学反应设计成相应电池的问题,所以要了解如何将一些简单的化学反应设计成相应可逆电池的方法;现在使用的标准电极电势表基本上都是氢标还原电极电势,所以关于氧化电极电势可以不作要求,免得在初学时发生混淆;学习电解和极化的知识,主要是了解电化学的基本原理在电镀、电解、防腐和化学电源等工业上的应用,充分利用网络资源,都了解一些最新的绿色环保的新型化学电源,如氢-氧燃料电池和锂离子电池等;了解电解合成、电化学防腐等应用实例,拓宽知识面,提高学习兴趣,充分了解物理化学学科的实用性的一面;三．思考题参考答案1．什么是正极什么是负极两者有什么不同什么是阴极什么是阳极两者有什么不同答：比较电池中两个电极的电极电势,电势高的电极称为正极,电势低的电极称为负极;电流总是从电势高的正极流向电势低的负极,电子的流向与电流的流向刚好相反,是从负极流向正极;根据电极上进行的具体反应,发生还原作用的电极称为阴极,发生氧化作用的电极称为阳极;在原电池中,阳极因电势低,所以是负极;阴极因电势高,所以是正极；在电解池中,阳极就是正极,阴极就是负极;2．电解质溶液的电导率随着电解质浓度的增加有什么变化答：要分强电解质和弱电解质两种情况来讨论;电解质溶液的电导率是指单位长度和单位截面积的离子导体所具有的电导;对于强电解质,如HCl, H SO, NaOH24等,溶液浓度越大,参与导电的离子越多,则其电导率会随着浓度的增加而升高;但是,当浓度增加到一定程度后,由于电解质的解离度下降,再加上正、负离子之间的相互作用力增大,离子的迁移速率降低,所以电导率在达到一个最大值后,会随着浓度的升高反而下降;对于中性盐,如KCl等,由于受饱和溶解度的限制,在到达饱和浓度之前,电导率随着浓度的增加而升高;对于弱电解质溶液,因为在一定温度下,弱电解质的解离平衡常数有定值,所以在电解质的浓度增加的情况下,其离子的浓度还是基本不变,所以弱电解质溶液的电导率随浓度的变化不显着,一直处于比较低的状态;3．电解质溶液的摩尔电导率随着电解质浓度的增加有什么变化答：要分强电解质和弱电解质两种情况来讨论;电解质溶液的摩尔电导率是指,将含有1 mol 电解质的溶液,置于相距为单位距离的两个电极之间所具有的电导;由于溶液中导电物质的量已给定,都为1mol,所以,对于强电解质,当浓度降低时,正负离子之间的相互作用减弱,正、负离子的迁移速率加快,溶液的摩尔电导率会随之而升高;但不同的电解质,摩尔电导率随着浓度的降低而升高的程度也大不相同;当浓度降到足够低时,摩尔电导率与浓度之间呈线性关系,可用公式表示为(m m 1∞=-ΛΛ;所以强电解质的无限稀释的摩尔电导率可以用外推到0→c 得到;对于弱电解质溶液,因为在一定温度下,弱电解质的解离平衡常数有定值,在电解质的浓度下降的情况下,其离子的浓度基本不变,所以弱电解质溶液的摩尔电导率在一般浓度下,随浓度的变化不显着,一直处于比较低的状态;直到溶液的浓度很稀薄时,由于正负离子之间的相互作用减弱,摩尔电导率随着浓度的降低开始升高,但不成线性关系,当溶液很稀很稀时,摩尔电导率随着浓度的降低迅速升高,到0→c 时,弱电解质溶液的离子无限稀释的摩尔电导率与强电解质的一样;所以弱电解质的无限稀释的摩尔电导率可以用离子的无限稀释的摩尔电导率的加和得到,即 m m, m,∞∞∞+-=+ΛΛΛ;4．在温度、浓度和电场梯度都相同的情况下,氯化氢、氯化钾、氯化钠三种溶液中,氯离子的运动速度是否相同氯离子的迁移数是否相同答：因为温度、浓度和电场梯度都相同,所以三种溶液中氯离子的运动速度是基本相同的,但氯离子的迁移数不可能相同;迁移数是指离子迁移电量的分数,因为氢离子、钾离子、钠离子的运动速度不同,迁移电量的能力不同,所以相应的氯离子的迁移数也就不同;5．为什么氢离子和氢氧根离子的电迁移率和摩尔电导率的数值比同类离子要大得多答： 因为氢离子和氢氧根离子传导电流的方式与其它离子不同,它们是依靠氢键来传递的,所以特别快;它们传导电流时,不是靠离子本身的迁移,而是依靠氢键和水分子的翻转来传导电荷的;如果在非水溶液中,氢离子和氢氧根离子就没有这个优势;6．