可逆电池典型例题电化学例题
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(2)
RT 2 EE ln aC1 a Zn 2 zF
$
2 RT 3 m m $ E E ln $ $ 2F m m
1 I mi zi 2 2 i
1 (0.005 22 0.0112 ) mol kg 1 2 0.015 mol kg 1
RT 1 E E ln F aH+ aOH
$
(0.587 0.05916 lg 0.829 V
1
0.01 0.904
2
)V
RT RT 1 $ E ln K ln $ F F KW
$
0.829 lg K 14.01 0.05912
$ W
$ KW 0.98 1014
Ag(s) Cl (a) → AgCl(s) e
1 Cl2 ( g , 298K,100kPa) e Cl ( a) 2
两电极反应之和是电池反应，正是AgCl在标准态下的 生成反应。 实验中可测定该电池在293 K～303 K范围内三、四个
不同温度下的电动势数值，作E～T 图，
$ rGm (1) RT ln K1$ , rGm (2) RT ln K2 $ 2RT ln K2 RT ln K1$
K (K )
$ 1 $ 2
2
例2 298 K时下列电池的电动势为1.227 V， Zn(s) | ZnCl2(0.05 mol· kg-1) | Hg2Cl2(s) | Hg(l)
例5 已知电池
Pt | H2(0.1MPa) | NaOH(0.01mol· kg-1)‖HCl(0.01mol· kg-1) |
H2(0.1MPa) | Pt ，在298 K时的电池电动势为0.587 V,同 温度下0.01 mol· kg-1 NaOH和0.01mol· kg-1HCl溶液的± 都等于0.904，求水的离子积
可逆电池典型例题
例1 某电池反应可写成 （1）H2(p1) + Cl2(p2) = 2HCl
或 （2）1/2H2(p1) + 1/2C12(p2) = HC1
这两种不同的表示式算出的E、 E $、 r Gm和K是否相同？ 写出两者之间的关系。
解
同一电池
E1 E2
E E
$ 1
$ 2
rGm (1) 2E1F , r Gm (2) E2 F rGm (1) 2rGm (2)
(1) 写出该电池的电极反应和电池反应；
(2) 试求该电池的标准电动势E 。
解
(1) 负极反应 Zn(s) → Zn2 (aZn2 ) 2e 正极反应 Hg2Cl2 (s) 2e → 2Hg(l) 2Cl (a ) Cl
电池反应
Zn(s) Hg2Cl2 (s) → 2Hg(l) Zn2 (aZn2 ) 2Cl (aCl )
1g ຫໍສະໝຸດ Baidu A z z
I 0.509 2 1 0.015 0.1247
0.750
RT 3 2 E 1.227V ln 0.750 0.01 0.005 1.030 V 2F
$
例3 怎样用实验方法测定氯化银的标准摩尔生成热？
E 求出相应于298 K时的曲线斜率 T p
E 由公式 r H m zFE zFT T p
$ [AgCl(s)] 求出△rHm，此值便是氯化银的标准生成热 f Hm
例4 在298 K 和313 K 分别测定丹尼尔电池的电动势， 得到 E1(298 K)＝1.1030 V , E2(313 K)＝1.0961 V。 设丹尼尔电池的反应为：
解
氯化银在标准状态下的生成反应是
1 Ag (s) C12 (g, 298 K,100 kPa) AgC1(s) 2
这个反应在常温下进行缓慢，不能用量热法测定 反应热，需要利用电化学反应设计如下电池：
Ag(s)|AgCl(s)|HCl(a)|Cl2 (g, 298K, 100kPa)|Pt
负极反应 正极反应
例6
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0.21×p )。如果在溶液中加入大 量的CN-，情况又怎样？ 已知
E1(298 K)=1.1030 V， E2(313 K)=1.0961 V
E2 E1 E 4 1 4.6 10 V K T p T2 T1
r Gm zEF 2 101030 V 96500 C mol1 212.9 kJ mol1
E r S m zF T p 2 96500 C mol1 (4.6 104 V K 1 ) 8878 J K 1 mol1
r Hm rGm T r Sm 239.4 kJ mol1
QR T r Sm 26.46 kJ mol1
Zn(s) CuSO4 (a 1) Cu(s) ZnSO4 (a 1)
并设在上述温度范围内E随T的变化率保持不变，求
丹尼尔电池在298 K 反应的 rGm、 rHm、 rSm 和可逆
热效应QR。
解
丹尼尔电池反应为
Zn(s) CuSO4 (a 1) Cu(s) ZnSO4 (a 1)
$ K。 w
解 负极反应 正极反应 电池反应
1 H 2 (0.1MPa) OH 1 (aOH ) → H 2O e 2
1 H (aH ) e → H 2 (0.1MPa) 2
H (aH ) OH1 (aOH ) → H2O
