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09-可逆电池的电动势及其应用(课程习题解)

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09-可逆电池的电动势及其应用(课程习题解)

第九章可逆电池的电动势及其应用

习题及解答（2022.3）

【1】写出下列电池中各电极的反应和电池反应。（1）Pt|H2(pH2)|HCl(a)|Cl2(pCl2)|Pt;（2）Pt|H2(pH2)|H(aH)||Ag(aAg)|Ag();（3）Ag()|AgI()|I(aI)||Cl(aCl)|AgCl()|Ag();

2(aSO2)||Cu2(aCu2)|Cu();（4）Pb()|PbSO4()|SO44（5）Pt|H2(pH2)|NaOH(a)|HgO()|Hg(l);（6）Pt|H2(pH2)|H(aq)|Sb2O3()|Sb();（7）Pt|Fe3(a1),Fe2(a2)||Ag(aAg)|Ag();

（8）Na(Hg)(aam)|Na(aNa)||OH(aOH)|HgO()|Hg(l).【解】（1）负极：H2(pH2)2e2H(aH)正极：Cl2(pCl2)2e2Cl(aCl)

电池反应：H2(pH2)Cl2(pCl2)2HCl(a)（2）负极：H2(pH2)2e2H(aH)

正极：2Ag(aAg)2e2Ag()

电池反应：H2(pH2)2Ag(aAg)2Ag()2H(aH)（3）负极：Ag()I(aI)eAgI()

正极：AgI()eAg()Cl(aCl)

电池反应：AgCl()I(aI)AgI()Cl(aCl)

2(aSO2)2ePbSO4()（4）负极：Pb()SO44正极：Cu2(aCu2)2eCu() 2(aSO2)PbSO4()Cu()电池反应：Pb()Cu2(aCu2)SO44（5）负极：H2(pH2)2OH(aOH)2e2H2O(l)

正极：HgO()H2O(l)2e2OH(aOH)Hg(l)

电池反应：H2(pH2)HgO()Hg(l)H2O(l)（6）负极：3H2(pH2)6e6H(aq)

正极：Sb2O3()6H(aq)6e2Sb()3H2O(l)

电池反应：3H2(pH2)Sb2O3()2Sb()3H2O(l)（7）负极：Fe2(a2)eFe3(a1)

正极：Ag(aAg)eAg()

电池反应：Fe2(a2)Ag(aAg)Fe3(a1)Ag()（8）负极：2Na(Hg)(aam)2e2Na(aNa)2Hg(l)

正极：HgO()H2O(l)2e2OH(aOH)Hg(l)

电池反应：2Na(Hg)(aam)HgO()H2O(l)2Na(aNa)2OH(aOH)3Hg(l)【3】（1）Weton标准电池为

Cd(Hg)CdSO48/3H2O()饱和CdSO4(aq)Hg2SO（Hg4）写出电极反应和电池反应；

（2）从饱和Weton标准电池的电动势与温度的关系式：

E/V1.018454.05105(T/K293.15)9.5107(T/K293.15)2

试求在298.15K，当电池可逆地产生2mol电子的电荷量时，电池反应的rGm，

rHm和rSm。【解】 882H2OCdSO4H2O()Hg(l)（1）():Cd(Hg)2eSO4332():Hg2SO4()2e2Hg(l)SO42

88(电池反应):Cd(Hg)Hg2SO4H2OCdSO4H2O()3Hg(l)

33(2)rGmzEF

=-2某[1.01845-4.05某10-5（298.15-293.15）-9.5某10-7（298.15-293.15）2]

某96500

=-196.5kJ·mol-1

E

rSmzFTP=2某96500某[-4.05某10-5-2某9.5某10-7（298.15-293.15）]

=-9.65J·K-1·mol-1

rHmrGmTrSm=-196.5某103+298.15某-9.65=-199.38kJ·mol-1

【7】一个可逆电动势为1.70V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），相当于有1000C的电荷量通过。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系统时总的熵变。如果要分别求酸恒温槽和电池的熵变，还需何种数据？

【解】由于E=1.07VQ=1000C

故体系做功WfEQ1.71000Wf101.37J31.71J05.8JK1所以ST293K如果要分别求酸恒温槽和电池的熵变，还需电池反应的焓变。 【12】298K时，已知如下电池的标准电动势E0.2680V:

Pt|H2(p)|HCl(0.08molkg1,0.809)|Hg2Cl2()|Hg(l)

（1）写出电极反应和电池反应。（2）计算该电池的电动势。（3）计算甘汞电极的标准电极电势。

【解】（1）负极：H2(p)2e2H(aH)

