物理化學(xué)習(xí)題-第七章電化學(xué)合并課件

00-7-1511下列水溶液中摩爾電導(dǎo)率最大的是______,摩爾電導(dǎo)率最小的是______A.1moldm－3KClB.0.001moldm－3HClC.0.001moldm－3KOHD.0.001moldm－3KClB2下列電解質(zhì)溶液中平均離子活度系數(shù)最大的是____A.0.01moldm－3NaClB.0.01moldm－3CaCl2C.0.01moldm－3LaCl3

A3某電池的電池反應(yīng)可寫為兩種形式

(a)H2(g)+(1/2)O2(g)H2O(l)

(b)2H2(g)+O2(g)2H2O(l)

兩種寫法的電動(dòng)勢和平衡常數(shù)的關(guān)系是_____A.E(a)=E(b),K(a)=K(b)B.E(a)

E(b),K(a)=K(b)C.E(a)=E(b),K(a)

K(b)D.E(a)

E(b),K(a)

K(b)CA第七章、電化學(xué)00-7-1511下列水溶液中摩爾電導(dǎo)率最大的是__00-7-1526已知,291K時(shí)純水中的bH+=bOH－=7.810-8molkg-1,則該溫度下純水的電導(dǎo)率為____Sm-1.A.3.8110-9B.3.8110-6C.7.6310-9D.7.6310-65科爾勞施公式適用于____.A.弱電解質(zhì)B.強(qiáng)電解質(zhì)

C.無限稀溶液D.強(qiáng)電解質(zhì)的稀溶液4取Cu的原子量為64,用0.5法拉第電量可從CuSO4溶液中沉積出_____克銅.A.16B.32C.64D.128DBA00-7-1526已知00-7-1538電池Cu|Cu+||Cu+,Cu2+|Pt

和Cu|Cu2+||Cu2+,Cu+|Pt

的反應(yīng)均可寫作Cu+Cu2+=2Cu+,此二電池的____.A.rGm和E均相同B.rGm相同,E不同

C.rGm不同,E相同D.rGm和E均不同B9恒溫恒壓下可逆放電過程,______A.H=QB.H<Q

C.H>QD.H,Q

關(guān)系不一定BH=G+TS=－zFE+Q<Q

7電解質(zhì)溶液中正離子遷移數(shù)是指______.A.正離子遷移的物質(zhì)的量

B.正離子遷移速率/所有離子遷移速率之和

C.正離子遷移電荷數(shù)/負(fù)離子遷移電荷數(shù)

D.正離子遷移的物質(zhì)的量/總導(dǎo)電量的法拉第數(shù)B00-7-1538電池Cu|Cu+||Cu+,Cu00-7-15410在電池中恒溫恒壓可逆地進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng),其S=_____.A.H/TB.Q/TC.(H－G)/TD.zFT(E/T)pBC11電池在恒溫恒壓及可逆條件下放電,則其與環(huán)境間的熱交換為____.A.HB.TSC.一定為零D.需實(shí)驗(yàn)確定B12已知ECu2+/Cu=0.337V,ECu+/Cu=0.521V,由此可求出ECu2+/Cu+=______V.A.0.184B.－0.184C.0.352D.0.153D00-7-15410在電池中恒溫恒壓可逆地進(jìn)行的化00-7-15514下列各電池中____的電動(dòng)勢最大.電池圖式中Zn(Hg)和Cu(Hg)分別表示未飽和的鋅汞齊和銅汞齊.A.Zn(Hg)|ZnSO4(0.01molkg－1)||CuSO4(0.1molkg－1)|Cu(s)B.Zn(s)|ZnSO4(0.01molkg－1)||CuSO4(0.1molkg－1)|Cu(Hg)C.Zn(Hg)|ZnSO4(0.1molkg－1)||CuSO4(0.01molkg－1)|Cu(s)D.Zn(s)|ZnSO4(0.1molkg－1)||CuSO4(0.01molkg－1)|Cu(Hg)B15為測定由電極Ag|AgNO3(aq)

及Ag|AgCl(s)|HCl(aq)組成電池的電動(dòng)勢,下列_____不可采用.A.電位差計(jì)B.飽和KCl鹽橋

C.標(biāo)準(zhǔn)電池D.直流檢流計(jì)B13電解CuSO4溶液時(shí)溶液的pH值將_____.A.增大B.減小C.不變D.不能確定B00-7-15514下列各電池中____的電動(dòng)勢最00-7-15616在電解AgNO3時(shí),電極發(fā)生極化,____.A.陰極的還原電極電勢增大

B.陰極附近Ag+濃度增加

C.電解池電阻減小

D.兩極之間電勢差增大17在應(yīng)用電位差計(jì)測定電動(dòng)勢的實(shí)驗(yàn)中,通常必須用到____.A.標(biāo)準(zhǔn)電池B.標(biāo)準(zhǔn)氫電極

C.甘汞電極D.活度為1的標(biāo)準(zhǔn)電解質(zhì)溶液A18在測定離子遷移數(shù)的電路中串接了電流表,由其讀數(shù)可算出電量,但因?yàn)開___,仍必須串接電量計(jì).A.電源電壓不夠穩(wěn)定B.尚需測時(shí)間間隔

C.電流表精度和準(zhǔn)確度都不夠D.A,B和CDD00-7-15616在電解AgNO3時(shí),電極發(fā)生極00-7-1571下列物質(zhì)無限稀時(shí)的摩爾電導(dǎo)率:Y2SO4為27210－4Sm2mol－1