强电解质如4CuSO ,2MgCl 等,在其溶液的浓度不是太大的情况下,电解质的摩尔电导率与它的离子摩尔电导率之间是什么关系答：在溶液不太浓时,可以近似认为强电解质是完全解离的,其摩尔电导率就等于离子摩尔电导率的加和;但对于组成离子的电价数大于1,特别是在正、负离子的电价不对称时,在选取基本单元时要注意使粒子的荷电量相同,若粒子的荷电量不同时,要在前面乘以因子,使等式双方相等;现用以下例子来表明它们之间的关系：对于A B -型的对称电解质,它们之间的关系比较简单,如或 22 m 4 m m 4111CuSO Cu SO 222+-⎛⎫⎛⎫⎛⎫=+ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭ΛΛΛ 对于2A B -型的不对称电解质,由于正负离子的电价数不同,要注意选取荷电量相同的粒子作为基本单元,若荷电量不同,要在前面乘以因子,如或 2 m 2 m m 11MgCl Mg (Cl )22+-⎛⎫⎛⎫=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ΛΛΛ7．在电解质溶液中,如果有i 种离子存在,则溶液的总电导应该用如下的哪个计算式计算答：应该用1式计算;因为溶液的总电导等于各个离子电导的加和,即在溶液中,离子是以并联形式存在的,而不是以串联形式存在的,总的电阻不可能等于所有离子电阻的加和;8．标准电极电势是否就等于电极与周围活度为1的电解质溶液之间的电势差 答：不是;由于电极表面性质比较复杂,电极与周围电解质溶液之间的真实电势差是无法测量的;现在把处于标准状态下的电极即待测电极与标准氢电极组成电池,将待测电极作还原极即正极,并规定标准氢电极的电极电势为零,这样测出的电池电动势就作为待测电极的电极电势,称为标准氢标还原电极电势,简称为标准电极电势,用符号Ox|Red E 表示;9．为什么标准电极电势的值有正有负答：因为规定了用还原电极电势,待测电极与氢电极组成电池时,待测电极放在阴极的位置,令它发生还原反应;但是比氢活泼的金属与氢电极组成电池时,实际的电池反应是金属氧化,氢离子还原,也就是说电池的书面表示式是非自发电池,电池反应是非自发反应,电动势小于零,所以电极电势为负值;如果是不如氢活泼的金属,则与氢电极组成的电池是自发电池,电极电势为正值;10．某电池反应可以写成如下两种形式,则所计算出的电动势E ,标准摩尔Gibbs 自由能变化值和标准平衡常数的数值是否相同1 222H 2Cl H ()Cl ()2HCl()p p a += 2 222H 2Cl 11H ()Cl ()HCl()22p p a +=答：电动势E 是电池的性质,不管电池反应中电子的计量系数是多少,电动势E 总是相同的;如果从计算电池电动势的Nernst 方程看,RT zF 项分母中的z 与B B Ba ν∏项中的指数B ν之间,有固定的比例关系,所以电动势E 有定值,即12E E =;但是摩尔Gibbs 自由能的变化值和标准平衡常数值却不同,r m G ∆中的下标“m ”是指反应进度为1 mol 时的Gibbs 自由能变化值,若化学方程式中的计量系数成倍数的关系,则当反应进度都等于1 mol 时,r m G ∆的值也成倍数的关系,即r m,1r m,22G G ∆=∆;如果电池都处于标准状态,则标准摩尔Gibbs 自由能变化值的关系也是r m,1r m,2G G ∆=∆;标准平衡常数与标准Gibbs 自由能的变化值之间的关系为r m ln G RT K ∆=-,r m G ∆的数值成倍数的关系,则K 的数值就成指数的关系,即212 ()K K =;11．如果规定标准氢电极的电极电势为1 V,则各可逆电极的标准氢标还原电极电势的值有什么变化电池的电动势有什么变化答：由于单个电极的电极电势无法测量,人们不得不采用相对的电极电势;目前国际上绝大多数采用的是氢标还原电极电势,即规定标准氢电极的电极电势为0 V,将待测电极作阴极还原极,这样组成的电池的电动势就作为待测电极的标准还原电极电势Ox Red E |,即如果规定标准氢电极的电极电势为 1 V,组成电池的电动势应是个定值,即实验测定的E 不变,那即各电极的标准还原电极电势值也都增加1 V;电池的电动势是两个电极的电极电势之差,所有的电极电势都增加1 V,电动势的值不会改变,这就是为什么要取共同标准的原因;12．