3

正极：Hg2Cl2()2e2Hg(l)2Cl(aCl)电池反应：Hg2Cl2()H2(p)2Hg(l)2HCl(aHCl)（2）EERT2lnaHCl2F2由于是1-1价型，aHCla2mmBmm222RTmB8.3142980.08所以EEln0.2680ln0.809

Fm965001=0.4086V

（3）由E甘汞氢气甘汞所以甘汞0.28V60【23】常用的铅蓄电池可表示为

Pb()|PbSO4()|H2SO4(m1.0molkg1)|PbO2()|Pb()

已知在0～60℃的温度区域内，电动势E与温度的关系式为

E/V=1.91737+56.1某10-6(t/℃)+1.08某10-8(t/℃)2

在25℃时，电池的E2.014V，试计算这时电解质溶液H2SO4(m1.0molkg1)的平均活度因子

【解】铅蓄电池的电极和电池反应为：

2负极反应：2Pb()2SO4(a)4e2PbSO4()

正极反应：PbO2()4H(aH)4ePb()2H2O(l) 电池反应：PbO2()2H2SO4(a)Pb()2PbSO4()2H2O(l)在25℃时，E=1.91737+56.1某10-6某25+1.08某10-8某252=1.9188V

EERT1RTln2ElnaH2SO44FaH2SO42F3RTmBEEln4

2Fm4

1.91882.0418.3142983ln4

2965000.02638或0.129

【34】298K时测定下述电池的电动势：

玻璃电极|pH缓冲溶液|饱和甘汞电极

当所用缓冲溶液的pH=4.00时，测得电池的电动势为0.1120V。若换用另一缓冲溶液重测电动势，得E=0.3865V。试求该缓冲溶液的pH。当电池中换用pH=2.50的缓冲溶液时，计算电池的电动势E。

【解】根据pH某pH(E某E)F

RTln10(0.38650.1120)FpH某4.008.6433V

RTln10(E0.1120)F2.504.00得：E=0.0233V

RTln10【40】已知水的离子积常数Kw在

293K和303K时分别为：

Kw(293K)0.671014，Kw(303K)1.451014。试求：

（1）在298K和标准压力时，中和反应H(aq)OH(aq)H2O(l)的rHm和的值（设rHm与温度的关系可以忽略）。rSm（2）298K时OH-的标准摩尔生成Gib自由能fGm的值。已知下述电池的标

准电动势E0.927V： Pt|H2(p)|KOH(aq)|HgO()|Hg(l)

1并已知反应Hg(l)O2(g,p)HgO()的rGm(298K)58.5kJmol1。

2【解】（1）H2O(l)H(Ha)OH(a)OHKwaaHOH'11Kw(T2)rHmlnKw(T1)RT1T2'rHm1.45101411ln0.6710148.314JK1mol1293K303K5

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可逆电池的电动势及其应用

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

【复习题】

【1】可逆电极有哪些主要类型？每种类型试举一例，并写出该电极的还原反应，对于气体电极和氧化还原电极在书写电极表示式时应注意什么问题？

【答】可逆电极主要有三类：

A.第一类电极：由金属浸在含有该金属离子的溶液中组成。

如锌电极 22()|()ZnZnaZns

22()2()ZnZnaeZns 222,,1ln2ZnZnZnZnZnRTFa

属于第一类电极的除了金属电极外，还有气体电极（比如氢电极、氧电极和卤素电极）和汞齐电极等。

B. 第二类电极：包括难溶盐电极和难溶氧化物电极

难溶盐电极：由金属表面覆盖一薄层该金属的难溶盐，然后浸在含有该难溶盐的负离子的溶液中组成。例如甘汞电极 ()|()|(ClClaAgClsAgs

()()()ClAgClseAgsCla lnClRTaF

难溶氧化物电极：由金属表面覆盖一薄层该金属的难溶氧化物，然后浸在含有H+或OH-离子的溶液中组成。例如汞-氧化汞电极

()()|HgsHgOsHOH或（a）

2()2()2()HgOsHOeHgsOHa lnRTaF

C.第三类电极：叫氧化还原电极。由惰性金属（如铂片）插入含有某种离子的不同氧化态溶液中构成的电极。例如

3232(),()|()FeFeFeaFeaPts

3212()()FeaeFea 32321,,2lnFeFeFeFeaRTFa

对于气体电极和氧化还原电极在书写电极表示式时应注意：要有惰性金属作为导体，惰性金属只传导电子，不发生化学变化。

【2】什么叫电池的电动势？用伏特表测得的电池的端电压与电池的电动势是否相同？为何在测电动势时要用对消法？

【答】（1）电池的电动势是原电池组成相间的各界面上所产生的电势差的代数和。

09- 可逆电池的电动势及其应用(课程习题解)

09- 可逆电池的电动势及其应用(课程习题解)