$
aH 2 O RT 电池电动势 E E ln F aH + aOH
RT 2 EE ln aC1 a Zn 2 zF
$
2 RT 3 m m $ E E ln $ $ 2F m m
1 I mi zi 2 2 i
1 (0.005 22 0.0112 ) mol kg 1 2 0.015 mol kg 1
RT 1 E E ln F aH+ aOH
$
(0.587 0.05916 lg 0.829 V
1
0.01 0.904
2
)V
RT RT 1 $ E ln K ln $ F F KW
$
0.829 lg K 14.01 0.05912
$ W
$ KW 0.98 1014
Ag(s) Cl (a) → AgCl(s) e
1 Cl2 ( g , 298K,100kPa) e Cl ( a) 2
两电极反应之和是电池反应，正是AgCl在标准态下的 生成反应。 实验中可测定该电池在293 K～303 K范围内三、四个
不同温度下的电动势数值，作E～T 图，
$ rGm (1) RT ln K1$ , rGm (2) RT ln K2 $ 2RT ln K2 RT ln K1$
K (K )
$ 1 $ 2
2
例2 298 K时下列电池的电动势为1.227 V， Zn(s) | ZnCl2(0.05 mol· kg-1) | Hg2Cl2(s) | Hg(l)
例5 已知电池
Pt | H2(0.1MPa) | NaOH(0.01mol· kg-1)‖HCl(0.01mol· kg-1) |
H2(0.1MPa) | Pt ，在298 K时的电池电动势为0.587 V,同 温度下0.01 mol· kg-1 NaOH和0.01mol· kg-1HCl溶液的± 都等于0.904，求水的离子积
可逆电池典型例题
例1 某电池反应可写成 （1）H2(p1) + Cl2(p2) = 2HCl
或 （2）1/2H2(p1) + 1/2C12(p2) = HC1
这两种不同的表示式算出的E、 E $、 r Gm和K是否相同？ 写出两者之间的关系。
解
同一电池
E1 E2
E E
$ 1
$ 2
rGm (1) 2E1F , r Gm (2) E2 F rGm (1) 2rGm (2)
(1) 写出该电池的电极反应和电池反应；
(2) 试求该电池的标准电动势E 。
解
(1) 负极反应 Zn(s) → Zn2 (aZn2 ) 2e 正极反应 Hg2Cl2 (s) 2e → 2Hg(l) 2Cl (a ) Cl
电池反应
Zn(s) Hg2Cl2 (s) → 2Hg(l) Zn2 (aZn2 ) 2Cl (aCl )
1g ຫໍສະໝຸດ Baidu A z z
I 0.509 2 1 0.015 0.1247
0.750
RT 3 2 E 1.227V ln 0.750 0.01 0.005 1.030 V 2F
$
例3 怎样用实验方法测定氯化银的标准摩尔生成热？
E 求出相应于298 K时的曲线斜率 T p
E 由公式 r H m zFE zFT T p
$ [AgCl(s)] 求出△rHm，此值便是氯化银的标准生成热 f Hm
例4 在298 K 和313 K 分别测定丹尼尔电池的电动势， 得到 E1(298 K)＝1.1030 V , E2(313 K)＝1.0961 V。 设丹尼尔电池的反应为：
解
氯化银在标准状态下的生成反应是
1 Ag (s) C12 (g, 298 K,100 kPa) AgC1(s) 2
这个反应在常温下进行缓慢，不能用量热法测定 反应热，需要利用电化学反应设计如下电池：
Ag(s)|AgCl(s)|HCl(a)|Cl2 (g, 298K, 100kPa)|Pt
负极反应 正极反应
例6
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0.21×p )。如果在溶液中加入大 量的CN-，情况又怎样？ 已知
E1(298 K)=1.1030 V， E2(313 K)=1.0961 V
E2 E1 E 4 1 4.6 10 V K T p T2 T1
r Gm zEF 2 101030 V 96500 C mol1 212.9 kJ mol1
E r S m zF T p 2 96500 C mol1 (4.6 104 V K 1 ) 8878 J K 1 mol1
r Hm rGm T r Sm 239.4 kJ mol1
QR T r Sm 26.46 kJ mol1
Zn(s) CuSO4 (a 1) Cu(s) ZnSO4 (a 1)
并设在上述温度范围内E随T的变化率保持不变，求
丹尼尔电池在298 K 反应的 rGm、 rHm、 rSm 和可逆
热效应QR。
解
丹尼尔电池反应为
Zn(s) CuSO4 (a 1) Cu(s) ZnSO4 (a 1)
$ K。 w
解 负极反应 正极反应 电池反应
1 H 2 (0.1MPa) OH 1 (aOH ) → H 2O e 2
1 H (aH ) e → H 2 (0.1MPa) 2
H (aH ) OH1 (aOH ) → H2O
$
aH 2 O RT 电池电动势 E E ln F aH + aOH