物理化学试卷(手动组卷)第9章可逆电池选择

物理化学第9章可逆电池第九章可逆电池本章用化学热力学的观点讨论电极反应的可逆行为。

原电池是将化学能转变为电能的装置，两个电极和电解质溶液是电池最重要的组成部分。

电极电势是本章主要概念之一，它是相对于标准氢电极而言的电势，是一种相对值，即把一个电极与标准氢电极组成一个已消除了液接电势的原电池，其电动势就是给定电极的标准电极电势。

对于一个可逆化学电池，电极两极间的电势差称电池的电动势，可用电池反应的能斯特方程计算。

因为电池电动势与热力学量之间密切相关，所以本章内容是围绕电动势而展开。

一、基本内容(一) m r G ?=－zFE式中m r G ?为电池反应的摩尔吉布斯自由能变；z 是电池反应的电子的物质的量；E 为电池的电动势。

此式运用于等温等压的可逆过程，所以E 为可逆电池的电动势。

此式表明，在可逆电池中，化学反应的化学能（m r G ?）全部转变成了电能z FE 。

该式将化学反应的性质与电池的性质联系起来，是电化学的基本公式之一。

若参与电池反应的所有物质均处于各自的标准态，则上式成为θm r G ?=－zFE $ 其中E $称为电池的标准电动势，对于指定的电池，E $只是温度的函数。

(二) 电池反应的能斯特公式若电池反应为 aA+bB ＝gG+hHE=E $-zF RT ㏑b Ba A hHg G a a a a ?? 此式表明，电池的电动势取决于参加反应的各物质的状态，它对如何改变电池电动势具有指导的意义，计算时首先要正确写出电池反应式。

(三) 电极反应的能斯特公式若电极反应为 aA+bB+ze -＝gG+hHE=E $-zF RT ㏑b Ba A hHg G a a a a ?? 式中E 和E $分别为该电极的电极电势和标准电极电势。

此式表明，一个电极的电势取决于参与电极还原的各物质的状态。

计算的关键是要正确写出电极上的还原反应。

(四) E =负正E E -，E $=θθ负正E E -式中E 和E $分别为可逆电池的电动势和标准电动势；正E （θ正E ）和负E （θ负E ）分别为正极和负极的电极电势（标准电极电势）。

（3分）（3分）（4分） （3分） 物理化学试卷答案一、 选择题1-5:CDDAC 6-10: DCCBC 11-15: ACCBC 16-20: ACC AC 21-25: BBDBB 26-30: DCBAD 31-35: BCCAD 36-40: BBDAC 41-45: DCCBC 46-47: DD 二、 填空题(共17题37分) 48［答］ Pb(s)+PbO 2 (s)+2H 2SO 4(aq) = 2PbSO 4(s)+2H 2O(1)49［答］摩尔甘汞电极||Fe 叭 Fe 2+|Pt 或 Hg(l)|Hg 2Cl 2(s)|Cl~(=1 )||Fe 3+, Fe 2+|Pt 50 嗒］Pt,O 2(g)|OH -(aq)|Ag 2O(s)|Ag(s) 51 ［答］PtHehmadlH 4•⑷)|电(長),Pt 52.［答］Pt,C12(/)|Cl S)||C1 ©2)|C12(/，),Pt 53［答］Hg(l)|HgO(s)|KOH(aq)|K(Hg)(a am ) 54.［答］Hg(l)|Hg 2SO4(s)|SO42 (aq)||Hg 22+(«)|Hg(l) 55［答］Pt,H 2(g)|H 2SO 4(aq)|PbSO 4(s)|Pb (s) 56.［答］Pt,H 2(g)|HI(aq)|I 2(s),Pt57［答］ Zn(s)|ZnC12(/7?2)IIAgNO 3(777i)|Ag(s)；饱和 KNO3 (或 NH4NO3)盐桥。

