物理化学傅献彩下册第五版课后习题答案.doc

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物理化学第五版(傅献彩)课后习题答案

第九章可逆电池的电动势及其应用L写出下列电池中各电极的反应和电池反应*(I)PtI ⅛( P fh) I HCKa)ICb (Ao2)IPtJ⑵Pt∣⅛(⅛1)∣H+⅛H+)ll ⅞+(α⅛÷)∣⅛(s)F¢3)AgCS)I AgKS)Ir Ca I) |! CΓ(αcl-) !AgClCs) I AgCs) t(4)Pb(s) SPbSO. (S) I SOrs喊-)IleV+ (‰2+ ) !Cu(s)l⑸PrIHF 5⅛ ) I N a OHC C) ∣ HgCX S)∣ Hg⑴丰(6)Ptl H2(p ti2)∣H 十(aq) ∣S⅛O⅛(s)∣ Sb(S)((7)Pt∣F√+U1),Fe2+⅛) H Ag+ωA r+) IAg(S)J(5)Na(Hg) (¾fti)∣ N才(业十))1 OH- (Om- ) I HgO(S) J Hg(I).解：⑴负极已@屯)一*2HtaH十>+滋—正极α(∕>α2)÷2e-—2CΓ)电池反应⅛( P Hf)÷Cl3)≡≡2HCKaq).(2)负极H2<∕>H3*2H+G H+)÷2e^正扱 2Ag+CΛAS÷)÷2e~-2A e(S)电池反应 HI P H2 ) + 2⅛+¢^+ )—2AgCs)+2H+C AH÷}.(3)负极Ag(s)÷I-(αc )— AgKs) +e-正极 AgCKS)+ e-→A ft(s)+Cr Ca Q-)电池反应AgCKS)+ Γ(如亠)一AgKS)+ CΓ(απ-)4(4)负极 Pb(s)+SOJ- (dsoj- )—>PbS(Λ (s)÷2^正极 Cu2^," (acu?+ )+2e-—CU(S)电池反应 Pb(s) ÷Cu3+ GI c?+ ) + SC⅛^ Cαst⅛- )=PbSCΛ (s)+Cu∞.(5)负极H2C^R P÷2□H'C⅛IH- )—→2H s O(D + 2e- '正极 HgCXS)+ H2O(I)÷2e~—20H" <aoH- )÷HgCl)电池反应 HE(PH2) + HgO3—H∕D+HpCX3(笳负极SH Z S H/—6H+(αH÷) + 6e^正极 S⅛03 Cs> + 6H÷>÷6e^— 2Sb(s) +3H2Od)电池反应3H√ P H2) ÷S⅛C⅜ (S)—2Sb(S) ÷3H s O(I)i(C负扱 Fp (直)一 F尹 3)十L正极 Ag- (d j⅛+ ) + e-'― Ag(S)电池反应 Fe2+ (fl≡) + Ag+(α⅛r+I=F旷(<iι>÷ Ag(s)r住)负扱 2N⅛(Hg)(flβπι)-→2Na+ (・泌)+ 2HgU)÷2e~正极 HgCxS) ÷H2OCD+ Se^—HgCl)+ 2OH^ <αO H- >电池反应 2Na(Hg)Cd,m) + HgOCS)÷H20<D—2Na+(α⅛÷ )÷20H^ (a0H- )+3Hg(lλ2,试将下述化学反应设计成电池*(DAgCKs)=Ag+ 3⅛+ )+CΓ(αα- ) f¢2)AgCKS)+ Γ (dj- )—Agl(S) =+CΓ(αα- )∣(3)H2(∕>H2) + HgO(s)―Hg(l) + H2O(l);(4)Fe2ψ(αj⅛2+ ) + Ag' (αAβ + )—Fe'* (OF』+ )+Ag(s);(5)2H2(∕>H2)+O2 (Po2)—2H2O(1);(6)Cl2(∕>α2)÷2Γ (a1- )—I2(s)÷2CΓ (a c r );(7)H2O(I)=H+ (aκ+ )÷OH- (OOH-);(8)Mg(S)+-i-O2(g)÷H2O(l)==Mg(OH)2(S);(9)Pb(s) + HgO( S)— Hg(I)+PbO( s)；(10)Sn2÷ (az+ )÷T13÷ (a∙∏a+ )—Sn4÷ (a5n<+ )+Tl+ (a∙π+ ). 