八、可逆电池的电动势及其应用

×10-5 m3·mol-1，且与温度、压力无关。若p1=30p，p2=p，请：

(1) 写出电池反应；

(2) 求298 K时的电动势；

(3) 电池可逆作功时吸热还是放热？

(4) 若使电池短路，体系和环境间交换多少热量？ 11. 15 分 (4190)

已知下列电池的电动势在298 K时分别为E1=0.9370 V，E2=0.9266 V。 ⑴ Fe(s)|FeO(s)|Ba(OH)2 (0.05 mol·kg-1)|HgO(s)|Hg(l)

⑵ Pt,H2(p)|Ba(OH)2 (0.05 mol·kg-1)|HgO(s)|Hg(l)

试求FeO(s)的?fGm。已知H2O(l)的?fGm = - 2.372×105 J·mol-1。 12. 15 分 (4191)

298 K时，有下列电池：

Pt,Cl2(p)|HCl(0.1 mol·kg-1)|AgCl(s)|Ag(s), 试求： (1) 电池的电动势；

(2) 电动势温度系数和有1mol电子电量可逆输出时的热效应； (3) AgCl(s)的分解压。

已知?fHm(AgCl)= - 1.2703×105 J·mol-1，Ag(s)，AgCl(s)和Cl2(g)的规定熵值Sm分别为： 42.70，96.11和243.87 J·K-1·mol-1。 13. 10 分 (4199)

298K时有电池：Pt,H2(p)|KOH(a=1),Ag2O(s)|Ag(s)，已知E(Ag2O|Ag)=0.344 V， ?fHm(H2O,l)= - 286.0 kJ·mol-1， ?fHm(Ag2O,s)= - 30.57 kJ·mol-1。试求：

(1) 电池的电动势, 已知Kw=1.0×10-14； (2) 电池反应的?rGm，?rHm，?rSm，Qr和(?

?

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?E?T)p；

(3) 若电池在短路下放电，程度与可逆反应相同时，求热效应为多少。 14. 10 分 (4200)

已知298 K，Ba(OH)2浓度为0.05 kJ·mol-1时，下列电池的电动势： ⑴ Fe(s)|FeO(s)|Ba(OH)2(aq)|HgO(s)|Hg(l) ⑵ Pt,H2(p)|Ba(OH)2(aq)|HgO(s)|Hg(l) ⑶ Pt,H2(p)|Ba(OH)2(aq)|O2(p),Pt

?

?

?

E1=0.937 V E2=0.927 V

E3=1.23 V

?

试求FeO(s)的标准吉布斯生成自由能?fGm(FeO,s)。 15. 5 分 (4237)

在 298 K 时有下述电池： Ag(s)│AgBr(s)│Br-(a=0.01)‖Cl-(a=0.01)│AgCl(s)│Ag(s)

试计算电池的 E，并判断该电池反应能否自发进行？ 已知 ?? (AgCl,Cl-)= 0.2223 V， ?? (AgBr,Br-)= 0.0713 V 16. 5 分 (4252)

一个可逆电动势为 1.07 V 的原电池，在恒温槽中恒温至 293 K，当此电池短路时（即直接发生化学反应，不作电功）有 1000 C 的电量通过，假定电池中发生的反应与可逆放电时的反应相同，试求此电池和恒温槽为体系时总的熵变。如果要分别求算恒温槽和电池的熵变化。还需何种数据？ 17. 10 分 (4254)

电池 Pt│H2(g)│HCl (0.01mol·kg-1)│AgCl│Ag(s) 的电动势 E/V = -0.096 + 1.90×10-3(T/K)- 3.041×10-6(T/K)2,计算 298 K 时电池反应的 ?rGm、?rSm 和 ?Cp,m。 18. 10 分 (4255)

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八、可逆电池的电动势及其应用

电池 Hg│Hg2Br2(s)│Br-│AgBr(s)│Ag 在 p?下 298 K附近时，该电池电动势与温度的关系是: E/mV = 68.04 + 0.312 (T/K - 298) 写出通过 1F 电量时电极反应与电池反应，求算在 p? 和 25℃时该电池反应的?rGm、?rHm、?rSm，若通过 2F 电量则电池作电功为多少？ 19. 10 分 (4262)