,H2SO4為86010－4Sm2mol－1

,則YHSO4的摩爾電導(dǎo)率為__________Sm2mol－1.55610－42某溶液含LaCl3和NaCl各為0.025molkg－1,該溶液離子強(qiáng)度I=_______molkg－1,25℃時(shí)LaCl3的離子平均活度系數(shù)

=_______(用不考慮離子半徑修正的德拜-許格爾極限公式,常數(shù)A的值取0.509).3化學(xué)反應(yīng)Ni(s)+2H2O(l)=Ni(OH)2(s)+H2(g)可以設(shè)計(jì)成電池________________________________________________.(－)Ni(s)|Ni(OH)2(s)|NaOH水溶液|H2(g)|Pt(+)0.1750.354400-7-1571下列物質(zhì)無限稀時(shí)的摩爾電導(dǎo)率:Y00-7-1584在一定溫度和較小的濃度的情況下,增大弱電解質(zhì)溶液的濃度,則該弱電解質(zhì)的電導(dǎo)率______,摩爾電導(dǎo)率______,電離平衡常數(shù)(用活度表示)______.增大5濃度為b

的Al2(SO4)3溶液,正負(fù)離子的活度系數(shù)分別用+和－表示,則其

=_________;a=__________________.6鹽橋能顯著降低溶液接界電勢的原因是:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.減小不變鹽橋是一U形管,內(nèi)裝含有瓊膠的飽和KCl溶液,常溫下呈凍狀.鹽橋與兩個(gè)濃度不太大的溶液相接觸時(shí),KCl以壓倒優(yōu)勢向兩邊電極溶液中擴(kuò)散,由于K+和Cl－的遷移數(shù)非常接近,在單位時(shí)間內(nèi)通過U形管的兩個(gè)端面向外擴(kuò)散的K+與Cl－的數(shù)目幾乎相等,在兩個(gè)接觸面上所產(chǎn)生的液接電勢大小幾乎相等,而符號(hào)(方向)相反,其代數(shù)和一般約為2mV左右,在一般電化學(xué)測量中可忽略不計(jì)00-7-1584在一定溫度和較小的濃度的情況下00-7-1599可逆電池的特點(diǎn)包括:_______________________________________________________________________________________________________________________________________.7下列電池在298K時(shí)的電動(dòng)勢為_______mV.Pt|H2(p)|H+(a1=0.1)||H+(a2=0.001)|H2(p)|Pt8可逆電池的條件是:__________________________________________________________.118(1)電池工作的速率無限慢;(2)電池放電時(shí)對(duì)外做最大電功,充電時(shí)消耗環(huán)境最小的電功;(3)當(dāng)電池經(jīng)可逆放電和可逆充電回到始態(tài)時(shí),環(huán)境也同時(shí)復(fù)原(1)電極反應(yīng)本身是可以逆向進(jìn)行的;(2)通過電池的電流無限小00-7-1599可逆電池的特點(diǎn)包括:_____00-7-151012當(dāng)電流通過電池或電解池時(shí),電極電勢偏離平衡電勢而發(fā)生極化.右圖中曲線___是原電池的陽極極化曲線,曲線___是電解池的陰極極化曲線.JEabJEcd11電解時(shí),陰極電勢必須______陽離子的析出電勢,陽離子才能在陰極析出;陽極電勢必須______金屬的溶解電勢,金屬才能從陽極溶解.欲使幾種陽離子同時(shí)在陰極析出,則_______________________________________________________.須調(diào)整各種陽離子的濃度使它們具有基本相等的析出電勢10電池放電時(shí),隨著電流密度增大,陽極電勢變____,陰極電勢變____;正極電勢變____,負(fù)極電勢變____.低于正a負(fù)負(fù)正高于c00-7-151012當(dāng)電流通過電池或電解池時(shí),電2023/1/911法拉第定律例用鉑電極電解CuCl2溶液.通過的電流為20A,經(jīng)過15min后,問:(1)在陰極上析出多少質(zhì)量的Cu?(2)在陽極上能析出多少體積的27℃,100kPa下的Cl2(g)?(1)陰極反應(yīng)Cu2++2e－Cu(s)(2)陽極反應(yīng)2Cl－

Cl2(g)+2e－2023/1/811法拉第定律例用鉑電極電解CuC2023/1/912遷移數(shù)例用銀電極電解AgNO3溶液,通電一定時(shí)間后,測知在陰極上析出1.15g的銀,并知陰極區(qū)溶液中Ag+的總量減少了0.605g,求AgNO3溶液中離子的遷移數(shù)t(Ag+)和t(NO3－).陰極反應(yīng)Ag++e－Ag(s)也可先計(jì)算t(Ag+).Ag+遷入陰極區(qū)的量=陰極析出Ag(s)的量－陰極區(qū)Ag+減少的量.2023/1/812遷移數(shù)例用銀電極電解AgNO3溶液,2023/1/913求電導(dǎo)池系數(shù),電導(dǎo)率例25℃時(shí),在某一電導(dǎo)池中放入0.1moldm3KCl溶液(=0.0129Scm1),測得電阻為28.44Ω.在同一電導(dǎo)池中換入0.05moldm3NaOH溶液,測得電阻為31.6Ω,求NaOH的電導(dǎo)率.

