在應(yīng)用電勢差計測定電池電動勢的實驗中解讀.ppt

1、思考題,1.,在應(yīng)用電勢差計測定電池電動勢的實驗中，必須使用下列何種電池或溶液（ ） （1）標(biāo)準(zhǔn)氫電極組成電池； （2）甘汞電極組成電池； （3）活度為 1的電解質(zhì)溶液； （4）標(biāo)準(zhǔn)電極 答案： （1）,2.,在電勢差計中AB線段為電阻，為什么能表示電勢的數(shù)值呢？,根據(jù)歐姆定律 E=IRAB=IKAB，上式中I為通過回路的電流，K為導(dǎo)線的電阻/cm，當(dāng)測定Es及Ex時，兩值相比，I及K均約去，便有Es=AB，Ex=AC , 因此在電勢差計中可以用Es=AB，Ex=AC來表示，而在其他條件下不能用導(dǎo)線長度來表示電勢。,3.,用電勢差測定電池電動勢時，若發(fā)現(xiàn)檢流計始終偏向一方，可能的原因（ ） （

2、1）檢流計不靈敏 （2）被測定的電池電動勢太大 （3）攪拌不均勻，造成濃度不均勻 （4）被測電池的兩個電極接線接反了 答案： （4）,4.,為什么選用韋斯登電池作為標(biāo)準(zhǔn)電池？,因為韋斯登電池能實現(xiàn)可逆過程的條件，并且該電池的電動勢穩(wěn)定，溫度系數(shù)很微。,5.,電池在恒溫、恒壓和可逆條件下放電，則其與環(huán)境間的熱交換為下列何者： （1）一定為零 （2）為H （3）為TS （4）與H和TS均無關(guān) 答案： （3）,6.,在溫度為T時，有下列兩個反應(yīng) 1/2Cu+1/2Cl2=1/2Cu2+Cl- E1 Cu+Cl2=Cu2+2Cl- E2 和2的關(guān)系為下列何者： （1） 1 =2 （2）21 =2 （3

3、） 41 =2 （4） 1 =22 答案： （1）,7.,E和E與什么因素有關(guān)？它們是強度因素還是容量因素？E值必須是一個標(biāo)準(zhǔn)壓力，各物質(zhì)的活度為1時的電動勢，這句話你認(rèn)為對嗎？,E與E是強度因素，因nEF=-G，故與電池反應(yīng)的物質(zhì)在反應(yīng)過程中的G有關(guān)，而G與溫度有關(guān)，故E與溫度有關(guān)， E必須是一個標(biāo)準(zhǔn)壓力下，各物質(zhì)的活度為1時的電動勢，這句話原則上對的。但根據(jù)（9-12），如果個物質(zhì)的活度不一定是1，而各反應(yīng)物質(zhì)的Qa剛等于1，則該電池的電動勢也為該溫度下的E之值。,8.,同一反應(yīng)如Cu2+Zn=Cu+Zn2+，化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)和電化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)是否相同？為什么？,對于同一反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)的

4、等壓熱效應(yīng)與電池反應(yīng)的電化學(xué)熱效應(yīng)不相同，因前者為化學(xué)熱效應(yīng)Qa= H，而后者為 H=-nEF+QR，上式中QR為可逆電池的熱效應(yīng)，兩者之間相差電池與環(huán)境的電能傳遞的nEF。,9.,2H+2e-=H2 Cl2+2e-=2Cl-均屬于氣-液電極反應(yīng)，其界面電勢差(g,sln)如何表示？,對于氣液反應(yīng) (g,sln)= (g)- (sln) =N+(sln)+ne(M)-M(g)/Nf =M+(sln)+ne(M)-M(g)/nF +RTAm+/nF 因?qū)τ跉怏w電極，是以惰性金屬電極為Pt導(dǎo)體，電子附于金屬上故上式中仍為ne(M)而不是ne(g) 。,10.,金屬表面帶正電還是帶負(fù)電受什么因素所決