解:设计电池(1)Ag(S)| Ag+ (fl Aβ÷ ) Il Cr (aa- ) I AgCl(S) I Ag(S)(2)Ag(s〉I Agl(S) IΓ (a,- ) ∣∣ Cr (Oa- ) I AgCKs) | Λg(s)(3)Pt∣H2 (P H2) ∣oH^(aoH- ) I HgO(S) I Hg(I)(4)PtlFe2+ (aFe2+ ),Fe3÷ (3』+ )I Ag+(a" )∣ Ag(S)(5)Pt∣H2(g)∣H+(aH÷>IO2(g)∣Pt(6)I2(S) IΓ (ar ) ∣∣ Cl- (a a-)∣Cl2(g)∣Pt3.从饱和WeStOn电池的电动势与温度的关系式,试求在29& 15 K,当电池可逆地产生2 mol电子的电荷量时,电池反应的Δr Gm,Δr Hm,和Δr S m.已知该关系为E∕V=1.018 45-4. 05XlOT(T7K-293.⑸一9. 5× 10^7(T∕K-293. 15)2解：由E的关系式求出(霁)，再求出29& 15 K时E的值.因为:Δ,G m = -zEFjΔr H m= Δr G m+T ∙ Δr S ra.(霁)=-4. 05× 10~5 -2×9. 5× 10^7× (T-293.15)V ・当 T=29& 15 KBt∙(∣f) =-5.0×10-5V・ KTE=I. 01815-4. 05×10^5(298. 15~293. 15)-9. 5×10~7(29& 15-293. 15)2 = 1. 018 V∆r S m = zF(,∂E∕∂T)fi = 2 X 96500( - 5. O × 10^5)J ・ K・ mol~,=-9. 65 J ・ K^1∙ moΓ, Δr G tn = -zEF= — 2X96500X1. 018 J ∙ moΓ1 = —196. 5 kJ ∙ moΓ*Δr Hm =-ZEF+7⅛F(霁)p = Δr Gm + T ・Δr S m = -196. 5 kJ ・moΓ1+29& 15×(-9. 65 J ・ KT ・moΓ1 ) = -199. 4 kJ ・moΓ,4.298 K时,下述电池的电动势为1. 228 V：Pt∣H2(p∙)∣H2SO4(0.Ol mol ∙ kg-I)Io2(pβ)IPt已知H2O(l)的标准摩尔生成熔为Δf m(H2OJ) = -285. 83 kj・moΓ1.试求：(1)该电池的温度系数；(2)该电池在273 K时的电动势.设反应熔在该温度区间内为常数•解:(1)电池反应：负极 H2(∕>β)— 2H+G⅛+)+2e-正极H2θ(l)+*Q(p°)+2e-― 20H- Ca OH-)电池反应 HS)+*Q(Po) = H20(1)Δr Gm =-ZFE= 一2X96500X1. 228 J ・ mol',=-237. 004 kJ ・moΓ,Δr H m = Δr G ro +T ・ Δ,S m 其中 z‰Sm=ZF(11)”∆r Sm = Af HmFdGm = — 28§说翠型4 = _ ⑹.75 J. mθl→T= 273 K 时，E=273 ・(一& 54X IoT 〉一二叢盘胪=1. 249 V.5. 电池Zn(S)IZnCI 2 (0. 05 mol ・kg-】)∣ AgCI(S)IAg(S)的电动势与温度的关系为E∕V= 1. 015-4. 92× 10^4 (T∕K)-298试计算在298 K 当电池有2 mol 电子的电荷量输出时,电池反应的和此过程的可逆热效应Q R ∙解:298 K 时有2 mol 电子的电荷量输出E= 1. 015-4. 92×10^4(298~298) = 1. 015 VΔr Gm = 一ZEF=-2X96500X1.015=-195.9 kJ ・ moΓ, XG m =ZF(^) =2×96500×(-4. 92×10^4) = ~95. 0 J ・何㈡・ K~ιΔr H m =Δr G m ÷T ∙ Δr S m = -195. 9 kJ ∙ mol -1 ÷298X(—95.0) J×moΓ1=-224. 21 kJ ∙ mol^1 可逆热效应为:Q = T ・ Δr S m = 298 K ・(一95. OJ ・ moL ・ KT) = 一28.31 kJ ・ moΓ,6. 在 298 K 时，电池 Hg(I) I Hg 2CKs) ∣ HCKa)ICI 2(p ∙) I Pt(s)的电动势为 1. 