58［答］ E 33 = y (3£i 3 -備)=- 0.4395 V 59.嗒 1 E 33=2E!3 - E 2360. ［答］Cu(s)|Cu +(aq)||l _(aq)|CuI(s)|Cu(s) 61. ［答］Ag(s) 1 A£⑷ II cr ⑷ | AgCl(s) 1 Ag(s) 62［答］Zn(s) I ZnCl 2(W!)II AgNO 3(m 2) | Ag(s)KNO 3盐桥(或NH 4NO 3盐桥) 63. ［答］ Q r = TAS = 21.57kJ ・ moF 164. ［答］Ag(s) I Ag +(aq) II SO^(aq) | Ag 2SO 4(s),Ag(s) 65.［答］ 具 0.323 V8.46X10"三、计算题(共14题162分)66. ［答］(1) (-)H 2(g)-*2H ++2e-(+) Hg 2Cl 2(s)+2e J2Hg ⑴+2C1 伽)总反应：H2(g)+Hg2C 以s)->2Hg ⑴+2H+(aq)+2CL(aq)(2) A r G m 3= -zEV= -51.7kJ ・ mol'1A r G m 3=2AfG m 3(Cl ■) -AfG m 3(Hg 2Cl 2)= - 51.7 kJ • mol'1 A r G m 3(Hg 2Cl 2(s))= - 210.82 kJ ・ mol" (3) Hg 2Cl 2(s)->Hg 22+(aq)+2Cr (aq)△Q J 二［152.0+2(— 131.26)-(-210.82)］ kJ ・ mol —100.3 kJ ・ mol" /C sp 3=exp(-A r G m 3//?7)=2.6 X 101867. ［^］Ag(s)+AgCl(s)|Cl -(aq)|Hg 2Cl 2(s)|Hg(I)(1) (-) Ag(s)+Cr-e ->AgCl(s)(+) l/2Hg2Cl2 (s)+e--*Hg(l)+Cr(2)A r H m3= [- 127.03 - 1( -264.93)1 kJ ・ moL = 5.435 kJ ・ mol"J二[(77.4+96.2)-(195.8 X 1/2+42.55)] J • K d• mol—33.15 J ・ K 1• mol1A r G m3=A r//m3 - 7A r5m3=-4443.7 J ・ mol」E=^= - A r G m3/zF=0.046 V (3 分)(—)“ =A r5m d/zF=3.43XW1 V-K d(2 分)dT卩(3)2R=7A r S in3, ,Q R-0=4.44 kJ (2 分)68.[答] 电池反应：H2(p3)+Ag2O(s)->2Ag(s)+H2O(l) (2 分)(1)从Kw求出W(H2|OH-)=-0.828 V； £=^=0.344 V + 0.828 V = 1.172 V (2 分)(2)A r G m3= - zE3F= - 226.2 kJ-mol1 A,//m3= - 286+30.57= - 255.4 kJ-mol1A r S m3=(A r H in3 - - 98.0 J ・ KJ ・ mol"0r=7A r S m3= - 29.2 kJ-mol'1BE 3 4 i(——)=A r V/2F=-5.08X 10 4 V K U6T "(3)e p=A./7m3= - 255.4 kJ-mol'1(各1 分) 69.[答]电池反应：Ag(s) + (1⑵Hg2Cl2(s) —-> AgCl(s) + Hg(l) (1 分)為=.H 爲[AgCl(g)] + [Hg(l)]・街丹和Ag(s)]-(l/2)A r H^ [Hg2Cl2(s)] = 5.44 kJ ・ mol" (2 分)凤=S； [AgCl(g)] + S為[Hg(l)J -Si lAg(s)] -(1/2)S： [Hg2Cl2(s)]=32.9 J ・ K"・ mol" (2 分)A r G^ 二 - = -4.37 J ・ K，・ mol1(2 分)£-= -A,G \ /zF = 0.045 V (1 分)(dE/dT)p = A r5'^ /zF= 3.41 X IO 4 V ・ K1(2 分)1 -70.[劄电池反应为Ag(s)+ - C12(P Z)—- AgCl(s)£ = EAfG^ = - zE?F= -109.67 kJ ・ moL (2 分)A r S^ = zF(dE/OT)p= - 57.83 J ・ K」・ mol" (2 分)S爲(AgCl)=△必+S啟Ag)+*S鳥(C12)=96.26J ・ K1・ mof1(4 分)爲+T^r s\ =-126.90 kJ ・ moP1(2 分)71.[答](1) Zn | ZnSO4(t/=l) II CuSO4(^=l) I Cu (2 分)(-)Zn(s) — -Zn2+(a=l) + 2e_(+) CU2+(AH1) + 2V —I cu(s) (29)(2)>G 汀 n>Gnp 心 FE n 121103 kJ ・ mol'(2 V)>5" n FgE-aTj n6C2OC 』・ K,1 ・ mo 「l (2莎)A3一 n ArGm+ 一 n ,234007 kJ ・ 30-.- (1 莎) 心IIFs 十 H ,230046 kJ ・ Bo-.- (1 M) 珮」(1) p 二 H2£4) 一 HI(卞一)一 I2(s) 一 p 〔 (2 9)(2) 4GmH 4G"H 2亘(H+) + 2Aft (「)g" (H2)・A(I2) ”'03.341<j ・ mo 「l (2 ©) E H Ell —4G - 一 MF H 0.5354 < (2 妙)Klrexp(，4.G" 一 RT} UL30X 一0乔(3) E H Elro.5354 V 4G" n —51.67診 1.14X10973.砾=1) (，) H2(g 丸)+ 2OH,(aq) I 2HOS+ 2V (+) Hgo(s) + H2OS+ 2V —— Hg(D + 2OH・(aq) 甲苜辺m” H2(g0) + Hgo(s) ！ Hg(D + Hoe(2)E H 学RT-ZFX一 g(Hg)AH2o)、a(H2)AHgo) H E汇 0.924 V(3)3(衣』一 *一 ) n zf_r (段一TH e一 m)".耳-R乂三Tu 1/T-)圧爭 ETE2H 0.93 V74・晞」 (1) Al(s) _ A13+(o=0・l) _ sn4+(aH0・Dsn2+(aH0・一) 一 Pt Eum,R776FX=03(sn2+)s2(A_3+)、(、sn4+)」H (0山(Sn2+、sn4+) + 1.66) •RT莎 F 乂xo. - )2 Sn4・ + 4e —I SnSn2+ + 2V ------ SnSn4+ + 2V —Sn2+ArG" (Sn2+sn4+) H>G^ (SPSI/+) •>G" (S.psn2+)n QF 知(Sn2+sn4+)兔(Sn2+sn4+llP154 V 走>_|2戈起EHL834 V(取一莎)(3莎)(2 9)(3莎)（1分） （2分） （2分） （2分） （2分） （4分）(2分) (1分) (2分) (1分)(2)£>0,正向反应能自发进行 lg^ zFE a /2.303/?7'= 182 A^= IO 182 -*875・［答］(1) Pt | Sn 2+(aq),Sn 4+(aq) II Fe 3+(aq),Fe 2+(aq) I Pt(-)Sn 2+(aq)・ 2e _ --------- Sn 4+(aq) (+) 2Fe 3+(aq) + 2e" ------ * 2Fe 2+(aq)(2)0.62 V(3) ln/^= zE^F/RT = 48.30A^= 9.4 X 102076.［答］(1) (-) Cd(s) + 20H' —-Cd(OH)2(s) + 2e0： (+) 2H 2O + 2e' —-» 2OH' + H 2(/?3)0；电池反应 Cd(s) + 2H 2O —-- Cd(OH)2(s) + H 2(/^)(2) A r G m = -zFE = 0A r //m = -zFE + zFT(dE/dT)p = 115.11 kJ ・ mol" A r S,n = zF(cE/dT)p = 386 J ・ K“(3) 利用 /T W (H 2O) = 1X1014 求出 0；=呎 =-0.828 V 设计电池 Cd(s) | Cd 2+(a!)II OHS) I Cd(OH)2(s) I Cd电池反应 Cd(OH)2 = Cd 2+ + 20H -E\ =0：・ 3 (Cd 2+/Cd) = -0.425 V。