5、定，有與那些因素有關(guān)？對于較濃的硫酸銅溶液放入銅電極時金屬表面帶什么電？,金屬表面帶正電，必須是陽離子在溶液中的化學(xué)勢，較金屬為大，即(M,sln)為正值，否則金屬帶負(fù)電。與電極的本性(M,sln) ，及參加電極反應(yīng)的各物質(zhì)的活度有關(guān)。Cu放入較濃的硫酸銅溶液中，則帶正電。,11.,(s), (M)表示什么電勢？ 和又表示什么電勢？ 和兩者有何不同？如何由過渡到？,(sln)表示物質(zhì)在溶液中的電勢， (M)表示在金屬上的電勢， 表示物質(zhì)在兩個不同相上的電勢差， 表示物質(zhì)在一相上的電勢值。但表示物質(zhì)在某相上的電勢，但其中隱含著它和Pt的相界電勢。 現(xiàn)使Cu/Pt+ Cu2+/Cu= Cu2+/C

6、u,12.,標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表中給出的數(shù)據(jù)一般指298K，對于不同溫度下的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢能否從電極電勢的能斯特公式計算？,(T)=(298)+(/T)T = (298)+(RT/nF)CxaM+(/T)T,13.,金屬鈉和鈉汞齊兩個反應(yīng)的電極電勢公式如何表示？這兩個反應(yīng)的和是否相同？,Na電極的反應(yīng)為 Na Na+e ; Na(Hg) Na+e 電極通式為=-(RT/F)(aNa+/aNa) 對于金屬鈉電極，當(dāng)aNa+=1，純金屬鈉aNa=1。 =Na+/Na 對于鈉汞齊電極=-(RT/F)(aNa+/aNa) 式中aNa為汞齊中Na的活度。若該電極的aNa+=1，而鈉汞齊中aNa=1，則便為純金屬

7、Na，就有=Na+/Na 故這兩電極的相同，而不同。,14.,為什么難溶鹽電極都是對陰離子可逆的電極？,因難溶鹽為固相，還原后的金屬仍為固相，而未還原的陰離子進(jìn)入溶液，故難溶鹽電極都是對陰離子可逆的電極。,15.,對氧化還原電極 Pt|Fe2+,Fe3+;Pt|Sn2+,Sn4+ 若將Pt換為Fe和Sn是否可以，為什么？,若將電極Pt|Fe2+,Fe3+;Pt|Sn2+,Sn4+中的Pt分別換成Fe和Sn則Fe極表面的三個反應(yīng) Fe3+3eFe =0.036V Fe2+2eFe =-0.447V Fe3+eFe2+ =0.770V,其中以Fe2+Fe的電勢最低，故負(fù)極最可能的電極反應(yīng)為Fe F

8、e2+e，而不是 Fe2+ Fe3+e， 對于Sn電極的二個反應(yīng)為 Sn2+2e Sn =-0.136V Sn4+2e Sn2+ =0.151V 因此負(fù)極反應(yīng)最可能是第一個而不是后者。 這樣這二支電極都失去其原來氧化-還原電極的作用。,16.,下列電池屬于那一種類型的電池？ (1)Ag,AgCl|HCl(m1)|H2(p),(Pt)(Pt),H2(p) |HCl(m2) |AgCl,Ag(s) (2)Hg-Zn(a1)|ZnSO4(a) |Zn(a2)-Hg a1a2 (3)Na(汞齊)(0.206) |NaI(在C2H5OH中) |Na(s),(1)雙聯(lián)濃差電極-屬于電解質(zhì)濃差電極 (2)電

9、極濃差電池 (3)電極濃差電池,17.,為什么說玻璃電極也是一種離子選擇性電極？使用玻璃電極應(yīng)注意什么問題？用玻璃電極作為指示電極，組成電池能否測定HCl的活度系數(shù)？,見P425倒12行至P426,18.,用作圖法當(dāng)m0時可求E值，和前面所講的各物質(zhì)的活度為1時，則E=E的概念是否矛盾？圖9-10以E+0.1183m對m1/2 作圖應(yīng)為直線，為什么？在此情況下如何準(zhǔn)確地測得E？,兩者概念不相矛盾，作圖法是求得E值的實驗方法，選a=1時的E= E ，是對E物理意義的解釋，因用實驗手段不可能配制a=1的溶液，以E+0.1183m對m1/2作圖，在m較大時不是直線，因在推倒該公式時運用德拜-尤格爾的