092 V,温度系数为9. 427 ×10^4 V ・ KT.(1) 写出有2个电子得失的电极反应和电池的净反应；(2) 计算与该电池反应相应的Δc G m .Δf S m ,Δr H m 及可逆热效应Q R .若只有1个电子得失,则这些值又等于多少？(3) 计算在相同的温度和压力下,与2个电子得失的电池净反应相同的热化学方程式的热效应.解:⑴在298 K 时负极 2Hg(l)— Hg 2Cl 2(s)+2e-正极 Cl 2(p ∙)÷2e -― 2Cl-(α)电池反应 2Hg( 1) +Cb (P 9)—Hg 2Cl 2 (S)+2CΓ (α).(2) Δr G m = -zFE=-2×96500× 1. 092= -210. 756 kJ ・ moΓ1Δr S rn = zF(霁)=2X96500X9. 427X10T = I81. 94 J ・ moΓ,・Δr H πι =Δr G m +T ・ Δc S m= (-210. 756×103 + (81. 94X298) = —156. 54 kJ ・ mol^1QR=T ・ A r S m = 298X181. 94 J ・ mor ,=54. 22 kJ ・ mol^1若只有一个电子,则所求的值变为原来的1/2.(3) 若在相同温度压力下,热化学方程式的热效应为 QP =△ H∏I =— 156. 54 kJ ∙ mol -17. 一个可逆电动势为1. 70 V 的原电池•存恒温榊中恒温至293 K.当些电池短路时(即宜接发生化学反∕3E ∖ -ΔrS m . ∖3T)p ZF= 2X96500 8-54X10-V-K-⑵ Δ,H ιn =-ZFE+zFT(霁)p△「H rn 不随温度变化应,不作电功)，相当于有IOoO -C的电荷墩通过.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系统时总的爛变•如果要分别求算恒温槽和电池的爛变•还需何种数据？正极-I-Tr + (血卜)÷e -― -∣-T1+S 卜) 解:电池发生的反应与可逆放电时的反应相同•系统的 ΔrGn ≡Wf,mBX = — TlEF= -GF)E=-Q ∙ E=+ 1000 • 1. 70=1. 7×103J QP='Hm∆S(槽〉=一爭体系的 Δr H=Δf G÷T ∆f S=O•S=半=爭=坷衆j =5∙ 8 J-K-*若要分别求熔变还需知道电池反应的熔变.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P. 设活度因子均为1,气体为理想气体.所需的标准电扱从电极电势表中査阅. (1) PtIH 2(p ∙)∣KOH(0.1 mol ∙ kg-,)∣O 2(ρβ)∣Pt l(2) Ptl H 2 (/>•) IH 2SO 4 (0.1 InoI ∙ kg~,) IO 2 (∕>∙) I Pt j(3) Ag(S) I AgI(S) IΓ (αf ) ∣∣ Ag 十(%+ ) ∣ Ag(S)；(4) PtlSn 4+ (a/+ ) ∣∣ Tl 3+ ,T1÷ (a τι+ )∣Pt;(5) Hg(I) I HgO(S) IKOH(O. 5 mol ・ kg~1) ∣ K(Hg)(a βm = 1).解：(1)负极 yH 2(∕>∙)÷OH^(aoH - )—*H 2O(I)÷e^正极 ~O 2(p ∙)+yH 2O(l)÷e -— OH-(aoH-)电池反应-∣H 2(p ∙)+-}θ2(p ∙)一y H 2 O(I)电动势E=B-響n(叫O-f =EL VdH 2 •叫 /E =痪 IH 2O-^H + IH 2.