如何用电化学的方法,测定2H O(l)的标准摩尔生成Gibbs 自由能f m 2(H O,l)G ∆答：2H O(l)的生成反应为要设计一个电池,使电池反应与之相同;方程式中,显然2H (g)是被氧化的,将氢电极放在电池的左边作阳极,2O (g)是被还原的,将氧电极放在电池右边作阴极,这是一个氢-氧燃料电池;由于氢-氧燃料电池的电动势与电解质溶液的pH 没有关系,所以两个电极中间的介质在pH 等于114之间都可以,只要保持2H (g)和2O (g)的压力都是标准压力即可;所以设计的电池为这个电池的反应就是2H O(l)的生成反应,测定电池的标准可逆电动势E 或从标准电极电势表,查阅电极的标准电极电势,进行计算得到,就可以计算2H O(l)的标准摩尔生成Gibbs 自由能f m 2(H O,l)G ∆13．设计合适的电池,计算24Hg SO (s)的溶度活度积常数ap K ;答：24Hg SO (s)的解离反应为2+22+2Hg Hg ()a 是从第一类电极中来的,是由Hg(l)氧化而来的,所以用2+22+2Hg Hg(l)Hg ()a |电极作阳极,再用一个难溶盐电极242424SO SO ()Hg SO (s)Hg(l)a --||作阴极,因为24Hg SO (s)在还原时会放出24SO -;2+2Hg 和24SO -不能共存在一个容器内,中间要用盐桥隔开,所以设计的电池为该电池的净反应与24Hg SO (s)的解离反应一致读者可以自己检验一下;从标准电极电势表,查得两个电极的电极电势,得到电池的标准电动势E ,或用实验测定该电池处于标准态时的标准电动势E ,就可以计算难溶盐的活度积常数14．为什么实际分解电压总要比理论分解电压高答：实际分解电压要克服三种阻力：1原电池的可逆电动势,这数值通常称为理论分解电压,其绝对值用R E ||表示； 2由于两个电极上发生极化而产生的超电势a η和c η,通常称为不可逆电动势；3克服电池内阻必须消耗的电位降IR ;所以实际分解电压为这样,实际分解电压E 分解一定大于理论分解电压R E ||;15．在电解池和原电池中,极化曲线有何异同点答：它们的相同点是：无论是在原电池还是在电解池中,随着电流密度的增加,阳极的实际析出电势不断变大,阳极的极化曲线总是向电势增大的方向移动；阴极的实际析出电势不断变小,阴极的极化曲线总是向电势减小的方向移动;所不同的是,在电解池中,由于超电势的存在使实际分解电压变大,随着电流密度的增加,实际消耗的电能也不断增多;而在原电池中,由于超电势的存在,使电池的不可逆电动势小于可逆电动势,随着电流密度的增加,电池的不可逆电动势不断下降,对环境作电功的能力也下降;16．将一根均匀的铁棒,部分插入水中,部分露在空气中;经若干时间后,哪一部分腐蚀最严重为什么答：在靠近水面的部分腐蚀最严重;因为在水下部分的铁棒,虽然有2CO (g)和2SO (g)等酸性氧化物溶于水中,使水略带酸性,但H + 离子的浓度还是很低的,发生析氢腐蚀的趋势不大；铁棒露在空气中的部分,虽然与氧气接触,但无电解质溶液,构成微电池的机会较小；而在靠近水面的部分,既有氧气,又有微酸性的电解质溶液,所以很容易构成微电池,发生耗氧腐蚀,这样形成的原电池的电动势比在水中的析氢腐蚀的电动势大,因而这部分腐蚀最严重;17．以金属铂为电极,电解Na2SO4水溶液;在两极附近的溶液中,各滴加数滴石蕊试液,观察在电解过程中,两极区溶液颜色有何变化为什么答：这实际是一个电解水的过程,硫酸钠仅仅起了导电的作用;电解时,在阳极上放出氧气,阳极附近氢离子的浓度变大,使石蕊试液呈红色；在阴极上析出氢气,阴极附近氢氧根离子的浓度变大,使石蕊试液呈蓝色;18．为了防止铁生锈,分别电镀上一层锌和一层锡,两者防腐的效果是否一样答：在镀层没有被破坏之前,两种防腐的效果是一样的,镀层都起了将铁与环境中的酸性气体和水隔离的目的,防止微电池的形成,防止了铁被电化腐蚀;但是镀层一旦有破损,则两者的防腐效果就大不相同;镀锡铁俗称马口铁,锡不如铁活泼;若将锡与铁组成原电池,则锡作阴极,称为阴极保护层,而铁作阳极,这样铁被腐蚀得更快;镀锌铁俗称白铁,锌比铁活泼,组成原电池时,锌作阳极,称为阳极保护层,锌被氧化,而铁作阴极,仍不会被腐蚀;19．