可逆电池的电动势及其应用

设计电池:Pt,H2(p?)|HCl(a)|AgCl(s),Ag(s) 测定298K下的电动势E, 根据E?E??RT22lnaH?aCl????AgCl,Ag?0.05916lg??m zF其中??AgCl,Ag可通过查表或通过极稀HCl溶液的E获得,这样就可以计算出给定浓度下的??。

?(6)Ag2O(s)的标准摩尔生成焓?fHm和分解压;

设计电池:Ag(s)|Ag2O(s)|NaOH(a)|O2(pO2)|Pt 测定298K和303K下的电动势E1和E2,

E2?E1??E????zE1F和?根据?rGm 得: ???TT?T??p21??E?????fHm(Ag2O)??rHm??rGm?zFT1??

??T?p根据E?E??RTpO2ln? 和查表求得E? 4Fp计算 pO2

?(7)反应Hg2Cl2(s)?H2(g)?2HCl(aq)?2Hg(l)的标准平衡常数Ka;

设计电池:Pt,H2(g)|HCl(aq)|Hg2Cl2(s),Hg(l) 测定E?值,根据公式 E???RT?。 lnKa计算KazF(8)醋酸的解离平衡常数。

设计电池为:Pt,H2(p?)|HAC(m1),AC?(m2),Cl?(a3)|AgCl(s),Ag(s) 测定E值,根据E?E??RTRTlnaH?aCl?????lnaH?aCl? AgCl,AgnFF求出aH?,当HAC很稀时,aH??mH?

求得mH?后根据解离前后的HAC、AC-、H+的关系可求出醋酸的解离平衡常数。

【10】当组成电极的气体为非理想气体时,公式?rGm??zEF是否成立?

Nernst公式能否使用?其电动势应如何计算?

【答】当组成电极的气体为非理想气体时,公式?rGm??zEF仍成立。但Nernst公式不能直接使用,应该用逸度代替各气体的分压进行计算。

【11】什么叫液接电势?用盐桥能否完全消除液接电势?

【答】在双液电池的两种电解质溶液的交界处,不用盐桥,则由于电解质溶液不同,或虽然电解质溶液相同而浓度不同,也会产生电势差,这就是液接电势。用盐桥可以防止两种液体直接接触以免产生液接电势,从液接电势的公式知,只有t??t?时,Ej=0,而t?与t?完全相同的电解质是很难找到的,所以盐桥不能完全除液接电势只能使Ej接近零。

??E???E?

【12】根据公式?rHm??zEF?zFT?,如果???为负值,则表示化

?T?T??p??p

学反应的等压热效应一部分转变成电功(?zEF),而余下部分仍以热的形式放

??E?出[因为zFT???T?S?QR<0]。这就表明在相同的始终态条件下,化学反应

??T?p的?rHm比按电池反应进行的焓变值大(指绝对值),这种说法对不对?为什么?

【答】 不对,H是状态函数,?rHm的值只和反应的始终状态有关,而和反应的途径无关,不管反应经历的是化学反应还是电池反应,始终态相同时,?rHm的值是相同的。

习 题

【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(s); (3)Ag(s)|AgI(s)|I?(aI?)||Cl?(aCl?)|AgCl(s)|Ag(s);

2?(4)Pb(s)|PbSO4(s)|SO4(aSO2?)||Cu2?(aCu2?)|Cu(s);

4(5)Pt|H2(pH2)|NaOH(a)|HgO(s)|Hg(l); (6)Pt|H2(pH2)|H?(aq)|Sb2O3(s)|Sb(s);

(7)Pt|Fe3?(a1),Fe2?(a2)||Ag?(aAg?)|Ag(s);

(8)Na(Hg)(aam)|Na?(aNa?)||OH?(aOH?)|HgO(s)|Hg(l). 【解】 (1)负极:H2(pH2)?2e??2H?(aH?) 正极:Cl2(pCl2)?2e??2Cl?(aCl?)

电池反应:H2(pH)?Cl2(pCl)?2HCl(a) (2)负极: 正极:电池反应:(3)负极: 正极:电池反应:(4)负极: 正极:电池反应:(5)负极: 正极:电池反应:(6)负极: 正极:电池反应:(7)负极: 正极:22H2(pH2)?2e??2H?(aH?)

2Ag?(aAg?)?2e??2Ag(s)

H2(pH2)?2Ag?(aAg?)?2Ag(s)?2H?(aH?) Ag(s)?I?(aI?)?e??AgI(s)

AgI(s)?e??Ag(s)?Cl?(aCl?)

AgCl(s)?I?(aI?)?AgI(s)?Cl?(aCl?)

Pb(s)?SO2??4(aSO24?)?2e?PbSO4(s)

Cu2?(aCu2?)?2e??Cu(s)

Pb(s)?Cu2?(a2?Cu2?)?SO4(aSO24?)?PbSO4(s)?Cu(s)H2(pH2)?2OH?(aOH?)?2e??2H2O(l)

HgO(s)?H2O(l)?2e??2OH?(aOH?)?Hg(l)

H2(pH2)?HgO(s)?Hg(l)?H2O(l) 3H2(pH2)?6e??6H?(aq)

Sb2O3(s)?6H?(aq)?6e??2Sb(s)?3H2O(l)

3H2(pH2)?Sb2O3(s)?2Sb(s)?3H2O(l) Fe2?(a2)?e??Fe3?(a1)

Ag?(a?Ag?)?e?Ag(s)

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

正极:HgO(s)?H2O(l)?2e??2OH?(aOH?)?Hg(l)

电池反应:2Na(Hg)(aam)?HgO(s)?H2O(l)?2Na?(aNa?)?2OH?(aOH?)?3Hg(l)

【2】试将下述化学反应设计成电池 (1)AgCl(s)?Ag?(aAg?)?Cl?(aCl?) (2)AgCl(s)?I?(aI?)?AgI(s)?Cl?(aCl?) (3)H2(pH2)?HgO(s)?Hg(l)?H2O(l) (4)Fe2?(aFe2?)?Ag?(aAg?)?Fe3?(aFe3?)?Ag(s) (5)2H2(pH2)?O2(pO2)?2H2O(l) (6)Cl2(pCl2)?2I?(aI?)?I2(s)?2Cl?(aCl?) (7)H2O(l)?H?(aH?)?OH?(aOH?)

1(8)Mg(s)?O2(g)?H2O(l)?Mg(OH)2(s)

2(9)Pb(s)?HgO(s)?Hg(l)?PbO(s)

(10)Sn2?(aSn2?)?TI3?(aTI3?)?Sn4?(aSn4?)?TI?(aTI?) 【解】 (1)Ag(s)|Ag?(aAg?)||Cl?(aCl?)|AgCl(s)?Ag(s) (2)Ag(s)?AgI(s)|I?(aI?)||Cl?(aCl?)|AgCl(s)?Ag(s) (3)Pt,H2(pH2)|H?(aq)|HgO(s),Hg(l)或

? Pt,Hp)|OH(aq)|Hg(O)s, H(g)l2(H2(4)Pt|Fe3?(aFe3?),Fe2?(aFe2?)||Ag?(aAg?)|Ag(s)

(5)Pt|H2(pH2)|H?(aq)|O2(pO2)|Pt 或Pt|H2(pH2)|OH?(aq)|O2(pO2)|Pt (6)Pt,I2(s)|I?(aI?)||Cl?(aCl?)|Cl2(pCl2),Pt

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