根据下表

?? (298 K)/V 电极反应

0.521 Cu++ e-──→ Cu

- 0.11 [Cu(NH3)2]++ e-─→ 2NH3+ Cu

0.337 Cu2+ + 2e-──→ Cu

(1) 当在 0.01 mol·kg-1 Cu2+ 的溶液中加入过量的 Cu 时，计算反应 Cu + Cu2+ 2Cu+ 的平衡常数 K? 和 Cu+ 的平衡浓度。 (2) 计算 298 K 时反应 2NH3+ Cu+= [Cu(NH3)2]+的 ?rGm。

20. 10 分 (4263)

$ 对于反应： H2 (g,p?) + I2 (s)

2HI (aq,a=1)

(1) 写出电池表达式 (2) 计算上述反应在 298 K 时的 E、E?、?rG$ 和 K? m (3) 若反应写成

1212H2(g,p?) +

I2(s) HI (aq,a=1)

,则 E、E?、?rG$ 和 K?各为多少？ m已知 298 K 时, I- (aq) 的吉布斯生成自由能 ��?fG$ = -51.67 kJ·mol-1。 m21. 10 分 (4264)

反应 Zn(s) + CuSO4(a=1) ──→ Cu(s) + ZnSO4(a=1) 在电池中进行， 15℃时，测得 E = 1.0934 V，电池的温度系数（?E/?T）p= - 4.29×10-4 V·K-1，

(1) 写出电池表示式和电极反应式 (2) 求电池反应的 ?rGm、?rSm 、?rHm 和 Qr 。 22. 10 分 (4265)

计算以下电池在 25℃时的电动势和温度系数： Ag│AgCl(s)│NaCl(aq)│Hg2Cl2(s)│Hg 已知标准生成焓和标准熵如下： Ag(s) Hg(l) AgCl(s) Hg2Cl2(s)

$ 0 0 -127.03 -264.93 ?fH/kJ·mol-1

m$$$Sm/J·K-1·mol-1

$ 42.70 77.40 96.11 195.8

23. 10 分 (4266)

电极Ag+│Ag 和 Cl-│AgCl(s)│Ag 在 298 K时的标准电极电位分别为 0.7991V 和 0.2224 V。 (1) 计算 AgCl 在水中的饱和溶液的浓度 (2) 用德拜－休克尔方程式计算 298 K 时 AgCl 在 0.01 mol·kg-1 KNO3溶液 中的溶解度；已知 A = 0.509(mol·kg-1)�� (3) 计算反应 AgCl(s) 24. 5 分 (4267)

Ag+(aq) + Cl-(aq) 的 ?rGm

$ 在 25 ℃及 p?压力下，将一可逆电池短路，使 1F 的电量通过电池，此时所放出的热

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八、可逆电池的电动势及其应用

量恰好为该电池可逆操作时所吸收热量的 43 倍，在 25℃ 及 p?压力下，该电池的电动势

的温度系数为 0.00014 V·K-1，求电池在 25℃及 p? 压力下的可逆电动势。 25. 5 分 (4268)

标准惠斯登镉电池在 293 K 时的电动势为 1.0186 V，温度每升高一度，电动势降低 4.06×10-5 V，试列出惠斯登电池电动势的数学表达式，并计算 298 K 时，该电池每消耗 1 mol镉时的 ?rHm和?rGm。 26. 10 分 (4272)

有电池： Hg│HgCl2(s)，HCl(aq)│H2(g,p?)│Pt , 在 293 K 时的标准电池电动势为 0.2692 V，在 303 K 时的标准电动势为 0.266 V，求298 K 时，上述电池反应的 ?rG$，m?rHm 及 ?rSm。 27. 10 分 (4273)

对于电池 Pb(s)│PbCl2(s)│NaCl(aq)│AgCl(s)│Ag(s)

已知如下数据： T / K p/ 101325Pa E / V 280.0 1.00 0.49364 300.0 1.00 0.49004 320.0 1.00 0.48644 300.0 1000 0.49093 300.0 2000 0.49182

(a) 写出电池反应

$$ (b) 计算该电池反应在 300 K 时的 ?rGm、?rSm 、?rHm，?rVm及?rUm 。 28. 10 分 (4274)

下列两种可逆电池在 298 K 时的电动势分别为 0.4902 V 和 0.2111 V： Pb(s)│PbCl2(s)│KCl(aq)│AgCl(s)│Ag(s) (1) Pb(s)│PbI2(s)│KI(aq)│AgI(s)│Ag(s) (2) 上述电池电动势的温度系数分别为：-1.86×10-4 V·K-1和 -1.27×10-4 V·K-1。 计算下列反应在 298 K 时的 ?rGm 和 ?rHm. PbI2(s) + 2AgCl(s) = PbCl2(s) + 2AgI(s) 29. 5 分 (4276) 利用反应 Zn(s) +

