中南大学物化课后习题答案-9--章-可逆原电池

第9章可逆原电池

1．写出下列原电池中各电极反应、电池反应与E的计算公式.

①

② Pt,H

<101325Pa>｜KOH｜O2<101325Pa>,Pt

2

③

④

解：<1> 负极 Pb+ → PbSO4+2e

正极 Cu2+<> + 2e →Cu

电池反应 Pb+SO

+ Cu2+ ==== PbSO4+Cu

4

<2> 负极 H

< pΘ > -2e → 2H+

2

< pΘ > + H2O +2e → 2OH -

正极 O

2

+

电池反应 H

2

O2 → H2O

<3> 负极 3H

- 6e → 6H+

2

正极 Sb

2O

3

+ 6e + 6H+ → 2Sb +3H

2

O

电池反应 Sb

2

O

3

+3H

2

→ 2Sb + 3H2O

<4> 负极 Ag + I - → AgI + e

正极 AgCl + e → Ag + Cl -

电池反应 Agl + I- → Ag + Cl -

2．试将下列化学反应设计成原电池

〔1〕Zn + H

2SO

4

=== ZnSO4 + H2

；

〔2〕Ni + H

2O ==== NiO + H

2

〔3〕H

2

+ O2

==== H2O；

〔4〕H

2

+ HgO ==== Hg + H2O

解：〔1〕负极 Zn -2e → Zn2+

正极 2H+ + 2e → H2

电池反应 Zn +2H+ ==== Zn2++ H2

电池符号 Zn | ZnSO

4

|| H2SO4 | H2

,Pt

<2> 负极 Ni + 2OH -→NiO + H

2

O +2e

正极 2H

2O + 2e →H

2

+2OH -

电极反应 Ni + H

2

O ====

NiO + H

2

电池符号 Ni,NiO | KOH<稀> | H

2

, Pt

〔3〕负极 H

2

+ 2OH -→ 2H2O + 2e

正极 2H

2O +2e → 2OH - + O

2

电池反应 H

2

+ O2

==== H

2

O

电池符号 Pt,H

2

| NaOH<稀> | O2

,Pt

<4> 负极 H

2

+ 2OH -→2H2O +2e

正极 HgO + H

2

O +2e → Hg +2OH -

电池反应 H

2

+ HgO

==== Hg + H

2

O

电池符号 Pt ,H

2

| KOH<稀> | HgO,Hg

3．工业上用铁屑加入硫酸铜溶液中以置换铜,试设计原电池；计算该反应在298.15K时的平衡常数,并说明此置换反应进行的完全程度.已知＝

0.3402V,＝－0.4402V.〔答案：2.423×1026〕

解：电池符号为：－〕Fe ｜Fe2+ || Cu2+｜Cu <＋

因很大,故可以认为反应进行彻底.

4．试计算反应：2Fe3++2Br-→2Fe2++Br

2

在298.15K下的标准平衡常数?〔答案：1.06×10-10〕

解：将反应设计为原电池：->Pt, Br

2

| Br- || Fe3+-, Fe2+ | Pt <+查298.15K下标准电极电势顺序表得,

5．在298.15K时,测得下列电池的E为1.228V

Pt,H

2<>｜H

2

SO

2

<0.01mol·kg－1>｜O

2

<>,Pt

已知△

f

＝-285.83kJ·mol-1.试计算：①此电池的温度系数；②设反应热在此温度范围内为常数,试求此电池在273.15K时的电动势.〔答案：–8.493×10-4 V·K-1；1.2492V〕

解：负极： H

2

<> → 2H+ + 2e

正极： O

2

<> + 2H+ + 2e → H2O

电池反应： H

2

<

> + O

2<> ==== H

2

O

〔1〕求电池的温度系数

ΔG = -2EF = -2×1.228×96485 = -236967.16 J·mol-1