10、極限定律，該定律只能用于稀溶液。如果得不到直線，則根據(jù)Y=E+0.1183(m/m)=f(m) ，則可以Y對m的高次方根作圖，使橫坐標(biāo)距離拉開，在稀溶液處可得一直線，從而得到原始縱坐標(biāo)之值。,19.,根據(jù)Fe-H2O電勢-pH圖回答下列問題 （1）鐵在什么條件下最穩(wěn)定？ （2）鐵在什么介質(zhì)中腐蝕最強？ （3）鐵在什么電勢、pH條件下被腐蝕為 Fe2+?,(1)Fe在低pH值為負(fù)值的最穩(wěn)定 (2)Fe在pH6， 0.4時以及0至-0.8，pH8-14間腐蝕最嚴(yán)重。 (3)在pH6；-0.40.8區(qū)成為Fe2+ 。,練習(xí)題,1.,寫出下列可逆電池的電極反應(yīng)和電池反應(yīng) (1)(Pt)Cl2(g) |

11、 HCl(a) | H2(g)(Pt) (2)Ag(s),AgCl(s) | KCl(a) | Hg2Cl2(s),Hg(l) (3)Pb(s),PbCl2(s) | KCl(m1)|K2SO4(m2) | PbSO4(s),Pb(s) (4)Pb(s),PbO(s) | OH- | HgO(s)Hg(l) (5)(Pt) | Fe3+(m2),Fe2+(m1) | Hg2Cl2(s),Hg(l) (6)Hg(l),HgO(s) | NaOH(m) | NaHg(l) (7)(Pt)H2(p) | KOH(m) | O2(p)(Pt) (8)(Pt)H2(p) | H2SO4(m) | O2(

12、p)(Pt),(1)負(fù)極 Cl-1/2Cl2(g)+e 正極 H+e1/2H2(g) 電池 Cl-+H+1/2Cl2(g)+1/2H2(g) (2)負(fù)極 Ag(s)+Cl-AgCl+e 正極 1/2Hg2Cl2(s)+eHg+Cl- 電池 Ag(s)+1/2Hg2Cl2(s) Hg(l)+AgCl(s) (3)負(fù)極 Pb+2Cl- PbCl2+2e 正極 PbSO4+2e Pb+SO42- 電池 PbSO4(s)+2Cl-(m1) PbCl2(s)+SO42-(m2),(4)負(fù)極 Pb+2OH- PbO+2e 正極 HgO+H2O+2e Hg+2OH- 電池 Pb+HgO Hg+PbO (5)

13、負(fù)極 Fe2+(m1) Fe3+(m2)+e 正極 1/2Hg2Cl2(s)+e Hg(l)+Cl- 電池 Fe2+(m1)+1/2Hg2Cl2(s) Fe3+(m2)+Hg(l)+Cl- (6)負(fù)極 Hg+2OH- HgO+H2O+2e 正極 2Na+2e 2Na(Hg)(l) 電池 Hg(l)+2Na+(m)+2OH-(m) HgO(s)+2Na(Hg)(l)+H2O,(7)負(fù)極 H2+2OH- (m)2H2O+2e 正極 1/2O2+H2O+2e 2OH-(m) 電池 H2(g)+1/2O2(g) H2O(l) (8)負(fù)極 H2 2H+2e 正極 1/2O2+2H+2e H2O 電池 H

14、2(g)+1/2O2(g) H2O,2.,試根據(jù)下列反應(yīng)設(shè)計一個電池 (1)2Cu+Cu2+Cu (2)H2(g)+1/2O2(g)H2O(l) (3)Pb+Hg2SO4PbSO4+2Hg (4)Pb+HgOHg+PbO (5)Ag+I-(m)AgI (6)H+OH-H2O(l) (7)H2+I22HI (8)1/2Hg+OH-+K+1/2HgO+1/2H2O+K(Hg),(1)Pt|Cu+,Cu2+ |Cu+ |Cu(s) (2)(Pt)H2(g) |H+ |O2(g)(Pt) (3)Pb(s),PbSO4(s) |SO42- |Hg2SO4(s),Hg(l) (4)Pb(s),PbO(s)

15、 |OH- |HgO(s),Hg(l) (5)Ag(s),AgI(s) |I- |Ag+ |Ag(s) (6)(Pt)H2(g) |OH- |H+ | H2(g)(Pt) (7)(Pt)H2(g) |HI |I2(s)(Pt) (8)Hg(l),HgO(s) |KOH(m) |K(Hg)(l),3.,電池(Pt)H2(p)| HBr(a=1)|AgBr(s),Ag(s)E與T的關(guān)系如下 E=0.07131-4.9910-6(T-298)T T為熱力學(xué)溫度 (1)求298K時的E (2)求298K時的G，K (3)該電池在298K時是吸熱還是放熱？何故？,(1)E=0.07131V 因該電池的P