⑵负极 y H 2(p β)— H +(aκ÷)÷e -正极 yO 2(p β)÷H÷(aH÷)÷e'— -∣ H 2O(I)电池反应 y(∕>∙)+yθ2(p β)—y H 2 O(I)E=F=衣⅛ IH 2O —内+ H 2(3) 负极 Ag(s)÷Γ (ar )— Agl(S)+e -正极 Ag + (aA β÷)÷e --→ Ag(s)电池反应 Ag+ (aA β+)÷Γ (ar )—AgKs)B =陆+∣心一曲Ag ∙(4) 负极-I-Sn 2(a ⅛2+ )— Sn 4+(a ⅛4+ )÷e~电池反应-JSn 2+ (αso 2+ )÷yTl 3+ (α-∏3+ )—yTl÷ (如+ )+ySn 4+(αs ∏*÷ )E8—野(芋÷器「B =耐 ∕∏++碼n4+∙Sn2+∙⑸负极 y Hg(I)÷0H^ (OOH- )-→y HgO(s)÷y H 20( 1) + e~正极 K +(ακ÷)+丄 H g(l)+L-* 丄 K fl Hg(心+) n n电池反应 (令+卡)Hg(l)+OH- (OeH- )÷K + (ακ+ I=令 HgCXs)+* FfeO(I)+*K n 曲处)E W= 9⅝+ ∙Hg ∙0H β-©3・H«・OH_ •9. 试为下述反应设计一电池Cd(S) ÷I 2 (S)—Cd 24 (αcd 2÷ ) +2Γ (Φ )求电池在298 K 时的标准电动势E*,反应的Δr G ∙和标准平衡费数K ：.如将电池反应写成-Jcd(S)+-∣I 2 (s)==-∣∙Cd 2+ (α<√+)+Γ (αΓ)再计算E*>Δr G*和K ：,比较两者的结果,并说明为什么.解:设计电池还原负极 Cd(S)― Cd 2+(αcd 2÷)+2e -氣化正极 I 2(s)+2e-— 2Γ (αr )电池反应 Cd(S)+ I 2(s)—Cd 2+ (OCd2÷ )+2Γ (αr)O =殉1厂一獰+ ICd=0. 5355-(-0. 4029)=0. 9384 VΔr Gj 1 = -zE w F=-2×965OO×O. 9384 = -181.11 kJ ∙ moΓ1K ： = 5. 56X10巴电池反应式写成-I-Cd(S)÷Iz (s)=-^-Cd 2+ (OCd 2十)-J -I - (a 厂)D 不变 Δr G ∙(2) = yΔr GS 1(l) = -90. 56 kJ ∙ InOlTK ：⑵= (KJ(I) )⅛ =7. 46×IO 15.10. 298 K 时,已知如下三个电极的反应及标准还原电极电势,如将电极(1)与(3)和(2)与(3)分别组成自发电池(设活度均为1),请写岀电池的书面表示式;写出电池反应式并计算电池的标准电动势・仃)Fe 2+ (ap e 2÷ )+2e 一一 Fe(S)(2) AgCl(S)÷e^^— Ag(s)÷CΓ (aa") (3) Cl 2(p β)+2e^— 2CΓ (Oa -) 解：自发反应E>0,电极电势高的做正极电极(1)的电极电势V 电极(2)的电极电势.E=F∙-^Γln ]Λκ÷ ∙ ^OH - InK ： = 'Gm 二 RT ~ -18L IlXlO 3 = 73. 0958 φβ(Fe 2^ IFe) =—0. 440 V ； φβ(CΓ IAgCl(Ag)=O. 2223 V ；φ∙(Cl 2 ICr ) = 1. 3583 V.(1)写出电池的表示式.(2)计算上述电池反应在298 K、反应进度为1 mol时的标准平衡常数K：.(3)若将过量磨细的银粉加到浓度为0. 05 mol・kgτ的Fe(NQ)3溶液中,求当反应达平衡后,Ag*的浓度为多少？(设活度因子均等于1.)解：⑴电池表示式为 PtlFe2"(α1),Fe3÷(α2) ：• Ag+(α3)∣Ag(s).(2)平衡常数InK： =欝^=^VlAg- 9^e3*∣Fe2÷1 τ^.l×(0. 7991-0. 771) • 96500_,lnκ∙^ 298X8.314 ^t094K： = 2. 98&(3)已知Ag(s)÷Fe3÷ -- Ag÷ ÷Fe2÷开始0∙ 05 O O平衡0.05-α a aκ⅞ =5⅛ = (Kυ-=(2. 988)-«a=4.417×10~2 mol ・ kg^1.14.试设计合适的电池判断在298 K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? (空气中氧气分压为21 kPa).如果在溶液中加入大Ift的CN—,情况又怎样？已知：[Ag(CN)2]-=—Ag(s)÷2CN^矿=一0. 31 V.