s e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 的计算公式。

①② Pt,H 2(101325Pa)｜KOH(a )｜O 2(101325Pa),Pt③④解：(1) 负极 Pb(s)+(a) → PbSO 4(s)+2e正极 Cu 2+() + 2e →Cu(s)电池反应 Pb(s)+SO 4(a) + Cu 2+ (a Cu 2+) ==== PbSO 4(s)+Cu(s)(2) 负极 H 2( p Θ ) -2e → 2H + (a H +)正极 O 2( p Θ ) + H 2O +2e → 2OH -(a OH -)电池反应 H 2(p Θ)+ O 2(p Θ) → H 2O(l)(3) 负极 3H 2(p H2) - 6e → 6H +(aq)正极 Sb O (s) + 6e + 6H +(aq) → 2Sb(s) +3H O(l)电池反应 Sb2O3O(l)+3H2 (p H2) → 2Sb(s) + 3H2(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 Cl2．试将下列化学反应设计成原电池（1）Zn(s) + H2SO4(a1) === ZnSO4(a2) + H2(p H2)；（2）Ni(s) + H2O ==== NiO(s) + H2(p H2)（3）H2(p H2) + O2(p O2) ==== H2O(l)；（4）H2(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) | ZnSO4(a2) || H2SO4(a1) | H2(p H2),Pt(2) 负极 Ni(s) + 2OH -→NiO(s) + H2O +2e正极 2H2O + 2e →H2(p H2) +2OH -电极反应 Ni(s) + H2O==== NiO(s) + H2(p H2)电池符号 Ni(s),NiO(s) | KOH(稀) | H2(p H2), Pt（3）负极 H2(p H2) + 2OH -→ 2H2O + 2e正极 2H2O +2e → 2OH - + O2(p O2)电池反应 H2(p H2) + O2(p O2) ==== H2O(l)电池符号 Pt,H2(p H2) | NaOH(稀) | O2(p O2),Pt(4) 负极 H2(p H2) + 2OH -→2H2O +2e正极 HgO(s) + H2O +2e → Hg(l) +2OH -电池反应 H2(p H2) + HgO(s) ==== Hg(l) + H2O(l)电池符号 Pt ,H2(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。