在氯碱工业中,电解NaCl的浓溶液,以获得氢气、氯气和氢氧化钠等化工原料;为什么电解时要用石墨作阳极答：若不考虑超电势的影响,在电解NaCl的水溶液时,根据电极电势的大小,在阳极上首先析出的是氧气,而不是氯气;由于氯气的工业价值比氧气高,所以利用氧气在石墨上析出时有很大的超电势,而氯气在石墨上析出的超电势很小,所以用石墨作阳极,在阳极上首先析出的是氯气,而不是氧气,可以利用氯气作为化工原料;20．氢-氧燃料电池在酸、碱性不同的介质中,它们的电池反应是否不同在气体压力相同时,电池的电动势是否相同答：氢、氧燃料电池的电解质溶液可以是酸性,也可以是碱性,pH 在1~14的范围内,它们的电极反应虽不相同,但电池的净反应相同;在气体压力都等于标准压力时,其标准电动势都等于是 V;具体反应式和计算式如下：1 假定是pH 7<的酸性溶液负极,氧化 22H H H ()2H ()2e p a ++-→+ +2H|H 0 V E =正极,还原22O 2H 1O ()2H ()2e H O(l)2p a ++-++→ +22O |H O,H 1.229 V E =电池净反应 1 222H 2O 21H ()O ()H O(l)2p p +→当22H O p p p ==时,2 假定是pH 7>的碱性溶液负极,氧化 22H 2OH H ()2OH ()2H O(l)2e p a ---+→+正极,还原 22O 2OH 1O ()H O(l)2e 2OH ()2p a ---++→电池净反应 2 222H 2O 21H ()O ()H O(l)2p p +→当22H O p p p ==时,四．概念题参考答案1．按物质导电方式的不同而提出的离子型导体,下述对它特点的描述,哪一点是不正确的A 其电阻随温度的升高而增大B 其电阻随温度的升高而减小C 其导电的原因是离子的存在D 当电流通过时在电极上有化学反应发生 答：A;对于离型子导体,在温度升高时,离子的水合程度下降,溶液的黏度下降,电阻是变小的;2．使2000 A 的电流通过一个铜电解器,在1 h 内,能得到铜的质量是 A 10 g B 100 g C 500 gD 2 369 g答：D;用Faraday 定律计算可得3．在298 K 时,当 H 2SO 4溶液的浓度从 mol·kg -1 增加到 mol·kg -1时,其电导率k 和摩尔电导率m 的变化分别为 A k 减小 , m 增加 B k 增加 , m 增加 C k 减小 , m 减小 D k 增加 , m 减小答：D;强电解质溶液的电导率,随溶液浓度的增加而增加,因为电导率只规定了电解质溶液的体积,是单位立方体,浓度大了,导电离子多了,电导率当然要增加;但是摩尔电导率只规定了电解质的量是1 mol,电极间的距离是单位距离,但没有固定溶液的体积,所以随溶液浓度的增加,溶液体积变小,离子间相互作用增加,因而摩尔电导率减小;4．用同一电导池,分别测定浓度为 1 mol·kg -1和 2 mol·kg -1的两个电解质溶液,其电阻分别为 1000 和 500 ,则 1 与 2 的摩尔电导率之比为A 15∶B 5∶1C 105∶D 5∶10 答： B;根据摩尔电导率的定义, m cκ=Λ,cellK l GA Rκ==,cell K 称为电导池常数,同一电导池的电导池常数相同;所以电导率之比就等于电阻的反比,代入摩尔电导率的定义式,得5．有下面四种电解质溶液,浓度均为 mol·dm -3,现已按它们的摩尔电导率m 的值,由大到小排了次序;请判定下面正确的是A NaCl > KCl > KOH > HClB HCl > KOH > KCl > NaClC HCl > NaCl > KCl > KOHD HCl > KOH > NaCl > KCl 答：B ;这4种都是1-1价的强电解质,当溶液的浓度相同时,氢离子摩尔电导率最大,其次是氢氧根离子,因为氢离子和氢氧根离子是通过氢键导电的;钾离子的离子半径虽然要比钠离子的大,但是钾离子的水合程度小,所以钾离子的摩尔电导率还是比钠离子的大;6．