電導(dǎo)池系數(shù)

Kcell=R=1.29Sm1×28.44Ω=36.7m1

NaOH的電導(dǎo)率2023/1/813求電導(dǎo)池系數(shù),電導(dǎo)率例25℃2023/1/914求電導(dǎo)池系數(shù),電導(dǎo)率,摩爾電導(dǎo)率

例在一電導(dǎo)池中加入0.01moldm3KCl溶液,在25℃時(shí)測得其電阻為90.5Ω(25℃時(shí)其電導(dǎo)率為0.1411Sm1),再換用0.005moldm3K2SO4溶液,測得其電阻為177.4Ω.求:(1)電導(dǎo)池常數(shù)Kcel;(2)K2SO4溶液的電導(dǎo)率;(3)K2SO4溶液的摩爾電導(dǎo)率.(1)Kcell=κR=0.1411Sm1×90.5Ω

=12.77m1(2)κ(K2SO4)=Kcel/R

=12.77m1/177.4Ω

=0.072Sm1(3)

m(K2SO4)=κ/c=0.072Sm1/

0.005moldm3

=0.0144Sm2

mol12023/1/814求電導(dǎo)池系數(shù),電導(dǎo)率,摩爾電導(dǎo)率例2023/1/915外推求摩爾電導(dǎo)率例已知25℃時(shí)0.01moldm-3的KCl溶液的電導(dǎo)率為0.141Sm-1.一電導(dǎo)池中充以此溶液,在25℃時(shí)測知其電阻為484.在同一電導(dǎo)池中盛入同樣體積的濃度分別為0.0005,0.0010,0.0020和0.0050moldm-3的NaCl溶液,測出其電阻分別為10910,5494,2772和1128.9.試用外推法求無限稀釋時(shí)NaCl的摩爾電導(dǎo)率根據(jù)科爾勞施方程,以對(duì)作圖,應(yīng)得一直線.2023/1/815外推求摩爾電導(dǎo)率例已知25℃時(shí)0.02023/1/916(25℃)將直線外推至=0時(shí)可得:m

/(Sm2mol－1

)00.51.01.52.02.50.012100.012200.012300.012400.012500.012602023/1/816(25℃)將直線外推至=2023/1/917由電導(dǎo)求解離度例已知25℃時(shí)0.05moldm-3CH3COOH溶液的電導(dǎo)率為3.6810-2Sm-1,計(jì)算CH3COOH的解離度及解離常數(shù)K.所需離子摩爾電導(dǎo)率的數(shù)據(jù)可查表.CH3COOH=CH3COO－

+H+

平衡時(shí)c(1－)cc查表得25℃時(shí):取c

=1molm-3,則

2023/1/817由電導(dǎo)求解離度例已知25℃時(shí)0.02023/1/918難溶鹽溶液的電導(dǎo)例已知25℃時(shí)AgBr(s)的溶度積Ksp=6.310－13.利用查得有關(guān)極限摩爾電導(dǎo)率數(shù)據(jù)計(jì)算25℃時(shí)用絕對(duì)純的水配制的AgBr飽和溶液的電導(dǎo)率.25℃時(shí)絕對(duì)純水(H2O)=5.49710－6Sm-1.查表得25℃時(shí):AgBr在純水中的溶解度很小,且全部電離,所以2023/1/818難溶鹽溶液的電導(dǎo)例已知25℃時(shí)AgB2023/1/919離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律例在25℃時(shí),已知Ba(OH)2,BaCl2,NH4Cl溶液極限摩爾電導(dǎo)率分別為512.88×104Sm2

mol1,277.99×104Sm2mol1,149.75×104Sm2mol1,試計(jì)算25℃時(shí)NH3·H2O溶液的極限摩爾電導(dǎo)率.2023/1/819離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律例在25℃時(shí),2023/1/920離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律,電導(dǎo)率例已知25℃時(shí)PbSO4(s)的溶度積為1.60×108.配制PbSO4飽和溶液所用水的電導(dǎo)率為1.60×104Sm1.Pb2+和SO42-極限摩爾電導(dǎo)率分別為140.4×104Sm2

mol1和159.6×104Sm2

mol1.試計(jì)算25℃PbSO4飽和溶液的電導(dǎo)率.=(140.4+159.6)×104Sm2

mol1=300.0×104Sm2

mol1=300.0×104×1.26×104×103Sm1=37.90×104Sm1κ(溶液)=κ(PbSO4)+κ(H2O)=(37.9+1.6)×104Sm1=39.5×104Sm12023/1/820離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律,電導(dǎo)率例已2023/1/921活度與活度因子例質(zhì)量摩爾濃度為0.017molkg1的BaCl2水溶液中,Ba2+,Cl－離子的活度因子分別為0.43和0.84,試求:(1)Ba2+和Cl－離子的活度;(2)BaCl2的活度aB;(3)離子平均活度a;(4)離子平均活度因子.(1)a(Ba2+)=γ+b(Ba2+)/b

=0.00731

a(Cl－)=γ－b(Cl－)/b=0.0286(2)a(BaCl2)=a(Ba2+)a(Cl－)2=6.14×106(4)γ±=(γ+γ－2)1/3=0.6722023/1/821活度與活度因子例質(zhì)量摩爾濃度為2023/1/922活度與活度因子例已知0.1molkg1HCl溶液的離子平均活度因子g±=0.795,試計(jì)算此溶液中HCl的活度及離子平均活度.2023/1/822活度與活度因子例已知0.12023/1/923活度與活度因子例25℃時(shí),質(zhì)量摩爾濃度b=0.20molkg-1的K4Fe(CN)6水溶液正,負(fù)離子的平均活度因子g±=0.099,試求此水溶液中正負(fù)離子的平均活度a±及K4Fe(CN)6的電解質(zhì)活度aB.2023/1/823活度與活度因子例25℃時(shí),質(zhì)量2023/1/924德拜-休克爾公式例利用德拜-休克爾極限公式,計(jì)算2.5×103molkg1FeCl3溶液的g±.2023/1/824德拜-休克爾公式例利用德拜-休克爾2023/1/925德拜-休克爾公式,較復(fù)雜例25℃時(shí)碘酸鋇Ba(IO3)2在純水中的溶解度為5.4610-4moldm-3.假定可以應(yīng)用德拜-休克爾極限公式,試計(jì)算該鹽在0.01moldm-3CaCl2溶液中的溶解度.在一定溫度下Ksp為定值.當(dāng)溶于純水中時(shí),設(shè)Ba(IO3)2在0.01moldm-3

