八、可逆电池的电动势及其应用
计算 298 K 时,下列电池的 E? 和电池反应通过 1 mol 电子电量时的平衡常数K?。
Cd(s)│Cd2+‖Cu2+│Cu(s)
已知： ?? (Cu2+/Cu) = 0.337 V， ?? (Cd2+/Cd) = -0.403 V 40. 5 分 (4304)
已知 25℃时，
（1） Hg(l) + 0.5O2(g) = HgO(s) ?fG$(298 K) = -58.53 kJ·mol-1 m （2） H2(g,p?)│KOH(aq)│HgO(s)│Hg(l) ?rG$(298 K) = -178.84 kJ·mol-1， m（3）Kw= 1.002×10-14。
根据这些数据求 OH-离子的 ?fG$ 值。 m41. 5 分 (4306)
计算下列反应的平衡常数: Cu(s) + Cl2(g) ＝ CuCl2(aq) 已知 298 K 时，?? (Cl2/Cl-)= 1.3595 V， ?? (Cu2+/Cu) = 0.337 V . 42. 5 分 (4307)
反应 AgCl +
$1?rGm=-828.6 J·mol-1， 试求浓度为 1 mol·kg-1 的 HCl 溶液上面 HCl 的蒸气压。
2H2(g) ─→ Ag + HCl(g) 在 25℃ 时的标准自由能变化
已知 Pt│H2(p?)│HCl(m=1 mol·kg-1)│AgCl│Ag(s) 的电动势 E = 0.23328 V 。 43. 10 分 (4309)
298 K 时,下述电池的 E 为 1.228 V， Pt，H2(p?)│H2SO4(0.01mol·kg-1)│O2(p?),Pt
已知 H2O(l) 的生成热 ?fHm= -286.1 kJ·mol-1，试求：
(1) 该电池的温度系数 (2) 该电池在 273 K 时的电动势，设反应热在该温度区间内为常数。 44. 10 分 (4310)
从饱和韦斯顿电池的电动势与温度的关系式，试求 298 K 时，当有 2 mol 电子的电量通过电池时，反应的 ?rGm，?rHm，?rSm。 E/V = 1.01845 - 4.05×10-5(T/K - 293) - 9.5×10-7(T/K - 293)2 45. 10 分 (4311)
在 273 – 318 K 范围内，下述电池的电动势与温度的关系可由下列公式表示： (1) Cu(s)│Cu2O(s)│NaOH(aq)│HgO(s)│Hg(l) E =｛461.7 - 0.144(T/K - 298) + 0.00014(T/K - 298)2｝mV
$ (2) Pt，H2(p?)│NaOH(aq))│HgO(s)│ Hg(l) E =｛925.65 - 0.2948(T/K - 298) + 0.00049(T/K - 298)2｝mV
已知 H2O(l) 的 ?fHm= -285.85 kJ·mol-1，?fGm= -237.19 kJ·mol-1，试分别计算 HgO（S）
$$$$和 Cu2O（S） 在 298 K 时的 ?fGm和 ?fHm值。 46. 2 分 (4312)
电池 Cu(s)│CuAc2(0.1 mol·kg-1)│AgAc(s),Ag(s)，在 298 K 时，电动势 E = 0.372 V，当温度升至 308 K 时，E = 0.374 V，已知 298 K 时, φ(Ag+,Ag) = 0.800 V，φ(Cu2+,Cu) = 0.340 V,
(A) 写出电极的反应和电池反应
(B) 298 K 时，当电池有 2F 电量流过，这时 ?rGm、?rHm、?rSm 为多少？ (C) 计算醋酸银 AgAc 的溶度积 Ksp 47. 5 分 (4313)
- 800 -
八、可逆电池的电动势及其应用
298 K 时，下述电池的电动势为 4.55×10-2 V , Ag + AgCl(s)│HCl(aq)│Hg2Cl2(s) + Hg(l) 其温度系数 (?E/?Ｔ)p= 3.38×10-4 V·K-1。当有 1 mol电子电量产生时，求电池反应的?rGm、?rHm、?rSm 值。 48. 5 分 (4316)
已知下列电池的 E? (298 K)＝0.223 V, (?E/?T)p＝ -0.65 mV·K-1, Pt│H2(p?)│H+(a=1)‖KCl(a=1)│AgCl(s)│Ag(s) (1) 写出电池反应 (2) 计算与电池反应对应的 ?rG$、?rS$和 ?rH$ mmm49. 10 分 (4317)
-1+- 已知 298 K 时, H2O(l)的?rG$＝ -237.2 kJ·mol, HO(l)解离成H,OH的 2m?rGm＝79.7 kJ·mol-1,