可逆电池测试一，单项选择（20分）1, 关于"电动势"的说法中正确的是(A) 电动势就是两个店基建的电势差(B) 电动势等于电池的开路电压(C) 电动势等于电池中所有界面电势差的代数和(D) 电动势是电池工作时两极之间的端点压2，若一电池的过程热为正值，则肯定（B）（A）（D）（C）3，对消法测电动势时，必须使用（A）甘汞电极（B）玻璃电极（C）标准电极（D）标准电池4, 有下列电池(1) Pt|H2（P1）|HCl（a）|Cl2（P2）|Pt(2) Pt|H2（P1）|H+（a1）||Ag+（a2）|Ag（s）(3) Ag（s）|Agl（s）|l-（a1）||Cl-（a2）|AgCl（s）|Ag（s）(4) Pb（s）|PbSO4（s）|SO42-（a1）||Cu2+（a2）|Cu（s）它们对应的一下反应中正确的是(A) H2（P1）+Cl2（P2）( 2HCl（a）(B) 2Ag（s）+2H+（a1）( H2（P）+2Ag+（a2）(C) AgCl（s）+I-（a1）( AgI（s）+Cl-（a2）(D) Pb（s）+Cu（a2）+SO42-（a1）( PbSO4（s）+Cu（s）5, 电池反应（1）1/2H2（P）+AgCl（s）=Ag（s）+HCl（m1）；E1（2）H2（P）+2AgCl（s）=Ag（s）+2HCl（m1）；E2下列关系正确的是:（A）E1=1/2E2 （B）E1>E2 （C）E1<E2 （D）E1=E26, 电极 Pt|Cl2（P）|Cl-（a）的电极反应为 1/2Cl2（P）+e-（Pt） ( Cl-（a），其电极反应的相界面有（A）1个（B）2 个（C） 3个（D）均相7, 电池的电动势不能用伏特计测量，因为(A) 伏特计测的结果不准确(B) 伏特计要并联在电路中，检流计要串联在此两者的要求不能同时满足(C) 适用伏特计是电池内有电流通过，测得的不是电动势(D) 用伏特计精确度达不到要求8, 下面的电极中标准电极电势最大（正）的是(A) Pt|H2（P）|H+（a）(B) Pt|H2（P）|OH-（a）(C) Zn（s）|Zn2+（a）(D) Cd（s）|Cd2+（a）9, 下面的电极种可作为参比电极的是（A）Pt|I2|I- （B）Ag|AgCl（s）|Cl-（C）Pt|Hg（l）|Hg2SO4（s）|SO42- （D）Cd（Hg）|CdSO4·H2O|CdSO410, 与反应 Pb2++SO42- ( PbSO4（s）对应的电池是(A) Pb（s）|PbO2（s）|PbSO4（s）|SO42-（a）|PbSO4（s）|Pb（s）(B) Pb（s）|PbSO4（s）|SO42-（a）|PbSO4|PbO2（s）|Pb（s）(C) Pb（s）|Pb2+（a1）||SO42-（a2）|PbSO4（s）|Pb（s）(D) Pb（s）|PbSO4（s）|SO42-（a1）||Pb2+（a2）|Pb（s）二，多项选择（27分）1, 一电池，温度系数为-8.54×10-4V·K-1，298.15K时,电动势E=1.230V,反应时,迁移的电子为2mol,由此得到的下列结果中正确的是.(A) 过程热为49.140kJ·mol-1 (B) 熵变为-165J·K-1·mol-1(C) 可作的最大功237.390kJ·mol-1 (D) 等压反应热效应为+49.140kJ·mol-1 (E) 焓变为-188.250 kJ·mol-12，下面属于第二类电极的是(A) Pt|O2（P）|H2O，OH-（a）(B) Zn|ZnCl（a）(C) Hg（l）|Hg2Cl2（s）|KCl（a）(D) Sb（s）|Sb2O3（s）|OH-（a）(E) Pt|Cu2+（a1）|Cu+（a2）3, 下列电极的名称和符号不相符的是(A)伏打电池：Zn(s)|HCl(m)|Cu(s)(B)单尼尔电池：Zn(s)|ZnSO4(a1)||CuSO4(a2)|Cu(C)韦斯顿电池Pt|Hg(l)|Hg2SO4(s)|CdSO4(饱和溶液)|CdSO4·8/3H2O(s)|Cd(Hg)(12.5%)(D)铅酸蓄电池：Pb|PbO2|H2SO4(20%)|Pb(E)碱性锌-空气电池：Zn(s)|KOH(30%)|O2(空气)|4, 可逆电池要满足能量可逆的条件是(A) 满足ΔrGm = -zEF(B) 电池放电的速度无限慢(C) 化学能完全转化为电能，没有其它功的损失(D) 电路中电阻无限大，因而电流很小(E) 电池内组趋近于零5, 下列电池反应与SO42-无关的是(A) Pt|Hg（l）|HgSO4（s）|Na2SO4（a1）||CuSO4（a2）|Cu（s）(B) Zn（s）|ZnSO4（0.01）||Cu(0.01)|Cu(s)(C) Zn(s)|H2SO4(a)|Cu(s)(D) Pb(s)|PbSO4(s)|H2SO4(a)|Zn(s)(E) Pb(s)|PbSO4(s)|H2SO4(a)|PbO2(s)|Pt6, 关于浓差电池的下列说法中正确的是(A) 任一浓差电池标准电动势均为零.(B) 浓差电池反应没有平衡常数(C) 浓差电池电动势与温度无关(D) 浓差电池中两极的化学反应相同(E) 浓差电池可能是自发性的,也可能是非自发性的7, 对铅酸电池的电极反应的反应物，下面说法中正确的是（A）负极为PbO2（s）（B）正极为Pb（s），SO42-（C）正极为PbSO4（s），H+，SO42- （D）负极为Pb（s），SO42-（E）正极 PbSO4（s），H2O8, 对电池中"盐桥"的要求,下面说法中不正确的是(A) 盐桥电解质与电极物质没有相同的离子(B) 盐桥电解质正、负离子的运动速度应很接近(C) 盐桥电解质不与电极物质发生反应(D) 盐桥电解质的浓度应尽可能大(E) 盐桥电解质溶液与电极溶液的接触面大9, 对可逆原电池反应，下列说法正确的是(A) ΔrSm>0，表明反应时吸热(B) QR>0，表明反应放出的化学能只有一部分转化为电能(C) >0，表明反应放出的化学能与电能从环境吸收的热均转化为电能。

一、填空(5小题,共12.0分)1．(2分)电池 Ag,AgCl(s)│CuCl 2(m )│Cu(s) 的电池反应是_________________________,电池 Ag(s)│Ag +(aq)‖CuCl 2(aq)│Cu(s) 的电池反应是________________________。

2．(1分)化学反应：Ni(s) + 2H 2O(l) = Ni(OH)2(s) + H 2(g)，可以设计成电池为：_____________________________________________3．(2分)电极AgNO 3(m 1)|Ag(s)与ZnCl 2(m 2)|Zn(s)组成自发电池的书面表示式为：____________________________________________。

选用的盐桥为：_________________________。

4．(2分)将反应Hg(l) + 2KOH(aq) → HgO(s) + H 2O(l) + 2K(Hg)(a am )设计成电池的表示式为：___________________________________________________________________。