CaCl2溶液中的溶解度為c,2023/1/825德拜-休克爾公式,較復(fù)雜例25℃2023/1/926德拜-休克爾公式,單種離子活度因子例利用德拜-休克爾極限公式,計(jì)算298K時(shí),含有0.002molkg1NaCl和0.001molkg1La(NO3)3的水溶液中Na+和La3+的活度因子.2023/1/826德拜-休克爾公式,單種離子活度因子例2023/1/927德拜-休克爾公式,3種電解質(zhì)例某水溶液中含有0.01molkg1的NaCl,0.003molkg1的Na2SO4和0.007molkg1的MgCl2,利用德拜－休克爾極限公式,計(jì)算298K時(shí),此溶液中MgCl2的離子平均活度因子.2023/1/827德拜-休克爾公式,3種電解質(zhì)例2023/1/928采用逐步近似法解(1)和(2)式,得2023/1/828采用逐步近似法解(1)和(2)式,得2023/1/929熱力學(xué)函數(shù)

例電池Zn(s)|ZnCl2(0.05mol·kg1)|AgCl(s)|Ag(s)

其電動(dòng)勢與溫度的關(guān)系為E/V=1.0154.92×102(T/K298).(1)寫出上述電池的電極反應(yīng)和電池反應(yīng);(2)計(jì)算298K下,電池反應(yīng)的rGm,rSm,rHm,Qr.(1)陽極反應(yīng):Zn(s)Zn2++2e

陰極反應(yīng):2AgCl(s)+2e2Ag(s)+2Cl

電池反應(yīng):Zn(s)+2AgCl(s)2Ag(s)+ZnCl2(aq)(2)rGm=－zFE

=－2×96485×{1.015－4.92×104(298－298)}J·mol1=－195.9kJ·mol1

rSm=zF(E/T)p=96485×2×(－4.92×104)J·K1·mol1

=－94.94J·K1·mol1

rHm=rGm+TrSm=－224.24kJ·mol1

QR=TrSm=(－298.15×94.94)J·mol1

=－28.306kJ·mol12023/1/829熱力學(xué)函數(shù)例電池Zn(2023/1/930熱力學(xué)關(guān)系例原電池Pt|H2(p)|H2SO4(b=0.01mol·kg1)|O2(p)|Pt在298K時(shí)的E=1.229V,液態(tài)水的fH

m(298K)=285.84kJ·mol1,求該電池的溫度系數(shù)及273K時(shí)的電動(dòng)勢(設(shè)在此溫度范圍內(nèi)rH為常數(shù)).

電池反應(yīng):H2(p)+(1/2)O2(p)=H2O(l)

rGm=(－2×96485×1.229)J·mol1=－237160J·mol1

rHm=fHm(H2O)=－285840kJ·mol1E(273K)=E(298K)－8.46×104(273－298)V=1.250V2023/1/830熱力學(xué)關(guān)系例原電池Pt|H22023/1/931求電池反應(yīng)熱力學(xué)函數(shù)例25℃時(shí),電池Cd|CdCl2(5/2)H2O(飽和溶液)|AgCl(s)|Ag的E＝0.67533V,(E/T)p=-

6.510-4VK-1,求該溫度下反應(yīng)的ΔrGm,ΔrSm和ΔrHm.ΔrGm=-zFE

＝-296485Cmol-1

0.67533V=-130.32kJmol－12023/1/831求電池反應(yīng)熱力學(xué)函數(shù)例25℃時(shí)2023/1/932求電池反應(yīng)熱力學(xué)函數(shù)例電池Pt|H2(101.325kPa)|HCl(0.1molkg－1)|Hg2Cl2(s)|Hg電動(dòng)勢E與溫度T的關(guān)系為E/V=0.0694+1.88110－3

T/K－2.910－6(T/K)2

(1)寫出電池反應(yīng);(2)計(jì)算25℃該反應(yīng)的吉布斯函數(shù)變r(jià)Gm,熵變r(jià)Sm,

焓變r(jià)Hm以用電池恒溫可逆放電時(shí)該反應(yīng)過程的熱Qr,m.(2)25℃,

題給狀態(tài)下的電池:E={0.0694+1.88110－3298.15－2.910－6(298.15)2}V=0.3724V(E/T)p=(1.88110－3－22.910－6T/K)V/K=1.517310－4V/KrGm=－zFE=－(196500

0.3724)Jmol－1=－35.94kJmol－1

2023/1/832求電池反應(yīng)熱力學(xué)函數(shù)例電池2023/1/933rSm=zF(E/T)p=196500

1.517310－4)Jmol－1K－1

=14.64Jmol－1K－1rHm=TrSm+rGm=(298.1514.6410－3－35.94)kJmol－1=－31.57kJmol－1

Qr,m=

TrSm=298.1514.64Jmol－1=4.365kJmol－1

2023/1/833rSm=zF(E/T)p=2023/1/934求K,及平衡壓力例25℃時(shí),電池Pt|H2(p)|HCl(0.1molkg－1)|AgCl|Ag