2CaCl 的摩尔电导率与其离子的摩尔电导率之间的关系是A 2m 2m m (CaCl )(Ca )(Cl )∞∞+∞-=+ΛΛΛB 2m 2m m1(CaCl )(Ca )(Cl )2∞∞+∞-=+ΛΛΛ C 2m 2m m (CaCl )(Ca )2(Cl )∞∞+∞-=+ΛΛΛ D 2m 2m m (CaCl )2(Ca )(Cl )∞∞+∞-⎡⎤=+⎣⎦ΛΛΛ答： C;电解质的摩尔电导率与离子摩尔电导率之间关系的通式是在表示多价电解质的摩尔电导率时,为了防止混淆,最好在摩尔电导率的后面加个括号,写明所取的基本质点,防止误解;如 m 2 m 21(CaCl ), (CaCl )2∞∞ΛΛ,两者显然是倍数的关系;7．有4个浓度都是 mol·kg -1 的电解质溶液,其中离子平均活度因子最大 的是A KClB CaCl 2C Na 2SO 4D AlCl 3答：A ;按Debye-Hückel 极限定律,I z z A -+±-=γlg ,离子强度越大,平均活度因子越小;这里KCl 的离子强度最小,所以它的平均活度因子最大;8．下列电池中,哪个电池的电动势与Cl -的活度无关A Zn│ZnCl2aq│Cl2g│PtB Zn│ZnCl2aq‖KClaq│AgCls│AgC Ag│AgCls│KClaq│Cl2g│PtD Hg│Hg2Cl2s│KClaq‖AgNO3aq│Ag答：C;原则上应写出各个电池的反应,再决定电池的电动势与Cl-是否有关,这显然要化去不少时间;快速判断的方法是看电极反应,若正、负极的反应中都有Cl-,两个电极反应中的Cl-刚好可以消去,这样Cl-的活度与电池的电动势就无关,所以只有C符合条件;A和D只有一个电极反应有Cl-,不能对消;B中虽然用了ZnCl2aq,但这是一类电极,电极反应中不会出现Cl-,所以也不能对消;9．用对消法补偿法测定可逆电池的电动势,主要是为了A 消除电极上的副反应B 减少标准电池的损耗C 在可逆情况下测定电池电动势D 简便易行答：C;在用对消法测定电池的电动势时,外加了一个与电池的电动势大小相等、方向相反的工作电源,相当于外电路的电阻趋于无穷大,忽略电池内部的电阻,所得两个电极之间的电位降,可以近似作为电池的电动势;在测定时电路中几乎无电流通过,使极化现象可以忽略不计,所得的电动势可以近似作为可逆电池的电动势;10．若算得可逆电池的电动势为负值,表示此电池反应的方向是A 正向进行B 逆向进行C 不可能进行D 反应方向不确定答：B;电池电动势为负值,表明该电池是非自发电池,不能正向进行,而逆向反应是自发的;这种情况只能出现在书面表示中,就是将电池的正、负极排反了;在实验中若将正、负极接反了,就不可能形成对消线路,也就测不到电动势,能测到的电动势都是正值;11．某电池的电池反应为2+22OH 2Hg(l)O (g)2H O(l)2Hg 4OH ()a --++=+,在等温、等压下,当电池反应达平衡时,电池的电动势E 的值必然是 A E >0 B E E= C E <0 D E =0答： D ;在等温、等压下,电池反应达平衡时,Gibbs 自由能的变化值为零,即r m G ∆=0;因为r m G zEF ∆=-,所以电动势E 也必然等于零;12．某电池在298 K 、标准压力下可逆放电的同时,放出 100 J 的热量,则该电池反应的焓变r H ∆为： A r 100 J H ∆= B r 100 J H ∆> C r 100 J H ∆<- D r 100 J H ∆=-答：C ;因为在等温时,r r r G H T S ∆=∆-∆,可逆放电时放出的热量为r T S ∆,即R r 100 J Q T S =∆=-,r r 100 J G H ∆=∆+;电池能放电,说明是自发电池,r G ∆必定小于零,所以r H ∆必须小于100 J -;13．在等温、等压下,电池以可逆方式对外作电功时的热效应Q R 等于 A R r Q H =∆ B R pE Q zFT T ∂⎛⎫= ⎪∂⎝⎭ C R pE Q zEF T ∂⎛⎫=⎪∂⎝⎭ D R Q nEF = 答：B;因为R r Q T S =∆,r pE S zF T ∂⎛⎫∆=⎪∂⎝⎭所以只有B 是正确的;平时必须熟练记住电化学与热力学的各种联系公式,才能用电动势测定方法计算热力学函数的变化值;。