5．(5分)某一电池反应 ∆r S m (298K) > 0，则 25℃时，电池可逆工作时是吸热还是放热？ 热， 因为 ，而实际电池放电时是吸热还是放热？ 热。

热量较可逆情况下哪个大？ ， 因为 _______________ 。

二、计算(4小题,共40.0分)1．(10分)已知某电池的 E ∃＝0.058 V (298 K), 其电池反应为： Ag(s)＋Cu 2+(a =0.48)＋Br -(a =0.40)─→AgBr(s)＋Cu +(a =0.32)(1) 写出两电极上发生的反应(2) 写出电池的书面表达式(3) 计算电池的电动势2．(10分)电池： Pt │H 2(g,p ∃)│NaOH(0.5 mol ·kg -1)│HgO(s)│Hg(l)│Pt 在 298 K 时的电动势E 298 = 0.924 V ，φ∃ [HgO/Hg(l)] = 0.098 V .(1) 写出电极反应和电池反应(2) 计算电池反应 298 K 时的标准电动势(3) 已知当通电 2 mol 电量时，∆r H m $= -146.4 kJ ·mol -1，是一常数，求电池在 308 K 时的电动势3．(10分)已知电池反应： 2Fe 3+ + Sn 2+ ＝ 2Fe 2+ + Sn 4+(1) 写出电池表达式及电极反应(2) 已知 φ ∃ (Sn 4+/Sn 2+) = 0.15 V , φ ∃ (Fe 3+/Fe 2+) = 0.771 V计算该电池在 298 K 时的标准电动势(3) 计算反应的标准平衡常数4．(10分)电池： Ag │AgCl(s)│KCl(aq)│Hg 2Cl 2(s)│Hg(l)在 298 K 时的电动势 E = 0.0455 V ，(∂E /∂T )p = 3.38×10-4 V ·K -1，写出该电池的反应，并求出 ∆r H m ，∆r S m 及可逆放电时的热效应Q r 。

第九章可逆电池练习题一、判断题:1.电池(a) Ag,AgCl|KCl(aq)|Hg2Cl2,Hg与电池(b) Hg,Hg2Cl2|KCl(aq)|AgNO3(aq)|Ag 得电池反应可逆。

2.恒温、恒压下,ΔG > 0得反应不能进行。

3.电池Zn|ZnCl2(aq)|AgCl(s)|Ag在25℃、p下可逆放电2F时放热23、12 kJ,则该电池反应:Zn + 2AgCl(s) ZnCl 2 + 2Ag 得(298K) = 23、12 kJ·mol1。

4.Zn2+ + 2e Zn ,E 1,(1);½Zn2++e ½Zn,E2,(2)。

因E1= E2,所以有:(1) = (2)。

5.Fe2+ + 2e Fe,E 1,(1) ;Fe3+ + e Fe2+ ,E2,(2);(1) + (2),得:Fe3+ + 3e Fe,E 3,(3)。

则:(3) = (1) + (2),E3=E1+ E2。

6.2H+ + 2e H 2,E1与2H2O + 2e H2 + 2OH,E2,因它们都就是氢电极反应,所以φ1= φ2。

7.对于电极Pt |Cl2(p)|Cl其还原电极电势为:φ(Cl/Cl 2) = φ(Cl/Cl2) (RT/2F)ln{[p(Cl2)/[p a2(Cl)]] 。

8.对于电池Pt|H2|H2SO4(aq)|O2|Pt ,其电池反应可表示为:H 2(g) + ½O2(g) H2O(l),E1,(1)或2H 2(g) + O2(g) 2H2O(l),E2,(2)。

因2(1) = (2),所以2E1= E2。

9.电池(1) Ag|AgBr(s)|KBr(aq)|Br2|Pt ,电池(2) Ag|AgNO3(aq)||KBr(aq)|AgBr(s)|Ag得电池电动势E1、E2都与Br 浓度无关。

10.在有液体接界电势得浓差电池中,当电池放电时,在液体接界处,离子总就是从高浓度向低浓度扩散。

第九章 可逆电池的电动势及其应用习题一、 选择题1．某电池的电池反应可写成:（1）H 2 (g)+21O 2 (g)→ H 2O(l) （2）2H 2 (g)+ O 2 (g)→ 2H 2O(l) 相应的电动势和化学反应平衡常数分别用E 1，E 2和K 1，K 2表示，则（A ）E 1=E 2 K 1=K 2 （B ）E 1≠E 2 K 1=K 2（C ）E 1=E 2 K 1≠K 2 （D ）E 1≠E 2 K 1≠K 22．通过电动势的测定，可以求难溶盐的活度积。