16、(H2)=P,HBr(a=1)故 E=E (2)G=-nEF,設(shè)電池反應(yīng)為 1/2H2+AgBrAg+HBr G=-10.0713196487=-6880J/mol K=exp(-G/RT)=16.047 E/T =0.07131-4.99010-6(T-298)T/T =-4.9910-62T+4.9910-6298,在298.15K時, E/T =-4.9910-62298.15+4.9910-6298 =1.4910-3 S=nF(E/T)=196487(-1.4910-3) =-143.7J/molK (3)QR=TS=298(-143.7) =-428102J/mol 故為放熱反應(yīng)，

17、因E/T為負(fù)，該反應(yīng)過程為減熵過程。(H2(g)減少),4.,已知下列電池的電動勢和溫度系數(shù)，首先寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)，然后計算電池反應(yīng)的Hm、 Gm。 （1）Cd(s)|CdSO45/2H2O飽和|AgCl(s),Ag(s) 電動勢0.67533V, (E/T)p=-0.000650(298K) （2)Pb(s)|Pb(C2H3O2)2(0.555mol/kg)|Cu(C2H3O2) 飽和Cu(s) 電動勢為0.4764V, (E/T)p=0.000385(273K),（1）電極反應(yīng) CdCd2+2e; 2AgCl+2e 2Ag+2Cl- 電池反應(yīng) Cd+2AgCl 2Ag+2Cl-+Cd

18、2+ Gm=-2964870.067533 =-130.32kJ/mol Hm= -(+130320)+296487298(-0.000650) =-167.7kJ/mol,（2）電極反應(yīng)Pb Pb2+2e; Cu(CH3COO)2+2e Cu+2CH3COO- 電池反應(yīng)Pb+Cu(CH3COO)2+2e Cu+Pb(CH3COOH)2 Gm=-2964870.4764=-91.932kJ/mol Hm=-91932+2964872730.000385 =-71.65kJ/mol,5.,已知標(biāo)準(zhǔn)電池的溫度系數(shù)為E/T=-5.0010-5V/K，計算電池反應(yīng)消耗1molCd的Gm 、 Sm、 H

19、m ？,因標(biāo)準(zhǔn)電池在293K時的E=1.018646 其方程為ET=1.018646-40.6(T-293)+0.95(T-293)2-0.01(T-293)310-6V 電池反應(yīng)消耗1molCd時的 Gm=-nEF=-21.01864696487 =-196.57kJ/mol Hm=-nEF+nEF(E/T) =-196570+296487293(-5.0010-5) =-199.4kJ/mol,6.,寫出下列電池的電極反應(yīng)和電池反應(yīng)，并計算298K時的電動勢(a為離子的平均活度)。 (Pt)H2(p)|KOH(a=0.01)|KCl(a=0.1)|Cl2(p)(Pt),負(fù)極 H2+2OH-

20、2H2O+2e 正極 Cl2+2e 2Cl- 電池 H2(p)+Cl2(p)+2OH- 2H2O+2Cl- E=E -0.05915/2(aCl-2/aOH-2 pH2 pCl2) =(Cl-/Cl-H+/H2)-0.05915(0.1/0.01) =1.2991,7.,計算下列電池的電動勢和Hg22+/Hg。已知Hg22+/Hg=0.7988V，KBr(0.1mol/kg)溶液的離子平均活度系數(shù)為0.772，Ksp(Hg2Cl2)=4.8010-23。 Hg(l),Hg2Cl2(s)|KBr(0.1mol/kg)|甘汞電極(0.1mol/kg),已知Hg22+/Hg=0.7988V; Ksp

21、(Hg2Br2)=4.810-23 (KBr)=0.772; Ksp(Hg2Br2)=4.810-23 E= 右-左 右= 甘汞(0.1m)=0.3338V 左= Hg2Br2/Hg-0.05915aBr- 負(fù)極反應(yīng)2Hg(l)+2Br-Hg2Br2+2e 即由反應(yīng)2Hg Hg22+-2e Hg22+2Br- Hg2Br2組成, Ksp(Hg2Br2)=aHg22+aBr-2 左=Hg22+/Hg+(0.05915/2) aHg22+ = Hg22+/Hg+(0.05915/2) (Ksp/aBR-2 = Hg22+/Hg+0.029581Ksp-0.02958 aBR-2 Hg2Br2= H