的電動(dòng)勢為0.3522V,(1)求反應(yīng)H2(g)+2AgCl(s)=2Ag+2H++2Cl－,在25℃的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù).(已知0.1molkg－1HCl的=0.798);(2)求金屬銀在1molkg-1HCl溶液中產(chǎn)生H2的平衡壓力.(已知25℃時(shí)1molkg-1HCl的=0.809).(2)K

={a2(H+)a2(Cl－)}/(p/p)

即3.28×107=(1×0.809)4/{p(H2)/p}

p(H2)=1.32×106kPa2023/1/834求K,及平衡壓力例25℃時(shí)2023/1/935電極反應(yīng)的能斯特方程例計(jì)算化學(xué)電池:Zn|Zn2+(a=0.1)||Cu2+(a=0.01)|Cu在25℃時(shí)的電動(dòng)勢.采用電極反應(yīng)的能斯特方程計(jì)算:陽極：ZnZn2+(a=0.1）+2e陰極：Cu2+(a=0.01)+2eCu求得

E－

=－0.792V,E+＝0.281VE＝E+

－E－＝0.281V－(－0.792V)＝1.07V

采用電池反應(yīng)的能斯特方程可算得同樣的結(jié)果。2023/1/835電極反應(yīng)的能斯特方程例計(jì)算化學(xué)電池2023/1/936求K例試用E數(shù)據(jù)計(jì)算下列反應(yīng)在25℃時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù).Zn+Cu2+=Zn2++Cu

按反應(yīng)組成電池Zn|Zn2+

Cu2+|Cu查得E(Cu2+/Cu)=0.3402V,E(Zn2+/Zn)=－0.7626VE

＝E(Cu2+/Cu)－

E(Zn2+/Zn)＝1.103V2023/1/836求K例試用E數(shù)據(jù)計(jì)算下列反2023/1/937總能斯特方程,求K例(1)寫出電池Ag|AgCl(s)|Cl－(a=1)||Cu2+(a=0.01)|Cu反應(yīng)式;(2)計(jì)算在25℃時(shí)的電動(dòng)勢E;(3)計(jì)算25℃時(shí)電池反應(yīng)的rGm和K.已知:E(Cu2+Cu)=0.3402V,E(Cl－|AgCl(s)|Ag)=0.3402V.(1)2Ag+2Cl(a=1)+Cu2+(a=0.01)=2AgCl(s)+Cu(3)rGm=－zFE={－2×96485×0.05875}J·mol1

=－11.337kJ·mol12023/1/837總能斯特方程,求K例(1)寫出2023/1/938熱力學(xué)方向例寫出以下電池的電極反應(yīng)及電池反應(yīng)式,并計(jì)算298K時(shí)電動(dòng)勢E及rG

m,K;并判斷電池反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？

Pb(s)|Pb(NO3)2(a(Pb2+)=1)||AgNO3(a(Ag+)=1)|Ag(s)(已知:E(Pb2+/Pb)=0.1265V,E(Ag+|Ag)=0.7994V.)

陽極反應(yīng):Pb(s)Pb2++2e－陰極反應(yīng):2Ag++2e－

2Ag(s)

電池反應(yīng):2Ag++Pb(s)2Ag(s)+Pb2+=(0.7994+0.1265)V=0.9259V

rG

m=rGm=－zFE

=－2×96485×0.9259J·mol1=－178.67kJ·mol1因E0,所以電池反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行.2023/1/838熱力學(xué)方向例寫出以下電池的電極反2023/1/939熱力學(xué)方向?qū)⒎磻?yīng)設(shè)計(jì)成電池:Fe|Fe2+(a)H+(a)|O2(p)|Pt例鐵在酸性介質(zhì)中被腐蝕的反應(yīng)為：Fe+2H+(a)+(1/2)O2

Fe2+(a)+H2O當(dāng)a(H+)=a(Fe2+)=1,p(O2)=p,25℃時(shí)反應(yīng)向哪個(gè)方向進(jìn)行?因a(H+)=1,a(Fe2+)=1,p(O2)/p

=

1,a(Fe)=1,a(H2O)1所以E=E

=E(O2/H+,H2O)－E(Fe2+/Fe)＝1.229V－(－0.409V)＝1.638VΔrGm=－zFE=－316.1kJmol－1<0故從熱力學(xué)上看,Fe的腐蝕能自發(fā)進(jìn)行.2023/1/839熱力學(xué)方向?qū)⒎磻?yīng)設(shè)計(jì)成電池:Fe|2023/1/940求K和平衡濃度例(1)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)電極電勢數(shù)據(jù)計(jì)算下列反應(yīng)在25℃時(shí)的平衡常數(shù)K,Fe2++Ag+Fe3++Ag.(2)將適量的銀粉加到濃度為0.05moldm-3的Fe(NO3)3溶液中,計(jì)算平衡時(shí)Ag+的濃度.(假設(shè)各離子的活度因子均等于1)(1)題給反應(yīng)可設(shè)計(jì)成電池Pt|Fe2+,Fe3+||Ag+|Ag2023/1/840求K和平衡濃度例(1)應(yīng)用2023/1/941(2)設(shè)平衡時(shí)Ag+的濃度為cFe2++Ag+Ag+Fe3+反應(yīng)前00銀粉0.05moldm－3平衡時(shí)c