欲测AgCl(s)的活度积K SP ，应设计的电池是：（A ）Ag|AgCl(s)|HCl(aq)|Cl 2 (g,p θ)|Pt（B ）Pt| Cl 2 (g,p θ)| HCl(aq)||AgNO 3 (aq)|Ag（C ）Ag |AgNO 3 (aq)| HCl(aq)|AgCl(s)|Ag（D ）Ag|AgCl(s)| HCl(aq)||AgNO 3 (aq)|Ag3．下列电池中，电动势E 与Cl -的浓度无关的是（A ）Ag|AgCl(s)|KCl(aq)| Cl 2 (g,100kPa)| Pt（B ）Ag|Ag +(aq)|| Cl - (aq)| Cl 2 (g,100kPa)| Pt（C ）Ag|Ag +(aq)|| Cl - (aq)| AgCl(s) |Ag（D ）Ag|AgCl(s) |KCl(aq)|Hg 2Cl 2 (s)|Hg4．在电池Pt| H 2 (g,p θ)| HCl （1mol·kg -1）||CuSO 4（0.01 mol·kg -1）|Cu 的阴极中加入下面四种溶液，使电池电动势增大的是（A ）0.1 mol·kg -1CuSO 4 （ B ）0.1 mol·kg -1Na 2SO 4（C ）0.1 mol·kg -1Na 2S （D ）0.1 mol·kg -1氨水5．298K 时，电池Zn|ZnCl 2(m=0.5mol·kg -1)|AgCl(s)-Ag 的电动势E=1.015V ，其温度系数为-4.92×10-3V·K -1，若电池以可逆方式输出2法拉第的电量，则电池反应的Δr H m (单位：kJ·mol -1)应为（A ）–196 （B ）–95 （C ）224 （D ）–2246．在298K 时，为了测定待测液的pH 值而组成电池：Pt ，H 2(p ø)|pH(x)溶液|甘汞电极已知φø (甘汞)=0.3356V ，测得电池的电动势E=0.7940V 。

2、 试将下列化学反应设计成电池 (1) AgCl(s)==Ag +(a Ag +) + Cl -(a Cl -)电池：Ag(s)︱Ag +(a Ag +)ǁCl -(a Cl -)︱AgCl(s)︱Ag(s) 正极：AgCl(s) + e -→Ag(s) + Cl -(a Cl -) 负极：Ag(s)–e -→Ag +(a Ag +)电池反应：AgCl(s)==Ag +(a Ag +) + Cl -(a Cl -)(3) HgO(s) + H 2(p H 2)==Hg(l)+H 2O(l)电池：Pt(s)︱H 2(p H 2)︱NaOH(a )︱HgO(s)︱Hg(l) 正极：HgO(s) + H 2O(l) + 2e -→Hg(l) + 2OH -(a ) 负极：H 2(g) + 2OH -(a ) –2e -→2H 2O(l) 电池反应：HgO(s) + H 2(p H 2)→Hg(l) + H 2O(l)5、电池Zn(s) | ZnCl 2(0.05 mol·kg ﹣1 ) | AgCl(s) | Ag(s)的电动势与温度的关系为：E/V ＝1.015﹣4.92×10-4 (T/K-298)试计算在298K 时，当电池有2mol 电子的电荷量输出时电池反应的Δr G m 、Δr S m 、Δr H m 以及此过程的可逆热效应Q r 。

试题解析：先利用已知关系求得298K 时的E 和(∂E/∂T )P ，再代入公式求解。

解：将T=298K 代入题目给的关系式，得题给电池的z=2，故9、试为下述反应设计一电池V V E 015.1)]298298(1092.4015.1[4=-´´-=-141092.4)/(--×´-=¶¶K V T E p 119.195)015.1965002(--×-=×´´-=-=D mol kJ mol J zFE G m r 1111496.94)]1092.4(965002[)/(-----××-=××´-´´=¶¶=D Kmol J K mol J T E zF S p m r 11112.224)]96.94(298195900[----××-=××-´+-=D ´+D =D Kmol kJ K mol J S T G H m r m r 1130.28)]96.94(298[--×-=×-´=D =molkJ mol J S T Q m r R+=+2求电池在298K 时的标准电动势、反应的和平衡常数。