解:设计电池Ag(s)÷Ag2O(S) IOH- (αoH- ) IOz(如)IPt 电池反应2Ag(s)+寺Q (如)= Ag2O(s)负极2Ag(s)+2OH~ (αoH-)—Ag20(s) ÷H20( 1)÷2e^正极 yC)2(∕>o2) + H2O(l)+2e-— 20H~ (a oH-)B =φ⅞∣0H----------卩Ag2OIAgiOH- =(O• 401一0・ 344) V=0. 057 V& 314X298=0. 047 V>0△「G n = -ZFEVo电池是自发的,在空气中碱性条件下Ag能被氧化成氧化银. 加入CN一后,电池变为Ag(S)I[Ag(CN)2]- ,CN-(加- )Il OH" (a o∏-) ∣Cλ(po2) IPt负极2Ag(s)÷4CN~ (acN- )— 2[Ag(CN)2]' +2e~正极∙yO2(∕>c⅛ )÷H2O(l)÷2e^— 20H- (aoH~)屯池反应：=C∙ 057 V ln(0.21)-⅛V2Ag(s)+4CN- S CN-)÷y⅛(po2)÷H2O(l)= 2[Ag(CN)2]- +2OH ・(αθH-)电动势E 冷墙唏-蔚 U 詈普 E=9⅛2!OH- -⅞⅛‰GN>jTΛ1,-fJln 击-第In 3-):豪(S) =0. 401-(-0. 31)-0. Ol-^ln 屜.=昙零2]之大量CN 一存在,Q CN -很大,而Q OH -与Q 〔心a?：T 都很小故In 皿-¥竖畤M rZVO(OCN )E>0∙ 701此时电池电动势大于不加大量CN-离子时的电池电动势.E=RI ^t E 越正K ：越大反应的趋势越大.所以•加入CN-后，Ag 氧化成[Ag(CN)2]-・15. 在298 K 时,分别用金属Fe 和Cd 插入下述溶液,组成电池.试判断何种金属首先被氧化?(1) 溶液中含Fe 2+和Cd 2+的活度是0.1・(2) 溶液中含Fe 2+的活度是0・1,而含Cd 2÷的活度是0. 0036.解:(1M=^÷ ICd = -0.4029 V鸭=强2十 IFe = -0. 4402 V前 >衣，以妨为正极设计电池 Fe(S)IFe2+(QFe2+ ),Cd2+(αcd 2+ )1 Cd(S)负扱 Fe(S)— Fe 2+(αh e 2÷)+2e -正极 Cd 2+(αcd 2÷ )÷2e~— Cd(S)电池反应 Fe(s)÷Cd 2' (αcd 2+ )=Cd(S)+ Fe 2")电池电动势:E=F —第L 苗= MICdFe2+,Fe -琴In =0. 0383 V>0 > ∆r G m = — zEF<Z0 电池反应能发生首先Fe(S)被氧化成Fe 2+.⑵ E=LfJln 眸 =θ∙0383 v -⅜ii≡IF lnδ⅛⅛ = -0. 0044 V<0Δf G m >0反应不能发生,而其逆反应可以发生•Cd 首先被氣化成Cd 2+. 16. 在 298 K 时,有电⅛: A g (S) 1 AgCl(S) ∣ NaCK a q) I Hg 2Cl 2 (S) | Hg(I),已知化合物的标准生成 Gibbs, 自由能分别为：5GU AgCl,S) = —109. 79 kJ ・ moΓl,Δr G ∙ (Hg 2Ch ,s) = -210. 75 kJ ∙ mol~l .试写出该电池的电极和电池反应,并计算电池的电动势.解：负极 Ag(s)+C 厂(Oa-)— AgCI(S)÷e'正极-^-Hg 2C∣2(s)÷e -— Hg(I)+Cl (Oa-) =0. 701-琴In (QOH-)2([Ag(CN)2]-)2(OCN- )4 = -0.4029+0. 4402& 314X298] I 2X96500电池反应 Ag( s>+寺 Hg 2Cl 2 (S)==AgCKS) + Hg(I) Δr Gm =ΔfG>(AgCl,s) — ∙ Δr G ⅛ (Hg 2Cl 2 .s)= -109. 79—寺 X ( — 210. 75) = — 4. 415 kJ ∙ TnOr l标准态下E=F? =—辔=疇謡=0.04575 V17. 根据下列在298 K 和标准压力下的热力学数据•计算Hg(XS)在该温度时的解离压.