22、g22+/Hg+0.02958Ksp =0.7988+0.029581 4.810-23 =0.1386V 左=0.1386-0.059151 aBr- =0.1386-0.05915 0.10.772=0.2044V E= 甘汞-左=0.3338-0.2044=0.129V,8.,寫出下列電池反應(yīng)，并導(dǎo)出計算電池電動勢的公式（298K）。 (Pt)H2(p=1)|HCl(pH)|KCl(飽和)|Hg2Cl2(s),Hg(l) Zn(s)|Zn2+(aZn2+)|Sn4+(aSn4+),Sn2+(aSn2+)|Pt,(1)負(fù)極 1/2H2H+e 正極 1/2Hg2Cl2+e Hg(l)+Cl-

23、 電池 1/2H2(g)+1/2Hg2Cl2 H+Cl-+Hg(l) E=右-左 = 甘汞-( H+/H2+0.05915(pH+/pH21/2) =0.2415+0.05915pH,(2)負(fù)極 Zn Zn2+2e 正極Sn4+2e Sn2+ 電池 Zn+Sn4+ Zn2+Sn2+ E=E-(0.05915/2) (aZn2+aSn2+/aSn4+) =0.150-(-0.763)-0.02958(aZn2+aSn2+/aSn4+) =0.914-0.02958(aZn2+aSn2+/aSn4+),9.,將下列反應(yīng)設(shè)計一個電池，并計算298K時的電動勢，指出反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向。 Fe+2Fe2

24、+(a=0.01)=3Fe2+(a=0.1),負(fù)極FeFe2+2e Fe2+/Fe=-0.440V 正極2Fe3+2e 2Fe2+ Fe3+/Fe2+=0.771V 電池Fe|Fe2+|Fe2+Fe3+(Pt) E=E-(0.05915/2) (aFe2+3/aFe3+2) =0.771-(-0.440)-0.02958(0.13/0.012) =1.5068V 反應(yīng)正向進(jìn)行。,10.,電池Zn(s)|ZnCl2(0.01021mol/kg)|AgCl(s),Ag(s) 已知298K時E=1.1566V，求濃度為0.01021mol/kg的ZnCl2的活度和活度系數(shù)。,ZnZn2+2e 2Ag

25、Cl+2e 2Ag+2Cl- Zn+2AgCl Zn2+2Cl-+2Ag E=E-(0.05915/2) (aZn2+/aCl-2) =E-0.029583 a 1.1560=0.2225-(-0.763)-30.02958a a=0.01198 av=(+m+/m)v+(-m-/m)v-;v=v+v- =v(v+m/m)v+(v-m/m)v- =v(m/m)v(v+v+v-v-),a= (m/m)v(v+v+v-v-) 1/v 0.01183=(0.01021)(2212)1/3 =0.739,11.,已知電極Tl+/Tl的(298K)=-0.34V，Cd2+/Cd的(298K) =-0.4

26、0V，且在298K時TlCl的溶度積為1.610-3，計算電池 Tl(s)|TlCl(s)|CdCl2(0.01mol/kg)|Cd 在298K時的標(biāo)準(zhǔn)電動勢和電池電動勢。,2Tl+Cd2+2Cl-2TlCl+Cd E=E-(0.05915/2) (aCd2+aCl-2)-1 = E+0.02958a3 = E+0.029583a = E+0.029583 (m/m)(v+v+v-v-) 1/v = E+0.0295830.0141/3 = E-0.1597,E=Cd2+/Cd-TlCl/Tl = Cd2+/Cd-(Tl+/Tl+0.05915Ksp) =-0.40-(-0.34+0.0591

27、51.610-3) =0.1054V E=0.1054-0.1597 =-0.0543 逆向反應(yīng)自發(fā),12.,寫出下列濃差電池的電極反應(yīng)，電池反應(yīng)和電動勢的表達(dá)式 (Pt)H2(p)|HCl(a1)|AgCl;Ag-Ag,AgCl|HCl(a2)|H2(p)(Pt),左電池負(fù)極1/2H2(p)H+(a1)+e 正極AgCl+e Ag+Cl-(a1) 右電池負(fù)極Ag+Cl-(a2) AgCl+e 正極H+(a2)+e 1/2H2(p) 雙聯(lián)電池反應(yīng) H+(a2)+Cl-(a2)H+(a1)+Cl-(a1) E=-0.05915(aH1+aCl-/aH2+aCl2-) =-0.1183 (a1/a