物理化学试卷答案一、选择题( 共10题19分)1. 2 分(4112)4112[答] (D) （2分）2. 2 分(4115)4115[答] (D) （2分）3. 2 分(4134)4134[答] (D) （2分）4. 2 分(4194)4194[答] (C) （2分）5. 2 分(4224)4224[答] (D)6. 2 分(4247)4247[答] (C)7. 2 分(4251)4251[答] (A)(A) 4.33×1021设计成电池Pt│Fe2+,Fe3+‖Au3+,Au+│Ptφ∃= (Au3+/Au+) = 1.41V E∃= 0.64 V8. 2 分(4259)4259[答] (B)9. 1 分(4428)4428[答] (C)*. 2 分(4444)4444[答] (D)二、填空题( 共6题18分)11. 2 分(4152)4152[答]摩尔甘汞电极||Fe3+，Fe2+|Pt 或Hg(l)|Hg2Cl2(s)|Cl–(Cl =1a-)||Fe3+，Fe2+|Pt （2分）12. 2 分(4153)4153[答] Pt,O2(g)|OH–(aq)|Ag2O(s)|Ag(s) （2分）13. 2 分(4158)4158[答] Pt,H2(g)|H2SO4(aq)|PbSO4(s)|Pb(s) （2分）14. 2 分(4226)4226[答] Ag(s)│Ag+(a)‖Cl-(a)│AgCl(s)│Ag(s)15. 5 分(4256)4256[答]吸热，因为Q r= T∆r S m> 0 (2分)吸热，Q r> Q实际，因为∆U相同，可逆时作功多，所以Q r大(3分)16. 5 分(4453)4453[答]Ag│AgCl(s)│KCl(aq)‖Ag+(aq)│Ag(s) (2分)∆r Gm$= -zEθF = -55.60 kJ·mol-1(1分)K sp = 1.8×10-10(1分)E = 0 (1分)三、计算题( 共7题72分)17. 15 分(4191)4191[答] 电池反应为：AgCl(s)→Ag(s)+12Cl2(p∃) （2分）⑴ r m r m r mG H T S E E zF zF∆∆-∆==-=-$$$$51r m f m (AgCl) 1.270310 J mol H H -∆=-∆=⨯⋅$$11r m 12(42.70(243.87)96.11)68.52 J K mol S --∆=+-=⋅⋅$ （5分）得 E = - 1.105 V⑵ Q r =T ∆r S m ∃= 2.042×104 J （2分）41r m ()7.110 V K p E S T zF--∂∆==⨯⋅∂$(2分）⑶ l n 43.04pz E FK RT==-$$；192.0310pK -=⨯$；122Cl ()p p K p =$$233Cl = 4.210 Pa p -⨯（4分）18. 2 分 (4312) 4312[答] (1) Cu(s) + 2AgAc(s) ─→ Cu (0.1 mol ·kg -1) + 2Ag + 2Ac -(0.2 mol ·kg -1)(3分) (2) ∆r G m = -zEF = -71.769 kJ ·mol -1 (1分) ∆r S m = zF (∂E /∂T )p = 38.6 J ·K -1·mol -1 (1分) ∆r H m = ∆r G m + T ∆r S m = -60.293 kJ ·mol -1 (1分) (3) 设计电池 Ag │Ag +‖Ac -│AgAc(s)│Ag φ ∃ (AgAc,Ag) = 0.6413 VK sp = 2.07×10 -3 (4分)19. 10 分 (4185) 4185[答]⑴ (-) H 2(g)→2H ++2e – (+) Hg 2Cl 2(s)+2e -→2Hg(l)+2Cl –(aq)总反应：H 2(g)+Hg 2Cl 2(s)→2Hg(l)+2H +(aq)+2Cl –(aq) （3分）⑵ ∆r G m ∃= - zE ∃F = - 51.7 kJ ·mol -1 ∆rG m ∃=2∆f G m ∃(Cl -) –∆f G m ∃(Hg 2Cl 2)= - 51.7 kJ ·mol -1∆r G m ∃(Hg 2Cl 2(s))= - 210.82 kJ ·mol -1 （3分）⑶ Hg 2Cl 2(s)→Hg 22+(aq)+2Cl –(aq)∆r G m ∃=[152.0+2(– 131.26) – (– 210.82)] kJ ·mol -1=100.3 kJ ·mol -1 K sp ∃=exp(–∆r G m ∃/RT )=2.6×10-18 （4分）20. 10 分 (4186)4186[答]Ag(s)+AgCl(s)|Cl –(aq)|Hg 2Cl 2(s)|Hg(l) (1) (-) Ag(s)+Cl - - e -→AgCl(s)(+) 1/2Hg 2Cl 2(s)+e -→Hg(l)+Cl -（3分）(2) ∆r H m ∃= [- 127.03 – 12( - 264.93)] kJ ·mol -1 = 5.435 kJ ·mol -1∆r S m ∃=[(77.4+96.2) – (195.8×1/2+42.55)] J ·K -1·mol -1=33.15 J ·K -1·mol -1∆r G m ∃=∆r H m ∃ - T ∆r S m ∃=-4443.7 J ·mol -1E =E ∃= - ∆r G m ∃/zF =0.046 V （3分） p TE)(∂∂=∆r S m ∃/zF =3.43×10-1 V·K -1 （2分） (3) Q R =T ∆r S m ∃，Q p =∆r H m ∃，Q R - Q p = 4.44 kJ（2分）21. 15 分 (4189) 4189[答](1) H 2(30 p ∃)→H 2(p ∃)（2分）2121m 22111(2) d 11 ()d [ln ()]0.0439 V pr m p p p G E V pzF zF RT pp RT p p zFp zF p αα∆=-=-=-+=-+-=⎰⎰ （5分）12(3) ()ln p E R pT zF p ∂=∂ Q R =T ∆r S m =zFT 12()ln 8427 J, p E pRT T p ∂==∂吸热。

第九章自测题一、选择题1．下列两反应所对应电池的标准电动势分别为θ1E 和θ2E ：（1）)1()(21)(2122===+a HCl p Cl p H θθ （2）)()()1(222θθp Cl p H a HCl +===则两个θE 的关系为（ ）。

（a ）θ2E =2θ1E （b ）θ2E = -θ1E （c ） θ2E = -2θ1E （d ） θ2E =θ1E2．298K 时，要使下列电池成为自发电池，Na(Hg)(a 1)| Na +(aq)|Na(Hg)(a 2)则必须使两个活度的关系为（ ）。

（a ）a 1 < a 2 （b ）a 1 = a 2 （c ）a 1 > a 2 （d ）a 1和a 2可取任意值3．298K 时，已知V Fe Fe 771.023=++θϕ，V Sn Sn 150.024=++θϕ，则反应2Fe 3+ + Sn 2+==2Fe 2+ + Sn 4+ 的θ∆m r G 为（设活度因子均为1）（ ）。

（a ）-268.7kJ ⋅mol -1 （b ）-177.8kJ ⋅mol -1 （c ）-119.9kJ ⋅mol -1 （d ）119.9kJ ⋅mol -14．某电池在298K 和p θ压力下，可逆放电的热效应为Q R = -100J ，则该电池反应的m r H ∆值应为（ ）。