可逆电池的电动势及其应用共114页PPT
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南京大学物化实验系列电动势的测定
南京大学物化实验系列电动势的测定篇一：南京大学物化实验系列燃烧热测定燃烧热的测定一．实验目的及要求1．明确燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别及相互关系。
2．了解氧弹式量热计的原理，构造及使用方法,用氧弹式量热计测定萘、蔗糖的燃烧热，掌握有关热化学实验的一般知识和测量技术。
3．明确所测温差值为什么要进行雷诺图解法校正并掌握该掌握有关热化学实验的一般知识和测量技术，校正方法。
二．实验原理1摩尔物质完全氧化时的反应热称为燃烧热。
所谓完全氧化是指C→CO2(g)，H2→H2O(l)，S→SO2(g)，而N、Ag、卤素等元素变为游离状态。
如在25℃苯甲酸的燃烧热为－3226.8KJ/molC6H5COOH(固)＋7O2(气)→7CO2(气)＋3H2O(液)燃烧热可在恒容或恒压情况下测定。
由热力学第一定律可知：在不做非膨胀功情况下，恒容燃烧热Qv=U，恒压燃烧热Qp＝H。
在氧弹式量热计中测得燃烧热为Qv，而一般热化学计算用的值Qp，这两者可通过下式进行换算：Qp＝Qv+nRT(1)式中n为反应前后生成物和反应物中气体的摩尔数之差；R为摩尔气体常数；T为反应温度(K)。
在盛有定量水的容器中，放入内装有一定量的样品和氧气的密闭氧弹，然后使样品完全燃烧，放出的热量传给水及仪器，引起温度上升。
若已知水量为W克，仪器的水当量W’（量热计每升高1℃所需的热量）。
而燃烧前、后的温度为t0和tn。
则m克物质的燃烧热Q’＝(CW+W’)(tn—t0)(2)若水的比热为1（C＝1），摩尔质量为M的物质，其摩尔燃烧热为：Q＝M/m(W+W’)(tn—t0)(3)水当量W’的求法是用已知燃烧热的物质(如本实验用苯甲酸)放在量热计中燃烧，测其始、末温度，按(3)式求W’。
一般因每次的水量相同，(W+W’)可作为一个定值()来处理。
故Q＝M/m()(tn—t0)(4)在较精确的实验中，辐射热，铁丝的燃烧热，温度计的校正等都应予以考虑。
第八章可逆电池的电动势及应用
第八章可逆电池的电动势及应用一、选择题1.298 K时，应用盐桥将反应H+ + OH - = H2O(l)设计成的电池是：（）（A） Pt,H2|OH -||H+|H2,Pt （B） Pt,H2|H+||OH -|H2,Pt （C） Pt,O2|H+||OH -|O2,Pt （D） Pt,H2|H+||OH -|O2,Pt2. 金属与溶液间电势差的大小和符号主要取决于: ( )(A) 金属的表面性质 (B) 溶液中金属离子的浓度(C) 金属与溶液的接触面积 (D) 金属的本性和溶液中原有的金属离子浓度3.以下关于玻璃电极的说法正确的是: ( )(A) 玻璃电极是一种不可逆电极(B) 玻璃电极的工作原理是根据膜内外溶液中被测离子的交换(C) 玻璃电极易受溶液中存在的氧化剂、还原剂的干扰(D) 玻璃电极是离子选择性电极的一种4.在电极分类中，何者不属于氧化-还原电极？（）(A)Pt|Fe3+, Fe2+ (B) Pt|Tl3+,Tl+ (C) Pt,H2| H+ (D) Pt|Sn4+,Sn2+5. 有三种电极表示式:(1)Pt,H2(pθ)│H+(a=1),(2)Cu│Pt,H2(pθ)│H+(a=1),(3)Cu│Hg(l)│Pt,H2(pθ)│H+(a=1)，则氢电极的电极电势彼此关系为： ( )(A) 逐渐变大 (B) 逐渐变小 (C) 不能确定 (D) 彼此相等6.将反应 H++ OH-＝H2O 设计成可逆电池，选出下列电池中正确的一个。
