中南大学物化课后习题标准答案-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、电池反应及E

①

(101325Pa)｜KOH(a)｜O2(101325Pa),Pt

② Pt,H

2

③

④

解：(1) 负极 Pb(s)+(a) → PbSO 4(s)+2e

正极 Cu2+() + 2e →Cu(s)

(a) + Cu2+ (a Cu2+) ==== PbSO4(s)+Cu(s)

电池反应 Pb(s)+SO

4

( pΘ ) -2e → 2H+ (a H+)

(2) 负极 H

2

( pΘ ) + H2O +2e → 2OH -(a OH -)

正极 O

2

(pΘ) +

电池反应 H

2

O2(pΘ) → H2O(l)

(3) 负极 3H

(p H2) - 6e → 6H+(aq)

2

正极 Sb

2O

3

(s) + 6e + 6H+(aq) → 2Sb(s) +3H

2

O(l)

电池反应 Sb

2

O

3

+3H

2

(p H2) → 2Sb(s) + 3H2O(l)

(4) 负极 Ag(s) + I -(a I -) → AgI(s) + e

正极 AgCl(s) + e → Ag(s) + Cl - (a Cl-)

电池反应 Agl(s) + I-(a I -) → Ag(s) + Cl - (a Cl-)

2

（1）Zn(s) + H

2SO

4

(a1) === ZnSO4(a2) + H2(p H2)；

（2）Ni(s) + H

2O ==== NiO(s) + H

2

(p H2)

（3）H

2

(p H2) + O2(p O2) ==== H2O(l)；

（4）H

2

(p H2) + HgO(s) ==== Hg(l) + H2O(l)

解：（1）负极 Zn(s) -2e → Zn2+(a2)

正极 2H+(a1) + 2e → H2(P H2)

电池反应 Zn(s) +2H+(a1) ==== Zn2+(a2)+ H2(p H2)

电池符号 Zn(s) | ZnSO

4

(a2) || H2SO4(a1) | H2(p H2),Pt

(2) 负极 Ni(s) + 2OH -→NiO(s) + H

2

O +2e

正极 2H

2O + 2e →H

2

(p H2) +2OH -

电极反应 Ni(s) + H

2

O ====

NiO(s) + H

2

(p H2)

电池符号 Ni(s),NiO(s) | KOH(稀) | H

2

(p H2), Pt

（3）负极 H

2

(p H2) + 2OH -→ 2H2O + 2e

正极 2H

2O +2e → 2OH - + O

2

(p O2)

电池反应 H

2

(p H2) + O2(p O2)

==== H

2

O(l)

电池符号 Pt,H

2

(p H2) | NaOH(稀) | O2(p O2),Pt

(4) 负极 H

2

(p H2) + 2OH -→2H2O +2e

正极 HgO(s) + H

2

O +2e → Hg(l) +2OH -

电池反应 H

2

(p H2) + HgO(s)

==== Hg(l) + H

2

O(l)

电池符号 Pt ,H

2

(p H2) | KOH(稀) | HgO(s),Hg(l)

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(s) ｜Fe2+ (a1)|| Cu2+(a2)｜Cu(s) (＋

因

很大，故可以认为反应进行彻底。

4．试计算反应：2Fe 3+ +2Br -→2Fe 2++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 -(a 1) || Fe 3+-(a 2), Fe 2+(a 3) | 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 2SO 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 +(m H + =2×0.01 mol ·kg -1 ) + 2e

正极 ： O 2() + 2H +( m H + =2×0.01mol ·kg -1) + 2e → H 2O(l)

电池反应：

H 2() + O 2() ==== H 2O(l)

（1）求电池的温度系数

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