c銀粉0.05moldm－3

－c2023/1/841(2)設(shè)平衡時(shí)Ag+的濃度為c2023/1/942求E,rG,用總能斯特方程例寫出下列各電池的的電池反應(yīng).應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)電極電勢數(shù)據(jù)計(jì)算25℃時(shí)各電池的電動(dòng)勢E及各電池反應(yīng)的摩爾吉布斯函數(shù)變r(jià)Gm,并指明各電池反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行.(1)Pt|H2(g,100kPa)|HCl{a(HCl)=1}|Cl2(g)|Pt;2023/1/842求E,rG,用總能斯特方程例2023/1/943(2)Zn|ZnCl2{a(ZnCl2)=0.5}|AgCl(s)|Ag2023/1/843(2)Zn|ZnCl2{a(Zn2023/1/944E,rG

m和K與計(jì)量反應(yīng)式寫法例電池Pt|H2(g,100kPa)|HI{a(HI)=1}|I2(s)|Pt的電池反應(yīng)寫為下列兩種形式,計(jì)算25℃兩個(gè)電池反應(yīng)的E,rG

m和K,所需數(shù)據(jù)可以查表.2023/1/844E,rGm和K與計(jì)2023/1/945總能斯特方程,電動(dòng)勢與電極電勢例298K下,電池Pt|H2(g,p)|HCl{b(HCl)=0.08mol·kg1,=0.809)}|Hg2Cl2(s)|Hg(l)的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢為0.2680V,計(jì)算電池電動(dòng)勢及甘汞電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢E(Cl|Hg2Cl2|Hg).

陽極反應(yīng):H2(g)2H++2e－陰極反應(yīng):Hg2Cl2(s)+2e－

2Hg(l)+2Cl

電池反應(yīng):H2(g)+Hg2Cl2(s)2HCl+2Hg(l)={0.268－0.05916lg(0.08×0.809)2}V=0.4087V

E

=E+

－

E－

=E(Cl|Hg2Cl2|Hg)－E

(H+|H2|Pt)=E(Cl|Hg2Cl2|Hg)E(Cl|Hg2Cl2|Hg)=E

=0.268V2023/1/845總能斯特方程,電動(dòng)勢與電極電勢例2023/1/946總能斯特方程,第二類電極例25℃時(shí),電池Zn(s)|ZnO(s)|OH(a=0.1)|HgO(s)|Hg(l):(1)寫出電極反應(yīng)與電池反應(yīng);(2)計(jì)算電池在25℃時(shí)的電動(dòng)勢;(3)計(jì)算E(OH－|HgO|Hg).已知25℃時(shí),

fGm(ZnO,s)=318.3kJ·mol1;

fGm(HgO,s)=58.74kJ·mol1;E(OH|ZnO|Zn)=－1.2483V.(1)陽極反應(yīng):Zn(s)＋2OHZnO(s)+H2O(l)+2e

陰極反應(yīng):HgO(s)+H2O(l)+2eHg(l)＋2OH

電池反應(yīng):HgO(s)+Zn(s)ZnO(s)+Hg(l)(3)E

=E+－

E

E(OH|HgO|Hg)=E+

E=(1.345－1.2483)V=0.0958V2023/1/846總能斯特方程,第二類電極例25℃2023/1/947難溶鹽電極,設(shè)計(jì)電池例

已知25℃時(shí)AgBr(s)的溶度積Ksp=4.8810－13,E(Ag+/Ag)=0.7994V,E{Br2(l)/Br－}=1.065V.試計(jì)算25℃時(shí)(1)銀-溴化銀電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢E{AgBr(s)/Ag}.(2)AgBr(s)標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯函數(shù).(1)銀-溴化銀電極的電極反應(yīng)為

(Ag+)AgBr(s)+e－Ag+Br－標(biāo)準(zhǔn)態(tài)活度Ksp1112023/1/847難溶鹽電極,設(shè)計(jì)電池例已知22023/1/948(2)AgBr(s)的生成反應(yīng)可設(shè)計(jì)成電池

Ag|AgBr(s)|Br－|Br2(l)|Pt2023/1/848(2)AgBr(s)的生成反應(yīng)可設(shè)計(jì)成2023/1/949設(shè)計(jì)電池,求相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢例已知25℃時(shí)的平衡常數(shù)E(Fe3+/Fe)=－0.036V,E(Fe3+/Fe2+

)=0.770V,試計(jì)算25℃時(shí)電極Fe2+|Fe的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢E(Fe2+/Fe).電池(1)Fe|Fe3+(a=1)||Fe2+(a=1),Fe3+(a=1)|Pt電池(2)Fe|Fe2+(a=1)||Fe3+(a=1)|Fe2023/1/849設(shè)計(jì)電池,求相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢例2023/1/950因反應(yīng)(1)和(2)完全相同,2023/1/850因反應(yīng)(1)和(2)完全相同,2023/1/951能斯特方程,求平均活度因子例25℃下,測得電池Pt|H2(p)|HCl(b=0.07503molkg－1)|Hg2Cl2(s)|Hg的電動(dòng)勢E＝0.4119V,求0.07503molkg－1HCl的g