( )(A) Pt│H2│H+(aq)‖OH-│O2│Pt(B) Pt│H2│NaOH(aq)│O2│Pt(C) Pt│H2│NaOH(aq)‖HCl(aq)│H2│Pt(D) Pt│H2(p1)│H2O(l)│H2(p2)│Pt7. 当电池的电动势E=0时，表示：（）(A) 电池反应中，反应物的活度与产物活度相等(B) 电池中各物质都处于标准态(C) 正极与负极的电极电势相等(D) 电池反应的平衡常数Ka=18. 常用醌氢醌电极测定溶液的pH 值, 下列对该电极的描述不准确的是：( )(A) 醌氢醌在水中溶解度小, 易于建立平衡(B) 电极属于氧化-还原电极(C) 可在pH=0-14的广泛范围内使用(D) 操作方便, 精确度高9.用下列电池测溶液 pH。
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第八章可逆电池的电动势及其应用
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1. 试将下述化学反应设计成电池:
(1) AgCl(s)=Ag+(aAg+)+Cl-(aCl-)
(2) AgCl(s)+I-(aI-)=AgI(s)+Cl-(aCl-)
(3) H2(pH2)+HgO(s)=Hg(l)+H2O(l)
(4) Fe2+(aFe2+)+Ag+(aAg+)=Fe3+(aFe3+)+Ag(s)
(5) H2(pH2)+1/2 O2(pO2)=H2O(l)
(6) Cl2(pCl2)+2I-(aI-)=I2(s)+2Cl-(aCl-)
2. 298K时下述电池的E为1.228 V
Pt,H2( )|H2SO4(0.01 mol/kg)|O2( ),Pt
已知H2O(l)的生成热为-286.1 kJ/mol.试求:
(1) 该电池的温度系数.
(2) 该电池在273 K时的电动势.该反应热在该温度区间内为常数.
3. 电池Zn(s)|ZnCl2(0.05 mol/kg)|AgCl(s)+Ag(s) 的电动势E
={1.015- 4.92×(T/K-298)}V.试计算在298 K当电池有2 mol 电子的电量输出时,电池反应的Δr G m, Δr H m, Δr S m和此过程的可逆热效应Q R.
4. 一个可逆电动势为1.07 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),有1000 C的电量通过.假定电池中发生的反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体系时总的熵变化.如果要分别求算恒温槽和电池的熵变化,还需何种数据?
5. 试为下述反应设计一电池
Cd(s)+I2(s)=Cd2+(aCd2+=1.0)+2I-(aI-=1.0) 求电池在298K时的
,反应的和平衡常数 .如将反应写成 1/2 Cd(s)+1/2 I2(s)=1/2 Cd2+(aCd2+=1)+I-(a I-=1) 再计算, 和 ,以此了解反应方程式的写法对这些数值的影响.
6. 列式表示下列两组标准电极电势之间的关系.
7. 试设计一个电池,使其中进行下述反应 Fe2+(aFe2+)+ Ag+(aAg+) =Ag(s)+Fe3+(aFe3+)
(1) 写出电池的表示式.
(2) 计算上述电池反应在298K,反应进度ξ为1 mol 的平衡常数 .
(3) 如将过量磨细的银粉加到浓度为0.05 mol/kg的Fe(NO3)3溶液中,求当反应达平衡后Ag+的浓度为多少?(设活度系数均等于1)
8. 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?(空气中氧的分压为0.21× ).如果
在溶液中加入大量的CN-,情况又怎样? 已知 [Ag(CN)2]- + e-
-> Ag(s)+2CN- =-0.31V
9. 在298K时,分别用金属Fe和Cd插入下述溶液中,组成电池,是判断何种金属首先被氧化?
(1)溶液中含Fe2+和Cd2+离子的浓度都是0.1 mol/kg
(2)溶液中含 Fe2+为0.1 mol/kg,而Cd2+为0.0036 mol/kg.
10. 在298K时,试从标准生成吉布斯自由能计算下述电池的电动势Ag(s)+AgCl(s)|NaCl(a=1)|Hg2Cl2(s)+Hg(l) 已知AgCl(s) 和
Hg2Cl2(s)的标准生成吉布斯自由能分别为-109.57和-210.35
kJ/mol.