28、2),13.,濃差電池 Pb,PbSO4(s)|CdSO4(m=0.1) |CdSO4(m”=0.32)|PbSO4(s),Pb 已知在m(=0.2mol/kg)與m”(=0.02mol/kg)之間Cd2+遷移數(shù)的平均值為tCd2+=0.37 (1)寫出濃差電池的電極反應(yīng)和電池反應(yīng)。 (2)計算（298K）液體接界電勢E液及電池電動勢E。,(1)負(fù)極 Pb(s)+SO42-(m)PbSO4(s)+2e 正極 PbSO4(s)+2e Pb(s)+SO42-(m”) 電池 SO42-(m) SO42-(m”) E液 =t+(RT/2F)(a+/a”+)+t-(RT/2F)(a-/a”-) =0.3

29、7(0.05915/2)(0.10.2/0.320.002) +(1-0.37)(0.05915/2) (0.320.02/0.10.2) =(0.37-1+0.37)(0.05915)(0.10.2/0.320.02) =0.0076V=21.65mV,14.,實驗測定電池Pt,H2(p)|HCl(m)|AgCl,Ag的E和m的關(guān)系，在298K時得到如下數(shù)據(jù)： m/(mol/kg) 0.1238 0.02563 0.009138 0.005619 0.003215 E/mV 341.99 418.24 468.60 492.57 520.53 試用作圖法求(Ag,AgCl|HCl(m)的.,

30、以題給數(shù)據(jù)E+0.1183(m/m)對m1/2作圖，外推到m1/2=0 得E=AgCl/Ag- H+/H2= AgCl/Ag-0 = AgCl/Ag =0.2223V,15.,在上題電池中298K、HCl濃度為0.100mol/kg時，E=0.3524V。試求 （1）HCl的活度？ （2）HCl在此溶液中的平均活度系數(shù)？ （3）溶液的pH？,(1) AgCl/Ag=0.2223 E= AgCl/Ag-(0.05915aH+) 0.3524=0.2223-0.05915a(HCl) a(H+)=-0.1995 a(H+)=6.31710-3; a(HCl)=a(H+)a(Cl-)=(6.3171

31、0-3)2 =3.9910-5,(2)a2=aB a=aB1/2=6.31710-3 = a(m/m)=a(m/m)=6.31710-3(1/0.1000) =0.06317 (3)pH=-aH+=-6.31710-3=2.2000,習(xí)題,1.,寫出下列電池中各電極反應(yīng)和電池反應(yīng) (1)Cd|CdI2|KCl|Hg2Cl2(s),Hg (2)H2(g)|NaOH|HgO(S),Hg (3)Hg,Hg2Cl2(s)|KCl|AgCl(s),Ag (4)Pb,PbSO4(s)|SO42-|Cu2+|Cu,(1)負(fù)極 CdCd2+2e 正極 Hg2Cl2+2e 2Hg+2Cl- 電池 Cd+Hg2C

32、l2 Cd2+Hg+2Cl- 或 Cd+Hg2Cl2+2I- CdI2+Hg+2Cl- (2)負(fù)極 H2+2OH- 2H2O+2e 正極 HgO+H2O+2e 2OH-+Hg 電池 H2(g)+HgO(s) Hg(l)+H2O(l),(3)負(fù)極 2Hg+2Cl- Hg2Cl2+2e 正極 2AgCl+2e 2Ag+2Cl- 電池 2Hg+2AgCl Hg2Cl2+2Ag (4)負(fù)極 Pb+SO42- PbSO4+2e 正極 Cu2+2e Cu 電池 Pb+SO42-+Cu2+ PbSO4+Cu,2.,將下列反應(yīng)設(shè)計為可逆電池，并寫出電極反應(yīng) (1)1/2Br2+Ag AgBr(s) (2)Hg

33、+PbO(s) Pb+HgO(s) (3)H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) (4)Hg2Cl2(s)=2Hg(l)+Cl2(g),(1)負(fù)極 Ag+Br- AgBr(s)+e 正極 1/2Br2+e Br- 電池 Ag+1/2Br2 AgBr(s) Ag,AgBr(s)|HBr|Br2(l),Pt (2)負(fù)極 Hg+2OH- HgO+H2O+2e 正極 PbO+2e+H2O Pb+2OH- 電池 Hg+PbO(s) =HgO(s)+Pb Hg(l),HgO(s)|KOH|PbO(s),Pb,(3)負(fù)極 H2+2OH- 2H2O+2e 正極 1/2O2+H2O+2e 2OH- 電池 H