已知： (1) 电池 Pt IH 2 (A ,2 ) I Na()H(α) I Hg(I)的标准电动势 E*=0. S265 V ； (2) 反应 H2(g) + *O 2(l)—H 2O(I)的 Δr H^ = -285. 83 kJ ∙ moΓ,J (3) 298 K 时,下表为各物质的标准摩尔爛值解:负极 H 2 (P H 2 )+2OH-(a θH- )— 2H 2O(l)+2e^正极 H 2O÷Hg(Xs)÷2e -— Hg(I)+2()H^ (a 0H~) 电池反应 HZ(PH2> +Hgo(S)—Hg(l) +HZo(I)①∖G = — ZFF=(—2X96500X0. 9265) = 一 17& 84 kJ ・ mol~1H2(g)+*Q(g)==H2O(l) ②∆r Gm=Ar Hm-T ∙ Δr S^1∆r q = 69. 91-130. 7-γ(205. 1) = -163. 34 J ・ IC q・ m□Γ1ΔrG, = (-285. 83X103-29& (一163. 34))=—237.15 kJ ・ moΓ' ①一②式得 HgO(S)-Hg(I)+*Q(g) ΔcS=ΔrG ⑴一、企(2)= -17& 81+237.15=58. 34 kJ ∙ moΓ1K e= 5. 94X107In58. 34 XIO 3 on 一&31 仪298一一23. 547K・=(分)=5. 94×10'nPo z=3∙ 575X1(Γ" Pa18.在273〜318 K的温度范围内，下述电池的电动势与温度的关系可由所列公式表示：(1)CU(S) I Cu2O(s) I NaOH (aq) ∣ HgO(S) I Hg(I)E∕mV=461. 7-0.144(T∕K-298)÷1. 4×10"4(T∕K-298)2(2)Pt(S) ∣H2(p e)∣ NaOH(aq) ∣ HgO(S) | Hg(I) *E∕mV=925∙ 65—0. 2948(T∕K-298)÷4. 9X1()T(77K—298严已知Δr H=(H2()J> = -285∙83 kJ ∙ moΓ1,Δ∣C⅛(H2OJ) = ~237. 13 kJ ∙ moΓ,,试分别计算 HgO(S)和Cu2(Xs)在 298 K 时的Δf G∙和Δi H:的值.解：CU(S) ICu2O(S) I Na()H(aq) ∣ HgO(S) | Hg(I)(1〉的电池反应为负极 2Cu( S)+20H- (aq) ―Cu2 O(s) + H2O(l)÷ 2e_正极Hg(XS)÷H2O(l)+2e-— Hg(I)+2()Fr (aq)电池反应2Cu(s) ÷ Hg()(S)=*Cu2O(s) + Hg(I)①(2)的电池反应为：负极 H2(p∙)+2()H一 (aq)— 2H2()(l)+2e'正极 Hgo(S) + H2O(l)+2e一一Hg(I)+ 2()FΓ (aq)电池反应Hg()( s) ÷ H2(∕>∙ )≡=Hg( 1) + H2 0( 1) ②在298 K时①、②的电池电动势分别为El =451. 7-0.114(T-298)+l∙ 4X10T(T —298)2 mV= 461.7 mVE2 =925. 65 mVΔrG^(l) = -^EιF=0.4617×96500×2≡-89. 11 kJ ∙ moΓ,ΔΓG(2)=-Z E2F=O∙92565×965OO×2=-17& 65 kJ ∙ mol"1在298 K时Δr((l)=zF(需)=2×965OO×(-O. 144)× 10^3 = -27. 792 J ∙ K^1・ mo「△rSS I(I) = ZF(需)” = 2X96500X(一0.2948)X107 = -56. 896 J ・ K^,・Δr H m(l) = ΔrG m(l)+T∙∆r S ro(I)= -89. IlXlO3 J ∙ moΓ1÷298×(~27. 792 J ∙ K ∙ moΓ1) = _97. 39 kJ ∙ mol一】Δr H m(2) = Δr G m(2)÷T ∙ ΔrS fn(2)= -17& 65 X IO? + (— 56. 896) X 298= -195. 61 kJ ∙ moΓ1已知 H2(p・)+*Q(p。