11. 根据下列在298K和下的数据,计算HgO(s)在该温度时的离解压.
(1) 下述电池的=0.9265 V
Pt,H2( )|NaOH(a=1)|HgO(s)+Hg(l)
(2) H2( )+1/2O2( )=H2O(l) =-285.85kJ*mol-1
(3) 298K时下列物质的摩尔熵值
化合物HgO(s) O2(g) H2O(l) Hg(l)
H2(g)
/J/(K·mol) 73.22 205.1 70.08 77.4
130.7
12. 298K时,10 mol/kg和6 mol/kg的HCl水溶液中HCl的分压为560和18.7Pa,试计算下述两电池的电动势的差值.
(Pt)H2( )|HCl(10 mol/kg)|Cl2( )(Pt)
(Pt)H2( )|HCl(6 mol/kg)|Cl2( )(Pt)
13. 在298K时,测得下述电池的E为0.695V,
Zn(s)|Zn2+(aZn2+=0.01)|H+(aH+=0.02)|H2(pH2),Pt 通入H2(g)时,液面上总压为100.5 kPa,这时水的饱和蒸汽压为3.20kPa,并已知液
接电势为-0.030V,求Zn电极的(Zn2+,Zn). 设氢气为理想气体.
14. 已知298K时 2H2O(g) = 2H2(g)+O2(g) 反应的平衡常数为
9.7×,这时H2O的饱和蒸汽压为3200Pa,试求298K时下述电池的电动势E.
Pt,H2()|H2SO4(0.01 mol/kg)|O2(),Pt
(298K时的平衡常数是根据高温下的数据间接求出的.由于氧电极上的电极反应不易达到平衡,不能测出E的精确值,所以可通过上法来计算E值)
15. 计算298K时下述电池的电动势E, Pb(s)+PbCl2(s)|HCl(0.1
mol/kg)|H2(0.1×),Pt 已知(Pb2+,Pb)=-0.126V,298K
时,PbCl2(s)在水中饱和溶液的浓度为0.039 mol/kg.设活度系数均等于1.
16. 已知298K时下述电池的电动势E=0.372V, Cu(s)|Cu(Ac)2(0.1 mol/kg)|AgAc(s)+Ag(s) 温度升至308K时,E=0.374V,又知298K时,
(Ag+,Ag)=0.799V, (Cu2+,Cu)=0.337V,
(1) 写出电极反应和电池反应.
(2) 298K时,当电池可逆地输出2 mol 电子的电量时,求电池反应的ΔrGm, ΔrHm和ΔrSm,设电动势E 随 T的变化率有定值.
(3) 求醋酸银AgAc(s)的溶度积Ksp.(设活度系均为1)
17. 已知298K时浓度为7.0 mol/kg的HCl水溶液里,离子的平均活度系数γ±=4.66,该溶液上方HCl(g)的平衡分压为46.40Pa,电极
Cl-(aCl-)|Cl2(pCl2),Pt的标准电极电势为1.3595V,求该温度下,下述反应的平衡常数 .
2HCl(g, )= Cl2(g, )+H2(g, ) 设气体为理想气体.
18. 对下列电池 Pt,H2(p1) |HCl(m)|H2(p2),Pt
设氢气遵从的状态方程为p Vm =RT+a p,式中a=1.48× m3/mol,且与温度,压力无关.当氢气的压力p1=20× , p2= 时,
(1) 写出电极反应和电池反应
(2) 计算电池在293 K时的电动势
(3) 当电池放电时是吸热还是放热?为什么?
(4) 若a是温度的函数a=b-a/RT(a,b是常数),当电池输出2 mol电子的电量时,试列出下列函数的计算公式: Δr S m , Δr H m 和最大功W max.
19. 一个原电池是由固态铝电极和固态的Al-Zn合金电极以及熔融的AlCl3-NaCl混合物作电解质形成,当铝在合金电极中的摩尔分数是0.38,电池电动势在653 K时为7.43 mV, 试计算Al(s)在Al-Zn(s)合金中的活度.
20. 298K时测定下述电池的电动势
玻璃电极 | 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0.1120 V.若换用另一缓冲溶液重测电动势,得E=0.3865 V.
试求该缓冲溶液的pH值.
当电池中换用pH=2.50的缓冲溶液时,则电池的E将为若干?。