南京大学物理化学下册(第五版傅献彩)复习题及解答 - 图文 下载本文

第八章 电解质溶液

第九章

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:可逆电极有三种类型:

2+2+-

(1)金属气体电极 如Zn(s)|Zn (m) Zn(m) +2e= Zn(s)

-- -(2)金属难溶盐和金属难溶氧化物电极 如 Ag(s)|AgCl(s)|Cl(m), AgCl(s)+ e= Ag(s)+Cl(m)

3+2+3+- 2+

(3)氧化还原电极 如: Pt|Fe(m1),Fe(m2) Fe(m1) +e= Fe(m2) 对于气体电极和氧化还原电极,在书写时要标明电极反应所依附的惰性金属。

2.什么叫电池的电动势?用伏特表侧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:正、负两端的电势差叫电动势。不同。当把伏特计与电池接通后,必须有适量的电流通过才能使伏特计显示, 这样电池中发生化学反应, 溶液浓度发生改变, 同时电池有内阻,也会有电压降,所以只能在没有电流通过的情况下才能测量电池的电动势。

3.为什么Weslon标准电池的负极采用含有Cd的质量分数约为0.04~0.12的Cd一Hg齐时,标准电池都有稳定的电动势值?试用Cd一Hg的二元相图说明。标准电池的电动势会随温度而变化吗?

答:在Cd一Hg的二元相图上,Cd的质量分数约为0.04~0.12的Cd一Hg齐落在与Cd一Hg固溶体的两相平衡区,在一定温度下Cd一Hg齐的活度有定值。因为标准电池的电动势在定温下只与Cd一Hg齐的活度有关,所以电动势也有定值,但电动势会随温度而改变。

4.用书面表示电池时有哪些通用符号?为什么电极电势有正、有负?用实验能测到负的电动势吗?

答:用“|”表示不同界面,用“||”表示盐桥。电极电势有正有负是相对于标准氢电极而言的。不能测到负电势。5.电极电势是否就是电极表面与电解质溶液之间的电势差?单个电极的电势能否测量?如何用Nernst方程计算电极的还原电势?

5.电极电势是否就是电极表面与电解质溶液之间的电势差?单个电极的电势能否测量?如何用Nernst方程计算电极的还原电势?

答:电极电势不是电极表面与电解质溶液之间的电势差。单个电势是无法测量的。用Nernst方程进行计算:

vB? B(OxRed)(OxRed)B

6.如果规定标准氢电极的电极电势为1.0V,则各电极的还原电极电势将如何变化?电池的电动势将如何变化?

答:各电极电势都升高1,但电池的电动势值不变。

???RT?ln?azF7.在公式ΔrGm=-zEF中,ΔrGm是否表示该电池各物都处于标准态时,电池反应的Gibbs自由能变化值?

ΘΘΘ

答:在公式ΔrGm=-zEF中,ΔrGm表示该电池各物都处于标准态时,在T,p保持不变的条件下,按电池反应进行1mol的反应时系统的Gibbs自由能变化值。

Θ

8.有哪些求算标准电动势E的方法?在公式

ΘΘ

中,E是否是电池反应达平衡时的电动势?K是否是电池中各物质都处于标准态时的平衡常数?

?

?GRT??????rmΘ

答:求算标准电动势E的方法较多,常用的有: E????,E??,E?lnKzFzFRT

E??lnK?ΘΘΘΘ

公式 是由ΔrGm联系在一起,但E和K处在不同状态,E处在标准态,不是zFΘΘ

平衡态(在平衡态时所有的电动势都等于零,因为ΔrGm等于零)。K处在平衡态,而不是标准态(在标准态时平衡常数都等于1)。

9.联系电化学与热力学的主要公式是什么?电化学中能用实验测定哪些数据?如何用电动势法测定下述各热力学数据?试写出所设计的电池、应测的数据及计算公式。

ΘΘΘ

??答:联系电化学与热力学的主要公式是:ΔrGm=-zEF,ΔrGm=-zEF

??E?Θ?? 电化学中用实验能测定E,E,?T?p。用电动势法测定热力学数据的关键是能设计合适的电池,? 使电池反应就是所要求的反应,显然答案不是唯一的。现提供一个电池作参考。

Θ

(1).H2O(1)的标准摩尔生成Gibbs自由能ΔfGm (H2O,1);

+- 电池:Pt|H2(pH2) | H或OH(aq) | O2(pO2)|Pt

ΘΘ

净反应:H2(p) + 1/2O2(p) = H2O(l)

ΘΘ

ΔfGm (H2O,1)=-zEF

Θ

(2).H2O(1)的离子积常数K;

+- 电池:Pt|H2(pH2)|H(aH+)||OH(aOH-)|H2(pH2)|Pt +-净反应:H2O(l) ? H(aH+) + OH(aOH-)

?zE?F??KW?exp? ?RT??

Θ

(3)Hg2SO2(s)的活度积常数Ksp;

2+2+2-2-电池:Hg(l)|Hg2(aHg2)||SO4(aSO4)|Hg2SO4(s)|Hg(l)

2+2+2-2-净反应:Hg2SO4(s) = Hg2(aHg2)+SO4(aSO4)|

?zE?F??Ksp?exp?? RT??Θ

(4)反应Ag(s)+1/2Hg2Cl2(s)→AgCl(s)+Hg(1)的标准摩尔反应焓变 ΔfHm;

--电池:Ag(s)|AgCl(s)|Cl(aCl)|Hg2Cl2(s)|Hg(l) 净反应:Ag(s)+1/2Hg2Cl2(s)→AgCl(s)+Hg(1)

ΘΘ