34、2+1/2O2 H2O(l) (Pt)H2(g)|KOH|O2(g)(Pt) (4)負(fù)極 Hg2Cl2(s) 2Hg(l)+2Cl- 正極 2Cl-2e Cl2 電池 Hg2Cl2(s) 2Hg(l)+Cl2(g) Hg,Hg2Cl2 |Cl- |Cl2(g)Pt,3.,設(shè)計一個電池使其發(fā)生下列反應(yīng) 2AgBr(s)+H2(p)=2Ag(s)+2HBr(a=0.1) 并求此電池(1)電動勢(E)；(2)G；(3)K ；判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？,負(fù)極 H2(p) 2H+(a=0.1)+2e 正極 2AgBr(s)+2e 2Ag(s)+2Br-(a=0.1) Pt,H2(p)|HBr(a=0.1)|

35、AgBr(s),Ag(s) (1)E= (AgBr/Ag- H+/H2)-(0.05915/2) aH+2aBr-2 =0.0711+0.1183=0.1894 (2)Gm=-nEF=-2964870.1894 =-36.55kJ/mol (3) Gm=-nEF=-20.071196487 =-13720J/mol K=exp(-Gm/RT)=exp5.538=254 (4) E0,反應(yīng)右向進(jìn)行,4.,習(xí)題3的化學(xué)反應(yīng)為 AgBr(s)+1/2H2(p)=Ag(s)+HBr(a=0.1) 計算(1)電動勢(E)；(2)G；(3)K ，并和習(xí)題3比較之？,(1)E=0.1894V, (2) Gm

36、=-36.550.5 =-18.28kJ/mol (3)K=15.94,5.,已知(MnO4-+4H+)/Mn2+=1.52V，將下列反應(yīng)組成電池 KMnO4+5FeCl2+HCl=MnCl2+KCl+5FeCl3+4H2O 計算上列電池的標(biāo)準(zhǔn)電動勢E和H 、K？,Pt,|Fe3+,Fe2+|MnO4-,Mn2+,H+|Pt E= MnO4-/Mn2+- Fe3+/Fe2+ =1.507-0.771=0.736 Gm=-nEF =-5964870.736=-355kJ/mol k=- Gm/RT=143.3 k=1.741062 因Gm很負(fù)，即k很大，故可認(rèn)為此反應(yīng)自發(fā)正向進(jìn)行得相當(dāng)完全。,6

37、.,試將反應(yīng)1/2Cu+1/2Cl2=1/2Cu2+Cl-設(shè)計為原電池，并計算E、G 、K，如果將反應(yīng)寫成下列形式Cu+Cl2=Cu2+2Cl- 所得結(jié)果有何不同？,Cu(s)|CuCl2|Cl2(g),Pt E= Cl2/Cl- Cu2+/Cu=1.3595-0.337 =1.0225V K=exp(nEF/RT) =exp(1.018196487/8.314298) =1.961017 Gm=-nEF=-1.01896487=-98233J/mol 若將方程寫成Cu+Cl2(g)=Cu2+2Cl- E相同, K=(1.6571017)2=2.7461034 Gm=21.6571017=3.

38、3141017J/mol,7.,已知反應(yīng)Fe2+2e-Fe 1=-0.440V Fe3+e- Fe2+ 2=0.770V 求Fe3+3e- Fe的3=?并計算下列反應(yīng) 2Fe3+Fe 3Fe2+的G和K。,Fe2+2eFe 1=-0.440V (1) Fe3+e Fe2+ 2=0.770V (2) (1)+(2) Fe3+3e Fe Gm,1+ Gm,2 =Gm,3 即 -n1F1-n2F 2=-n3F 3 即 2 1+ 2=3 3 3 3=2(-0.440)+0.770=-0.11 3=-0.03667V 對于反應(yīng) 2Fe3+Fe=3Fe2+ (3),即2(2)-(1)=(3) 2Gm,2-

39、 Gm,1 =Gm,3 Gm,3=2(-n2EF)-(-n1EF） =-210.77096487+2(-0.440) 96487 =-191kJ/mol K3=exp-(Gm,3/RT) =exp(191000/8.314298) =3.0231033,8.,試用電極電勢的數(shù)據(jù)，計算Zn(NH3)42+絡(luò)離子的穩(wěn)定常數(shù)，已知 Zn(NH3)42+2e-Zn+4NH3(aq) =-1.030V Zn2+2e- Zn =-0.763V,Zn(NH3)42+2eZn+4NH3(aq)1=-1.03V(1) Zn2+2e Zn 2=-0.763V(2) (1)-(2) Zn(NH3)42+-Zn2+