(A) 求下述电池的电动势 Pt│H2(p?)│H+(aq)‖OH-(aq)│O2(p?)│Pt
(B) 若有 2个电子得失的电池反应的?rHm＝-172 kJ·mol-1, 求电池在298 K 时 的温度系数? 50. 10 分 (4318)
燃料电池的电池反应为 : H2(g)＋
12O2(g)─→H2O(l)
已知?? (O2,H+,H2O)＝1.229 V, (A) 写出电池表示式及电极反应 (B) 当H2,O2的压力都为p?时,计算电动势值 (C) 计算电池反应的平衡常数 (D) 计算每摩尔H2(g)所能作出的最大电功 (E) 每小时耗去 10 mol H2(g),计算该电池能输出的最大电流强度 51. 10 分 (4319)
已知 298 K时如下热力学数据 :
2? Pb2+ PbSO4(s) 物质 SO
4?fGm/kJ·mol-1
$ -24.31 -742.0 -811.23
?? (Pb2+,Pb)＝－0.126 V。试求:
(1) ?? (PbSO4,Pb)的值
(2) PbSO4的活度积Kap
(3) PbSO4在含有0.01 mol·kg-1的 SO42- 溶液中的饱和溶液浓度(不考虑活度系数的 影响) 52. 10 分 (4320)
已知 ?? (Fe3+,Fe)＝-0.036 V, ?? (Fe3+,Fe2+)＝0.771V, 试求： (1) ?? (Fe2+, Fe) ; (2) Fe＋2 Fe3+＝3 Fe2+的平衡常数 . 53. 10 分 (4321)
298 K时，下列电池的 E/V＝0.160235＋1.0023×10-3T/K－2.541×10-6(T/K)2, 计算电极上发生 1 mol电子得失时反应的?rGm, ?rSm, ?rHm及?Cp值。
Ag(s)│AgCl(s)│HCl(a=1)│H2(p?)│Pt 54. 15 分 (4322)
- 801 -
八、可逆电池的电动势及其应用
?? 从下列 298.15 K, p?下的数据，求Pt│S2O2,S4O2的电极电势. 36 1 mol Na2S2O3·5H2O溶于大量水中,吸热 46.735 kJ·mol-1; 1 mol Na2S2O3·5H2O溶于过量I3- 的溶液中，吸热28.786 kJ·mol-1; 1 mol I2(s) 溶于过量I- 的溶液中,吸热3.431 kJ·mol-1; (以上均为无限稀释溶液的数据) ?? S2O2 S4O2 I- I2(s) 36 S$/(J·K-1·mol-1) 33.47 146 105.9 116.7 m Pt│I2(s)│I- ??＝－0.534 V 55. 15 分 (4323)
电池 Pt,H2(p?)│NaOH(稀水溶液)│HgO(s)│Hg,Pt 298 K时 E＝0.9261V (A) 写出电极反应及电池反应 (B) 求298 K时电池反应的平衡常数 (C) 已知?fH$(HgO)＝-90.71 kJ·mol-1,?fH$(H2O,l)= -285.84 kJ·mol-1, mm 求 E(308 K) 。 56. 10 分 (4324)
电池 Pt│H2(p?)│H2SO4(0.01 mol·dm-3)│O2(p?)│Pt 298 K时, E＝1.228 V , ?fHm(298 K,H2O(l))＝－286.06 kJ·mol-1
$ (A) 求该电池的(?E/?T)p
(B) 已知273－298 K间, ?rHm为常数, 求273 K时之E 值 。 57 10 分 (4326)
电池 Ag│AgCl(s)│Cl-(a=0.6)│Cl2(p?)│Pt 在298 K 时的电动势 E=1.1365 V, (?E/?T)p＝－5.993×10-4 V·K-1。试求该温度时 AgCl(s) 的标准摩尔熵 Sm和 ?rGm、?rHm各为若
$$$$干?已知同温度时 Ag(s)和Cl2(g)的标准熵分别为 42.55J·K-1·mol-1和223.07J·K-1·mol-1。 58. 10 分 (4327)
韦斯顿标准电池可表示为: Pt│Cd-Hg齐│CdSO4·2
23H2O(s)│CdSO4(饱和液)│Hg2SO4(s)│Hg(l)│Pt , 电池电动势
与温度关系为: E/V＝1.018648－[40.6(T/K-293)＋0.95(T/K-293)2－0.01(T/K-293)3]×10-6 试求: (1) 该电池在 298 K时电动势的温度系数 ； (2) 293 K 时的?rSm和?rHm(设电子得失为 2 mol)； (3) ?rCp,m与 T 的函数关系式 。 59. 5 分 (4328)
氢-氧燃料电池 Pt│H2(p?)│OH-(aq)│O2(p?)│Pt 其反应为 H2(p?)＋
?
