09章 可逆电池的电动势及其应用

第九章可逆电池的电动势及其应用

1.试将下述化学反应设计成电池:

(1)AgCl(s)=Ag+(a Ag+)+Cl-(a Cl-)

(2)AgCl(s)+I-(a I-)=AgI(s)+Cl-(a Cl-)

(3)H2(pH2)+HgO(s)=Hg(l)+H2O(l)

(4)Fe2+(a Fe2+)+Ag+(a Ag+)=Fe3+(a Fe3+)+Ag(s)

(5)H2(pH2)+1/2O2(pO2)=H2O(l)

(6)Cl2(pCl2)+2I-(a I-)=I2(s)+2Cl-(a Cl-)

2.298K时下述电池的E为1.228V

Pt,H2(101.325kPa)|H2SO4(0.01mol/kg)|O2(101.325kPa),Pt

已知H2O(l)的生成热为-286.1kJ/mol.试求:

(1)该电池的温度系数.

(2)该电池在273K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(0.05mol/kg)|AgCl(s)+Ag(s)的电动势

E={1.015-4.92×(T/K-298)}V.试计算在298K当电池有2mol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1.07V的原电池,在恒温槽中恒温至293K.当此电池短路时(即直接发生化学反应,不作电功),有1000C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+(a Cd2+=1.0)+2I-(a I-=1.0)

求电池在298K时的,反应的和平衡常数.如将反应写成

1/2Cd(s)+1/2I2(s)=1/2Cd2+(a Cd2+=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+(a Fe2+)+Ag+(a Ag+)=Ag(s)+Fe3+(a Fe3+)

(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1mol的平衡常数.

(3)如将过量磨细的银粉加到浓度为0.05mol/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0.21×101.325kPa).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0.1mol/kg

(2)溶液中含Fe2+为0.1mol/kg,而Cd2+为0.0036mol/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-210.35kJ/mol.

11.根据下列在298K和101.325kPa下的数据,计算HgO(s)在该温度时的离解压.

(1)下述电池的=0.9265V Pt,H2(101.325kPa)|NaOH(a=1)|HgO(s)+Hg(l)

(2)H2(101.325kPa)+1/2O2(101.325kPa)=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)73.22205.170.0877.4130.7

12.298K时,10mol/kg和6mol/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(101.325kPa)|HCl(10mol/kg)|Cl2(101.325kPa)(Pt)

(Pt)H2(101.325kPa)|HCl(6mol/kg)|Cl2(101.325kPa)(Pt)

13.在298K时,测得下述电池的E为0.695V,

Zn(s)|Zn2+(a Zn2+=0.01)|H+(a H+=0.02)|H2(pH2),Pt通入H2(g)时,液面上总压为100.5kPa,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(101.325kPa)|H2SO4(0.01mol/kg)|O2(101.325kPa),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(0.1×101.325kPa),Pt已知(Pb2+,Pb)=-0.126V,298K

时,PbCl2(s)在水中饱和溶液的浓度为0.039mol/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(0.1mol/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2mol电子的电量时,求电池反应的Δr G m,Δr H m 和Δr S m,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K sp.(设活度系均为1)

17.已知298K时浓度为7.0mol/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-(a Cl-)|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,101.325kPa)=Cl2(g,101.325kPa)+H2(g,101.325kPa)设气体为理想气体.