.E

＝E{Cl－|Hg2Cl2(s)|Hg}－E(H+|H2|Pt)＝0.2676V將E＝0.4119V代入能斯特方程,得

a＝6.0310－22023/1/851能斯特方程,求平均活度因子例2023/1/952能斯特方程,求K,平均活度因子例電池Zn|ZnCl2(b=0.555mol·kg1)|AgCl(s)|Ag,測得25℃時(shí)電動(dòng)勢E=1.015V.已知:E(Zn2+|Zn)=－0.763V,E(Cl|AgCl|Ag)=0.2223V.(1)寫出電池反應(yīng)(得失電子數(shù)為2);(2)求上述反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K

;(3)求溶液ZnCl2的平均離子活度因子.(1)Zn+2AgCl(s)=ZnCl2(b=0.555mol·kg1)+2Ag2023/1/852能斯特方程,求K,平均活度因子例2023/1/953能斯特方程,求K,平均活度因子例原電池Pt|H2(p)|HCl(b=0.1mol·kg1)|Hg2Cl2(s)|Hg(l)在25℃時(shí)電動(dòng)勢E=0.399V,E=0.268V.(1)寫出電池反應(yīng)和電極反應(yīng);(2)求25℃時(shí)電池反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù);(3)求此HCl溶液(b=0.1mol·kg1)的平均離子活度a和平均離子活度因子.(1)陽極反應(yīng):

H2(p)2H++2e－陰極反應(yīng):

Hg2Cl2(s)+2e－

2Hg+2Cl

電池反應(yīng):H2(p)+

Hg2Cl2(s)=2Hg+2HCl(b=0.1mol·kg1)2023/1/853能斯特方程,求K,平均活度因子例2023/1/954求pH值

例電池Sb|Sb2O3(s)|某溶液飽和KCl溶液|Hg2Cl2(s)|Hg在25℃,當(dāng)某溶液為pH=3.98的緩沖溶液時(shí),測得電池電動(dòng)勢E1=0.228V;當(dāng)某溶液換為待測pH值的溶液時(shí),測得電池電動(dòng)勢E2=0.3451V.試計(jì)算待測溶液的pH值.2023/1/854求pH值例電池Sb|Sb2023/1/955醌氫醌電極測溶液的pH值.E{Cl－(飽和)|Hg2Cl2(s)|Hg}＝0.2410VE(Q/H2Q)＝(0.6993-0.05916pH)VE＝E(Q|H2Q)－E{Cl－(飽和)|Hg2Cl2(s)|Hg}即0.025V＝(0.6997－0.05916pH－0.2415)V解得pH＝7.3例將醌氫醌電極與飽和甘汞電極組成電池:

Hg|Hg2Cl2|KCl(飽和)||QH2Q|H+(pH=?)|Pt

25℃時(shí),測得E＝0.025V,求溶液的pH值.2023/1/855醌氫醌電極測溶液的pH值.E2023/1/956氫醌氫電極測pH例在25℃時(shí),將0.1mol·dm3甘汞電極與醌氫醌電極組成電池.(1)若測得電池電動(dòng)勢為零,則被測溶液的pH=？(2)當(dāng)被測溶液的pH大于何值時(shí),醌氫醌電解為負(fù)極？(3)當(dāng)被測溶液的pH小于何值時(shí),醌氫醌電極為正極？已知25℃時(shí),0.1mol·dm3甘汞電極的電極電動(dòng)勢E(甘汞)=0.3337V,E(H+,醌氫醌|Pt)=0.6995V.Hg(l)|Hg2Cl2(s)|KCl(0.1mol·dm3)||H+(pH=?)|Q·H2Q|Pt

E(H+,醌氫醌|Pt)=0.6995V－0.05916VpH

E=E(H+,醌氫醌|Pt)－E(甘汞)=(0.6995－0.05916pH－0.3337)V=(0.366－0.05916pH)V(1)當(dāng)E=0V時(shí),(0.366－0.05916pH)V=0VpH=0.366/0.05916=6.2(2)當(dāng)E0V時(shí),即pH>6.2,醌氫醌電極為負(fù)極.(3)當(dāng)E0V時(shí),即pH6.2,醌氫醌電極為正極.2023/1/856氫醌氫電極測pH例在25℃時(shí),將02023/1/957設(shè)計(jì)電池求難溶鹽溶度積例利用E

數(shù)據(jù),求25℃時(shí)難溶鹽AgI的活度積.AgI的溶解反應(yīng)為AgIAg+(a)+I-(a),設(shè)計(jì)如下電池:Ag|Ag+(a)||I－(a)|AgI(s)|Ag查得E(AgI/Ag)=－0.1517V,E

(Ag+/Ag)＝0.7994VE=E(AgI/Ag)－E(Ag+/Ag)＝－0.9511V2023/1/857設(shè)計(jì)電池求難溶鹽溶度積例利用E2023/1/958濃差電池例計(jì)算電池Pt|Cl2(p)|Cl－(a=0.1)||Cl－(a＝0.001)|Cl2(p)|Pt在25℃時(shí)電動(dòng)勢.采用電池反應(yīng)的能斯特方程計(jì)算:2023/1/858濃差電池例計(jì)算電池采用電池反2023/1/959求濃差電池的電動(dòng)勢,用至活度因子例計(jì)算下列電池在25℃時(shí)的電動(dòng)勢,活度因子數(shù)據(jù)可查表.Cu|CuSO4(b1=0.01molkg－1)CuSO4(b2=0.1molkg－1)|Cu查得CuSO4溶液的平均離子活度因子:

b1

=0.01molkg－1時(shí),,1=0.41;b2

=0.1molkg－1時(shí),,2=0.16.得a,1=

,1b1/

b

=0.410.01=0.0041;

a,2=

,2b2/

b

=0.160.1=0.0162023/1/859求濃差電池的電動(dòng)勢,用至活度因子例2023/1/960濃差電池例計(jì)算下列濃差電池(1)的E(298K)及(2)的E(350K):(1)Na{Hg,a(Na)=0.1}|NaCl(b=0.1mol·kg1)|Na{Hg,a(Na)=0.01});(2)Pt|H2{p(H2)=0.1p}|HCl(b=0.1mol·kg1)|H2{p(H2)=0.01p}|Pt.(1)電池反應(yīng):Hg{Na,a(Na)=0.1}=Hg{Na,a(Na)=0.01}(2)電池反應(yīng):H2(0.1p)=H2(0.01p)2023/1/860濃差電池例計(jì)算下列濃差電池(1)2023/1/961求濃差電池的接界電勢和電動(dòng)勢