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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
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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

《物理化学(第五版,傅献彩)》课后习题及答案

压蒸发热为 40.63kJ·mol-1。当 1mol 液态水，在 373K 和外压为 p时完全蒸发成水蒸气时，
试求：
（1）蒸发过程中体系对环境所作的功。
（2）假定液态水的体积略而不计，试求蒸发过程中的功，并计算所得结果的百分误差。
（3）假定把蒸气看作理想气体，且略去液态水的体积，求体系所作的功。
（4）求（1）中变化的△vapHm 和△vapUm。（5）解释何故蒸发热大于体系所作的功。
T V
0
T
16.证明：
U V
p
C p
T V
p
p
证：
U V
p
H V
P
p
=
H T
T p V
p
p
=
CP
T V
p
p
证明： CP
CV
p T
V
Hp
T
V
证： CP
CV
HT
U = H p T V T
P
HT
V T
dT P
Hp
T dP
H T
V
H T
解:
Zn (s)+2 H+= Zn2++ H2(g)
VH2
RT p
8.314 291 m3 101325
0.024m 3
W pV pVg nRT 8.314 291J 2419.4J
△rUm=(Q+W)/ =(-152-2.42)kJ·mol-1
3 . 在 373.2K 和 p压力下，使 1molH2O(l)汽化。已知水在气化时吸热 40.69kJ·mol-1。
P
Hp
T Tp
V
代入上式

傅献彩《物理化学》(第5版)(下册)课后习题-表面物理化学(圣才出品)

第13章表面物理化学的小水滴，试计算（已1．在293 K时，把半径为1.0 mm的水滴分散成半径为1.0m知293 K时水的表面Gibbs自由能为（1）表面积是原来的多少倍？（2）表面Gibbs自由能增加了多少？（3）完成该变化时，环境至少需做多少功？解：（1）设小水滴个数为N，则根据分散前后体积不变，可得所以。

（2）表面吉布斯自由能的增加量为＝9.15×10－4J。

（3）完成变化时，环境至少需做功为＝－9.15×10－4J。

2．已知汞溶胶中胶粒（设为球形）的直径为22 nm，在1.0 dm3的溶胶中含Hg为8×10－5 kg，试计算：（1）在1.0 cm3的溶胶中的胶粒数。

（2）胶粒的总表面积。

（3）若把质量为8×10－5kg的汞滴，分散成上述溶胶粒子时，表面Gibbs自由能增加多少？已知汞的密度为13.6 kg·m －3，汞一水界面张力为解：（1）设Hg溶胶的体积为V，则有＝5.575×10－24 m3设1.0cm3溶胶中的胶粒数为N，则＝1.055×1012（2）胶粒总表面积为＝1.604×10－3 m2（3）设质量为的汞滴半径为r0，则有解得所以表面吉布斯自由能增加量为＝5.96×10－4J。

3．试证明：证明：（1）因为所以又因故（2）由，得因，故4．已知水的表面张力与温度的关系式为在283 K时。

可逆地使一定量纯水的表面积增加0.01 m2（设体积不变），求系统的如下各个解：当T＝283K时，根据题给关系式，有故，因为所以＝4.95×10－8J·K－1＝7.56×10－4J。

5．把半径为R的毛细管插在某液体中，设该液体与玻璃间的接触角为θ，毛细管中液体所成凹面的曲率半径为液面上升到h高度后达到平衡，试证明液体的表面张力可近似地表示为式中g为重力加速度，为液体的密度。

证明：附加压力与上升的液柱所产生的静压力相等时，才能达到力的平衡，则。

傅献彩《物理化学》(第5版)(下册)课后习题-电解与极化作用(圣才出品)