（a ）100J （b ）-100J （c ）>100J （d ）<-100J5．已知Tl 3+，Tl +| Pt 的电极电势V 250.11=θϕ，Tl + | Tl 的电极电势V 336.02-=θϕ，则电极Tl 3+ | Tl 的电极电势θϕ3为（ ）。

（a ）0.305V （b ）0.721V （c ）0.914V （d ）1.586V6．298K 时有如下两个电池：（1）Cu(s) | Cu +(a 1)||Cu +(a 1), Cu 2+(a 2) | Pt（2）Cu(s) | Cu 2+(a 2)||Cu +(a 1), Cu 2+(a 2) | Pt两个电池的电池反应都可写成Cu(s)+ Cu 2+(a 2)==2Cu +(a 1)则两个电池的θE 和θ∆m r G 之间的关系为（ ）。

题目部分，(卷面共有25题,47.0分,各大题标有题量和总分)一、选择(25小题,共47.0分)1．(2分)电极 Tl3+,Tl+/Pt 的電勢為?1＝1.250 V,電極Tl+/Tl 的電勢?2＝-0.336 V則電極 Tl3+/Tl 的電勢?3為:( )A、 0.305 VB、 0.721 VC、 0.914 VD、 1.568 V 2．(2分)以下关于玻璃电极的说法正确的是: ( )A、玻璃電極是一種不可逆電極B、玻璃電極的工作原理是根據膜內外溶液中被測離子的交換C、玻璃電極易受溶液中存在的氧化劑、還原劑的干擾D、玻璃電極是離子選擇性電極的一種3．(2分)反应 Cu2+(a1)─→Cu2+(a2), 已知a1>a2, 可構成兩種電池(1) Cu(s)│Cu2+(a2)‖Cu2+(a1)│Cu(s)GAGGAGAGGAFFFFAFAF(2) Pt│Cu2+(a2),Cu+(a＇)‖Cu2+(a1),Cu+(a＇)│Pt 這兩個電池電動勢E1與E2的關系為：( )A、E1＝E2B、E1＝2 E2E2 D、無法比較C、E1＝124．(2分)298 K 時,在下列電池的右邊溶液中加入 0.01mol·kg-1的Na2S 溶液, 則電池的電動勢將：( )Pt│H2(p?)│H+(a=1)‖CuSO4(0.01 mol·kg-1)│Cu(s) A、升高 B、下降C、不變D、無法判斷5．(1分)已知?? (Zn2+,Zn)＝－0.763 V, 則下列電池反應的電動勢為：Zn(s)＋2 H+(a=1)＝Zn2+(a=1)＋H2(p?) ( )A、 -0.763 VB、 0.763 VC、 0 VD、無法確定6．(2分)已知?? (Cl2/Cl-)＝1.36 V, ?? (Br2/Br-)＝1.07V, ?? (I2/I-)＝0.54 V, ?? (Fe3+/Fe2+)＝0.77 V。

第九章可逆电池的电动势及其应用一、选择题1. 已知： (1) Cu│Cu2+(a2)‖Cu2+(a1)│Cu 电动势为E1(2) Pt│Cu2+(a2),Cu+(a')‖Cu2+(a1),Cu+(a')│Pt电动势为E2，则：( )(A) E1=1/2E2 (B) E1= E2 (C) E1= 2 E2(D) E1≥E22. 当电池的电动势E=0时，表示：（）(A) 电池反应中，反应物的活度与产物活度相等(B) 电池中各物质都处于标准态(C) 电池反应的平衡常数K a=1(D) 正极与负极的电极电势相等3.以下关于玻璃电极的说法正确的是: ( )(A) 玻璃电极是一种不可逆电极(B) 玻璃电极的工作原理是根据膜内外溶液中被测离子的交换(C) 玻璃电极易受溶液中存在的氧化剂、还原剂的干扰(D) 玻璃电极是离子选择性电极的一种4.在电极分类中，何者不属于氧化-还原电极？（）(A)Pt|Fe3+, Fe2+ (B) Pt|Tl3+,Tl+ (C) Pt,H2| H+ (D) Pt|Sn4+,Sn2+5. 有三种电极表示式:(1) Pt,H2(pθ)│H+(a=1),(2)Cu│Pt,H2(pθ)│H+(a=1),(3) Cu│Hg(l)│Pt,H2(pθ)│H+(a=1)，则氢电极的电极电势彼此关系为：( )(A) 逐渐变大(B) 逐渐变小 (C) 不能确定 (D) 彼此相等6.将反应H++ OH-＝H2O设计成可逆电池，选出下列电池中正确的一个( )(A) Pt│H2│H+(aq)‖OH-│O2│Pt(B) Pt│H2│NaOH(aq)│O2│Pt(C) Pt│H2│NaOH(aq)‖HCl(aq)│H2│Pt(D) Pt│H2(p1)│H2O(l)│H2(p2)│Pt7. 金属与溶液间电势差的大小和符号主要取决于: ( )(A) 金属的表面性质(B) 溶液中金属离子的浓度(C) 金属的本性和溶液中原有的金属离子浓度 (D) 金属与溶液的接触面积8. 常用醌氢醌电极测定溶液的pH 值, 下列对该电极的描述不准确的是：( )(A) 醌氢醌在水中溶解度小, 易于建立平衡(B) 电极属于氧化-还原电极(C) 可在pH=0-14的广泛范围内使用(D) 操作方便, 精确度高9.用下列电池测溶液pH。