40、4NH3(aq) 即 Zn(NH3)42+ 4NH3(aq)+Zn2+ (3) Gm,1- Gm,2 =Gm,3 Gm,3=Gm,1 -Gm,2 -n3E3F=-n1E1F-(-n3E3F) n1=n2=n3=1 E3=E1-E2=-1.030+0.763 =-0.267V, Gm,3= -n3E3F=-2(-0.267) 96487 =51524J/mol K不穩(wěn)定=exp-(Gm,3/RT) =exp-(51524/8.314298) =9.3010-10,9.,根據(jù)數(shù)據(jù)計算AgI的溶度積 已知AgI+e-Ag+I- =-0.1519V Ag+e- Ag =0.7996V,AgI/Ag=

41、Ag+/Ag+(RT/F) Ksp -0.1519=0.7996+(8.314298/96487)Ksp Ksp=-37.055; Ksp=8.2710-17(298K),10.,已知298K時下列兩個半電池反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢 Ag+e-Ag =0.7991V AgBr+e- Ag+Br- =0.0711V 計算AgBr的溶度積。,AgBr/Ag= Ag+/Ag+(RT/F)Ksp 0.0711=0.7991+(8.314298/96487)Ksp Ksp=-28.3514; Ksp=4.86610-13,11.,已知下列電池的E=0.587V，又已知0.01mol/kg溶液的=0.904，求

42、H2O的離子積。 (Pt)H2(p=p)|KOH(0.01mol/kg)|HCl(0.01mol/kg)|H2(Pt),因是濃差電極 E=(RT/F)(aH+右/aH+左) 2H+2e=H2, aH+左=KW/aOH- E= (RT/F)(aH+右aOH- /KW） 0.587= (8.314298/96487)(0.0120.9302/KW) (0.0120.9302/KW)=22.860 KW=1.020710-14,12.,已知下列標(biāo)準(zhǔn)電極電勢數(shù)據(jù) I-I3-IO3-H5IO6 Mn2+MnO2MnO4- 利用標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的數(shù)據(jù)，回答下列問題 （1）將高錳酸逐滴加入氫碘酸溶液中，可能得到

43、什么產(chǎn)物？ （2）將碘化物溶液逐滴加入高錳酸鹽溶液中得到什么產(chǎn)物？,0.54,1.20,1.70,1.23,1.69,（1）得KMnO4溶液逐滴加入HI溶液中，由于I-是過量的，故I-只能被氧化為I3-，因若I3-進(jìn)一步氧化為IO3-，根據(jù)電極電勢數(shù)據(jù)， IO3-會被過量的I-還原為I3-，而MnO4-第一步還原為MnO2，但過量的I-又把MnO2還原為Mn2+，總反應(yīng)為 15I-+2MnO4-+16H+5I3-+2Mn2+8H2O （2）反之若把碘化物溶液逐滴加入高錳酸溶液中，由于KMnO4是過量的，I-第一步被氧化為I3-，再進(jìn)一步氧化為IO3-。而MnO4-只能被I-還原為MnO2，由于

44、若有MnO2進(jìn)而還原為Mn2+，卻又被過量的MnO4-氧化為MnO2。,13.,利用標(biāo)準(zhǔn)電極電勢數(shù)據(jù)解釋鋅為什么既能溶于酸有能溶于堿。,在酸性介質(zhì)中Zn2+/Zn=-0.763V, H+/H2=0 對于電池 Zn+2H+H2+Zn2+ E=0-(-0.763)=0.763V0 反應(yīng)正向進(jìn)行，即Zn溶于酸中 若Zn在堿性介質(zhì)中 若負(fù)極為Zn+OH- ZnO22-+2H2O+2e 1=-1.245V 正極為2H2O+2e H2+2OH- 2=-0.828V 總電池反應(yīng)為Zn+OH- ZnO22-+H2 E =-0.828-(-1.245)=0.417V0 反應(yīng)正向進(jìn)行，即Zn溶于堿中。,14.,加鐵于硫酸銅溶液中，平衡時銅離子與亞鐵離子之比為若干？置換反應(yīng)是否大致完全？加Sn于Pb(NO3)2溶液中置換反應(yīng)能發(fā)生嗎？反應(yīng)能進(jìn)行完全嗎？,(1)Fe+CuSO4FeSO4+Cu E= 右