第10章电解与极化作用1．要在一面积为100 cm2的薄铁片两面都镀上厚度为0.05 mm的均匀镍层，计算所需的时间。

已知所用电流为 2.0 A，电流效率为：解：根据题意得，在t时间内流过的总电量为，即其中，所以2．在298 K和标准压力下，试写出下列电解池在两电极上所发生的反应，并计算其理论分解电压：解：（1）电解时，阴极反应为阳极反应为＝1.22V（2）＝1.227V（3）＝－0.0866V3．在298 K和标准压力下，用镀铂黑的铂电极电解a H＋＝1.0的水溶液，当所用电流密度为时，计算使电解能顺利进行的最小分解电压。

已知忽略电阻引起的电位降，H2O（l）的标准摩尔Gibbs生成自由能为－237.129 kJ·mol－1。

解：分解电压可表示为其中可逆电压为则分解电压最小为。

4．在298 K时，使下述电解池发生电解作用：问当外加电压逐渐增加时，两电极上首先分别发生什么反应？这时外加电压至少为若干？（设活度因子均为1，超电势可忽略。

）解：在阳极上可能发生反应的阴离子是Cl－、OH－和SO42－，相应的电势为因电极电势最小的，先在阳极被氧化，所以阳极发生OH－被氧化的反应。

在阴极上，可能发生反应的离子有，各自的电极电势为因Ni2＋的电极电势最大，所以阴极上发生的是Ni2＋被还原的反应，故分解电压为5．298 K时，用Pb（s）电极来电解H2SO2溶液，已知其浓度为0.10 mol·kg－1，r士＝0.265，若在电解过程中，把Pb阴级与另一甘汞电极相连组成原电池，测得其电动势E ＝1.0685 V。

试求H2（g）在Pb阴级上的超电势（只考虑H2SO4的一级电离）。

已知所用甘汞电极的电极电势＝0.2806V。

解：电解时，阴极上为析氢反应，其电势为组成原电池后，甘汞电极为正极，电动势为则阴极的电势为则超电势为6．在锌电极上析出氢气的Tafel公式为在298 K时，用Zn（s）作阴级，惰性物质作阳极，电解浓度为0.1 mol·kg－1的ZnSO4溶液，设溶液pH 为7.0。

物理化学课后答案下册(傅献彩_第五版)[整理]

物理化学课后答案下册(傅献彩_第五版)[整理]第一章熵与平衡1.1 熵变的计算方法根据熵的定义，熵变的计算方法如下：$$\\Delta S = S_{\\text{最终状态}} - S_{\\text{初始状态}}$$其中，$S_{\\text{最终状态}}$表示系统处于最终平衡态时的熵，$S_{\\text{初始状态}}$表示系统处于初始平衡态时的熵。

1.2 熵的性质熵具有以下性质：•熵是一个状态函数，只与系统的初始状态和最终状态有关，与过程的具体路径无关。

•如果系统从初始状态发生微小的变化，熵的变化可以表示为：$$dS = \\frac{\\delta q_{\\text{可逆}}}{T}$$其中，$\\delta q_{\\text{可逆}}$表示系统与外界进行可逆过程时吸收或放出的微热量，T表示系统的温度。

•熵是一个单调增加的函数，即如果系统经历可逆过程从一个初始状态变化到一个最终状态，那么最终状态的熵一定大于或等于初始状态的熵。

1.3 熵的应用在物理化学中，熵被广泛应用于以下方面：•熵与热力学第二定律：根据热力学第二定律，自发过程的总熵变永远大于零。

因此，我们可以利用熵的计算方法来判断一个过程是否为自发过程。

•熵变与平衡条件：当一个系统达到平衡时，其熵变为零。

因此，我们可以通过计算熵变来确定平衡条件。

•反应熵与反应速率：在化学反应中，反应熵的变化可以影响反应速率。

反应熵的增大可以促进反应进行，而反应熵的减小则会减缓反应速率。

第二章化学平衡2.1 化学平衡的条件化学平衡的条件如下：•反应物和生成物浓度之间的比值稳定不变。

•可逆反应的正反应和逆反应速度相等。

化学平衡的条件还可以通过热力学定量描述，即当反应物和生成物的化学势相等时，达到化学平衡。

2.2 平衡常数平衡常数是描述化学平衡状态的一个量，通常用T表示。

对于一个可逆反应：$$aA + bB \\rightleftharpoons cC + dD$$其平衡常数定义为：$$K = \\frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}$$其中，[T]、[T]、[T]、[T]分别表示反应物和生成物的摩尔浓度。