17.电池(1)Cu(s)│Cu+‖Cu+,Cu2+│Pt 和电池(2)Cu(s)│Cu2+‖Cu+,Cu2+│Pt 的电池反应均可简写作: Cu(s)?Cu如何?
解: 首先应该把两个电池的电极反应和电池反应写出来, 电池(1)
2???2Cu? ,则此两个电池的?rG$m和 E 的关系
?Cu?e 负极,氧化 Cu(s)?? 正极,还原 Cu2????e????Cu?
2? 电池净反应 Cu(s)?Cu电池(2)
?2Cu? ?rGm,1??E1F
?Cu 负极,氧化 Cu(s)?? 正极,还原 2Cu2?2??2e?
?2e????2Cu?
2? 电池净反应 Cu(s)?Cu$?2Cu? ?rGm,2??2E2F
对于相同的电池反应,?rGm的值应该相同,但是由于两个反应的电子得失不同,所以E? 不相同, E1?2E2。
另外,从电池的组成也可以看出两个电池的E? 是不相同的。两个电池的正极相同,但是两个电池的负极不相同,所以它们的E? 也不可能相同。
18. 有一个化学反应 H2 (g,p?) + I2 (s)
2HI (aq,a=1)
(1) 将反应设计成相应的电池,写出电池的书面表达式。 (2) 计算上述反应在 298 K 时的 E、E?、?rGm 和 K?。 (3) 若反应写成 K?各为多少?
已知 298 K 时,I- (aq) 的标准摩尔Gibbs生成自由能?fGm(I)??51.67 kJ?mol。 解: (1) 反应式中,H2氧化为H,将氢电极作为负极放在电池的左边。I2 (s)还原为I,将碘电极作为正极放在电池的右边,并各放上导电用的金属Pt,则电池的书面表达式为
Pt│H2(p?)│HI(aq,a=1)│I2(s)│Pt
??$??1$11H2(g,p?) + I2(s) 22 HI (aq,a=1) ,则 E , E? , ?rGm 和
$
(2) ?rGm??rGm?$?$??GfB$m
?$$ ?2?fGm(H)?2?fGm(I)??fGm(H2)??fGm(I2) ?2?fGm(I)??103.34 kJ?mol
$??1$?rGm103.34 kJ?mol?1??0.5354 V E?E???1zF2?96500 C?mol K??G??103 340?18?exp??rm??exp???1.30?10
?8.314?298??RT??exp(zEF?2?0.5354?96 500?18)?exp???1.30?10 RT8.314?298??或 K (3) 电动势的值不变,因为电动势是电池的性质,与电池反应的写法无关,所以
E(3)?E?0.5354 V
Gibbs 自由能的变化值降低一半,因为反应进度都是1 mol ,但发生反应的物质的量少了一半,即
?rGm(3)?1?rGm??51.67 kJ?mol?1 21212根据平衡常数与Gibbs 自由能变化值的关系,
9??? K(3)?? K?1.30?10?1.14?10????1819.氢-氧燃料电池的电池反应为:H2(g)+
1O2(g)→H2O(l),已知EO|H+,HO?1.229 V
222 (1) 写出对应电池的书面表示式和电极反应。