1 第九章 可逆电池的电动势及其应用

习题及解答（2012.3）

【1】写出下列电池中各电极的反应和电池反应。

（1）2222|()|()|()|HClPtHpHClaClpPt;

（2）22|()|()||()|()HHAgPtHpHaAgaAgs;

（3）()|()|()||()|()|()IClAgsAgIsIaClaAgClsAgs;

（4）2242244()|()|()||()|()SOCuPbsPbSOsSOaCuaCus;

（5）22|()|()|()|()HPtHpNaOHaHgOsHgl;

（6）2223|()|()|()|()HPtHpHaqSbOsSbs;

（7）3212|(),()||()|()AgPtFeaFeaAgaAgs;

（8）()()|()||()|()|()amNaOHNaHgaNaaOHaHgOsHgl.

【解】 （1）负极：22()22()HHHpeHa

正极：22()22()ClClClpeCla

电池反应：2222()()2()HClHpClpHCla

（2）负极：22()22()HHHpeHa

正极：2()22()AgAgaeAgs

电池反应：22()2()2()2()HAgHHpAgaAgsHa

（3）负极：()()()IAgsIaeAgIs

正极：()()()ClAgIseAgsCla

电池反应：()()()()IClAgClsIaAgIsCla

（4）负极：24244()()2()SOPbsSOaePbSOs

正极：22()2()CuCuaeCus 2 电池反应：2242244()()()()()CuSOPbsCuaSOaPbSOsCus

可逆电池的电动势及其应用习题

可逆电池的电动势及其应用习题

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）H2 (g)+21O2 (g) H2O(l) （2）2H2 (g)+ O2 (g) 2H2O(l)

相应的电动势和化学反应平衡常数分别用E1，E2和K1，K2表示，则

（A）E1=E2 K1=K2 （B）E1≠E2 K1=K2

（C）E1=E2 K1≠K2 （D）E1≠E2 K1≠K2

2．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KSP，应设计的电池是：

（A）Ag|AgCl(s)|HCl(aq)|Cl2 (g,p)|Pt

（B）Pt| Cl2 (g,p)| HCl(aq)||AgNO3 (aq)|Ag

（C）Ag |AgNO3 (aq)| HCl(aq)|AgCl(s)|Ag

（D）Ag|AgCl(s)| HCl(aq)||AgNO3 (aq)|Ag

3．下列电池中，电动势E与Cl-的浓度无关的是

（A）Ag|AgCl(s)|KCl(aq)| Cl2 (g,100kPa)| Pt

（B）Ag|Ag+(aq)|| Cl- (aq)| Cl2 (g,100kPa)| Pt

（C）Ag|Ag+(aq)|| Cl- (aq)| AgCl(s) |Ag

（D）Ag|AgCl(s) |KCl(aq)|Hg2Cl2 (s)|Hg

4．在电池Pt| H2 (g,p)| HCl （1mol·kg-1）||CuSO4（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-1CuSO4 （ B）0.1 mol·kg-1Na2SO4

（C）0.1 mol·kg-1Na2S （D）0.1 mol·kg-1氨水

第九章可逆电池的电动势及其应用练习题及答案

第九章可逆电池的电动势及其应用练习题及答案

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）H2 (g)+21O2 (g) H2O(l) （2）2H2 (g)+ O2 (g) 2H2O(l)

相应的电动势和化学反应平衡常数分别用E1，E2和K1，K2表示，则

（A）E1=E2 K1=K2 （B）E1≠E2 K1=K2

（C）E1=E2 K1≠K2 （D）E1≠E2 K1≠K2

2．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KSP，应设计的电池是：

（A）Ag|AgCl(s)|HCl(aq)|Cl2 (g,p)|Pt

（B）Pt| Cl2 (g,p)| HCl(aq)||AgNO3 (aq)|Ag

（C）Ag |AgNO3 (aq)| HCl(aq)|AgCl(s)|Ag

（D）Ag|AgCl(s)| HCl(aq)||AgNO3 (aq)|Ag

3．下列电池中，电动势E与Cl-的浓度无关的是

（A）Ag|AgCl(s)|KCl(aq)| Cl2 (g,100kPa)| Pt

（B）Ag|Ag+(aq)|| Cl- (aq)| Cl2 (g,100kPa)| Pt

（C）Ag|Ag+(aq)|| Cl- (aq)| AgCl(s) |Ag

（D）Ag|AgCl(s) |KCl(aq)|Hg2Cl2 (s)|Hg

4．在电池Pt| H2 (g,p)| HCl （1mol·kg-1）||CuSO4（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-1CuSO4 （ B）0.1 mol·kg-1Na2SO4

（C）0.1 mol·kg-1Na2S （D）0.1 mol·kg-1氨水