12$$$$$$$O2(g) ─→ ZnO(s) 作成锌氧电池，试计算 298 K 时的标准电

动势及其温度系数。已知上述反应 298 K 时的：

?rHm = -347.980 kJ·mol-1 ?rSm = -100.200 J·K-1·mol-1 30. 10 分 (4278)

求 298 K 时下列电池的电动势和温度系数：

$$ Pt│H2(g,p?)│H2SO4(aq)│O2(g,p?)│Pt

已知 H2O(l)的生成热为 -285.84 kJ·mol-1，生成吉布斯自由能为 -237.19 kJ·mol-1。 31. 10 分 (4279)

电池： Ag│AgCl(s)│KCl(aq)│Hg2Cl2(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 ?rHm，?rSm 及可逆放电时的热效应Qr。 32. 10 分 (4280)

有电极： 1. Ag(s)│AgI(s)│I-(aq) 2. I2(s)│I-(aq) 已知 298 K时，?1 < ?2，在 298 K，p?压力下，此两电极组成的电池的温度系数为 1.00

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八、可逆电池的电动势及其应用

×10-4 V·K-1。 (1) 写出电池表达式，电极反应和电池反应 (2) 在 298 K，p?压力下，测得电池短路放电 289500 C 时，放热 190.26 kJ，

求电池在 298 K 时的标准电动势。

(3) 若在 298 K，p?压力下，此电池实际工作电压是电动势的 80%，求通过 1 mol 电子电量时电池放热多少？

33. 10 分 (4281)

298 K时，可逆电池 Pt│H2(p?)│H2SO4(极稀)│O2(p?)│Pt 的

-1

E��= 1.23 V，并已知 ?fH$,[HO(l)] = -285.90 kJ·mol，求下述单位反应： 2m 2H2(g,p?) + O2(g,p?) ──→ 2H2O(l,p?下)，按以下两种途径进行的?rUm、?rHm、?rSm、?rGm 值，并判断过程的自发方向及过程的性质。

(1) 将氢和氧直接接触在烧杯中进行; (2) 组成电池进行反应，并已知该单位反应时外作电功为 374.78 kJ·mol-1. 34. 10 分 (4293)

正丁烷在 298 K 时完全氧化： C4H10(g) + 13/2 O2(g) ─→ 4CO2(g) + 5H2O(l)

?rHm= -2877 kJ·mol-1 ?rSm= -432.7 J·K-1·mol-1

假定可以利用此反应建立起一个完全有效的燃料电池，计算： (a) 最大的电功 (b) 最大的总功 (298.15 K) 35. 2 分 (4292)

$$ 细胞色素 (Fe3+) + e-─→ 细胞色素(Fe2+) 在 298 K 时的标准电极电势为0.25 V，计算反应 1/2 H2(g) + 细胞色素 (Fe3+)─→ H++细胞色素 (Fe2+) 的?rGm。 36. 10 分 (4293)

正丁烷在 298 K 时完全氧化： C4H10(g) + 13/2 O2(g) ─→ 4CO2(g) + 5H2O(l)

$ ?rHm= -2877 kJ·mol-1 ?rSm= -432.7 J·K-1·mol-1

假定可以利用此反应建立起一个完全有效的燃料电池，计算： (a) 最大的电功; (b) 最大的总功 (298.15 K) . 37. 10 分 (4298)

电池 Zn│ZnCl2(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)

(1) 写出电池反应; (2) 计算 298 K 时上述电池可逆输出 2F 电量时，电池反应的?rGm、?rSm、?rHm、

?rUm、?rFm 以及该电池的热效应；

(3) 若将该电池短路，上述各值为多少？ (4) 若该电池以 0.8 V 工作电压放电，上述各值又为多少？ 38. 5 分 (4302)

利用反应 2AgCl(s) + Zn(s) + aq = ZnCl2(aq) + 2Ag 构成电池时，25℃时的电动势为 1.1558 V，ZnCl2的浓度 m(ZnCl2)= 0.01021 mol·kg-1，设此浓度的平均活度系数 ??= 0.702，

试求此反应的标准吉布斯自由能变化。 39. 5 分 (4303)

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