例濃差電池Pb|PbSO4(s)|CdSO4(b1=0.2molkg－1,,1=0.1

)CdSO4(b2=0.02molkg－1,,2=0.32

)|PbSO4(s)|Pb已知在兩液體接界處Cd2+離子的遷移數(shù)的平均值為t(Cd2+)=0.37.(1)寫出電池反應(yīng);(2)計(jì)算25℃時(shí)液體接界電勢E(接界)及電池電動(dòng)勢E.(2)a,1=

,1b1/

b

=0.10.2=0.02;

a,2=

,2b2/

b

=0.160.1=0.0064

t+=0.37;t－=1－t+=0.632023/1/861求濃差電池的接界電勢和電動(dòng)勢例2023/1/9622023/1/8622023/1/963理論分解電壓例298K時(shí),用鉑做兩極,電解1mol·kg1NaOH溶液.(1)兩極產(chǎn)物是什么？寫出電極反應(yīng);(2)理論分解電壓是多少？

(已知298K時(shí),E(OH－|O2|Pt)=0.401V.)(1)陰極反應(yīng):2H2O＋2e－H2+2OH－

(產(chǎn)物H2)

陽極反應(yīng):2OH－(1/2)O2+H2O＋2e－

(產(chǎn)物O2)(2)理論分解電壓即為由H2和O2組成的化學(xué)電池的反電動(dòng)勢,即:Pt|H2(100kPa)|NaOH(1mol·kg1)|O2(100kPa)|Pt

電池反應(yīng):H2(100kPa)+(1/2)O2(100kPa)=H2O

E=E(OH-|O2|Pt)

{E(H+|H2|Pt)(RT/F)lna(H+)-1}=0.4010.05916Vlg1014=1.2292VE(分解)=E=1.229V2023/1/863理論分解電壓例298K時(shí),2023/1/964超電勢,求外加電壓例在25℃,p條件下,當(dāng)電流密度J=0.1A·cm2時(shí),氫和氧在Ag電極上的超電勢分別為0.87V和0.96V.問在上述條件下電解NaOH{a(OH－)=1}溶液需多大的外加電壓？(已知

E(OH|H2|Pt)=－0.828V,E(OH|O2|Pt)=0.401V.)

相對(duì)應(yīng)的原電池

Ag|H2(p)|NaOH{a(OH－)=1}|O2(p)|AgE=E(OH－|O2|Pt)－E(OH－|H2|Pt)={0.401－(－0.828)}V=1.229VE(分解)=E+(O2)+(H2)=(1.229+0.87+0.96)V=3.059V2023/1/864超電勢,求外加電壓例在252023/1/965電解反應(yīng),超電勢例在298K,p壓力時(shí),用Fe(s)為陰極,C(石墨)為陽極,電解6.0mol·kg1)的NaCl水溶液.若H2(g)在陰極上的超電勢為0.20V,O2(g)在石墨陽極上的超電勢為0.60V,Cl2(g)的超電勢可忽略不計(jì),試說明兩極上首先發(fā)生的反應(yīng)及計(jì)算至少需加多少外加電壓,電解才能進(jìn)行.(設(shè)活度因子均為1).已知E(OH－|O2)=0.401V,E(Cl－|Cl2)=1.36V.

陰極上發(fā)生2H++2e－

H2(g)反應(yīng)

E(H+|H2)=(RT/F)lna(H+)(H2)=(RT/F)ln1070.20V=0.614V陽極上可能反應(yīng)的離子有OH－,Cl－

E(OH－|O2)=E(OH－|O2)－(RT/2F)lna(OH－)+(O2)=0.401V－(RT/F)ln107+0.60V=1.415VE(Cl－|Cl2)=E(Cl－|Cl2)－(RT/2F)lna(Cl－)=1.36V－(RT/F)ln6.0

=1.314V故陽極上首先是Cl－氧化放出Cl2(g).E(分解)=E(陽)－E(陰)=1.314V－(－0.614V)=1.928V2023/1/865電解反應(yīng),超電勢例在298K,2023/1/966電解反應(yīng),外加電壓例在25℃,p條件下,以Pt作陰極,石墨為陽極,電解含有FeCl2(0.01mol·kg1)和CuCl2(0.020.01mol·kg1)的水溶液.若電解過程不攪拌溶液,并假設(shè)超電勢均可忽略不計(jì),問:(1)何種金屬離子先析出？(2)第二種離子析出時(shí),外加電壓至少為多少?已知E(Fe2+|Fe)=－0.440V,E(Cu2+|Cu)=0.337V,

E(H+|O2|Pt)=1.229V.(1)E(Fe2+|Fe)=(0.440.0296lg0.01-1)V=0.4992VE(Cu2+|Cu)=(0.