$m1H2O(l), 在298 K 时, E＝1.229 V, 已知氢的燃烧热△cH为- 285.83 kJ·mol,计算在 283 K
时上述电池的电动势。设在该温度区间内△cHm与 T无关。 60. 10 分 (4330)
将下列反应设计成可逆电池,并计算 318 K时反应进度为 1 mol的可逆热效应。Cd(s)＋Hg2SO4(s)＝Cd2+(aq)＋2Hg(l)＋SO4(aq) ，已知 E/V＝0.6708－1.02×10-4(T/K－298)－2.4
2?$-1
2O2(p?)─→
×10-6(T/K-298)2 61. 10 分 (4331)
克拉克(Clark)电池的组成及其电动势与温度关系式表示如下:
Zn-Hg齐(含Zn 10％)│ZnSO4·7H2O(s)(饱和液),Hg2SO4(s)(饱和液)│Hg(l)
- 802 -
八、可逆电池的电动势及其应用
E(T)/V＝1.4328－0.00119(T/K-288)－0.000007(T/K-288)2
(1) 写出电极反应与电池反应； (2) 计算 298 K 时的?rHm 。 62. 10 分 (4345)
用电化学的方法计算2MnO4 -+10I -+16H+→5I2+2Mn2++8H2O反应的平衡常数。已知下列两电极的标准电极电势为：
2MnO4 -+16H++10e -→2Mn2++8H2O 5I2+10e -→10I - 63. 15 分 (4348)
已知下列数据： 电极反应 Cu+2e→Cu(s) Cu(NH3)2++e -→Cu+2NH3 反应Cu+Cu2+?+
E1?1.515 V
$
$ E2?0.536 V
E/V 0.35 - 0.11 ? (?E$?T)p/V·K -12+ - 0.0035 0.008 ?-6-1
2Cu的平衡常数Ka=1.7×10，?rHm=119.08 kJ·mol，试求：
⑴ 298 K时，2NH3+Cu+→Cu(NH3)2+的?rGm和?rSm； ⑵ 设计一种电化学方法，验证Cu(NH3)2+的离子组成。 64. 15 分 (4349)
电池 Ag(s)|AgBr(s)|HBr(0.1 kJ·mol-1)|H2(0.01p),Pt，298 K时，E=0.165 V，当电子得失为1mol时，?rHm= - 50.0 kJ·mol-1，电池反应平衡常数K=0.0301，E(Ag+|Ag)=0.800 V，
设活度系数均为1。
(1) 写出电极与电池反应；
(2) 计算298 K时AgBr(s)的Ksp； (3) 求电池反应的可逆反应热QR； (4) 计算电池的温度系数。 65. 10 分 (4350)
在10℃的试验室中，用电池 Pb,PbCl2(s)|KCl(aq)|Hg2Cl2(s),Hg 作为电动势标准：已知E(298 K) = 0.5356 V，计算此电池电动势的温度系数及10℃时的电动势。各物质的S(298 K)为：PbCl2(s)：136 J·mol-1·K-1， Hg(l)： 76 J·mol-1·K-1，
Pb(s)： 65 J·mol-1·K-1， Hg2Cl2(s)：192 J·mol-1·K-1。 66. 2 分 (4390)
求298 K时，电池Pt,H2(p)|aq|O2(p),Pt的电动势，已知?fGm(H2O)= - 237.2 kJ·mol-1。 67. 5 分 (4394)
将Ag(s)插入AgNO3(0.001 mol·kg-1)和NH3·H2O (0.1 mol·kg-1)的混合溶液中形成电极，求该电极的电极电势。已知：E(Ag+|Ag) = 0.799 V，[Ag(NH3)2]+离子的不稳定常数为6×10-8，设活度系数均为1，并可作合理的近似。 68. 5 分 (4396)
将Ag(s)插入AgNO3(0.001 mol·kg-1)与NaCl(0.01 mol·kg-1)的混合溶液中形成电极，试求该电极的电极电势,已知：E(Ag+|Ag) = 0.799 V，AgCl的Ksp=1.7×10-10，设活度系数均为1。 69. 10 分 (4397)
将Ag(s)分别插入：(1) AgNO3(0.001 mol·kg-1)；(2) AgNO3(0.001 mol·kg-1)+NaCl(0.01 mol·kg-1)；(3) AgNO3(0.001 mol·kg-1)+KCN(0.1 mol·kg-1)三组混合溶液中形成电极，请按
- 803 -
???
?
?
?
?
?
?
?
???