大学物理化学8电化学课后习题及答案Word格式.docx

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（）

4、电池反应的电动势EMF与指定电池反应计量方程式的书写无关，而电池反应的热力学函数变∆rGm等则与指定电池反应计量方程式的书写有关。

5、锌、银两金属片同时插入HCl水溶液中，所构成的电池是可逆电池。

二、选择题

有一原电池Ag（s）|AgCl（s）|Cl－（a=1）||Cu2+（a=0.01）|Cu（s）。

（1）写出上述原电池的反应式；

（2）计算该原电池在25℃时的电动势EMF；

（3）25℃时，原电池反应的吉布斯函数变（ΔrGm）和标准平衡常数K各为多少？

已知：

E（Cu2+|Cu）=0.3402V，E（AgCl（s）|Ag（s）|Cl－）=0.2223V。

习题5

298.15K下，电池：

Pt（s）|H2（g,p）|HCl[b（HCl）=0.08mol·

kg－1，γ±

=0.809]]|Hg2Cl2（s）|Hg（l）的标准电动势EMF=0.2680V，计算电池电动势及甘汞电极的标准电极电势E（Cl－|Hg2Cl2|Hg）。

习题6

电池Zn（s）|ZnCl2（b=0.555mol·

kg－1）|AgCl（s）|Ag（s），测得25℃时电动势EMF=1.015V。

E（Zn2+|Zn）=－0.763V，E（Cl－|AgCl|Ag）=0.2223V。

（1）写出电极及电池反应（得失电子数为2）；

（2）求上述反应的标准平衡常数K；

（3）求溶液ZnCl2的平均离子活度因子γ±

。

习题7

25℃时，电池Pt（s）|H2（p）|HCl（0.1molkg－1）|AgCl（s）|Ag（s）的电动势为0.3522V，

（1）求反应H2（g,p）+2AgCl（s）=2Ag+2H++2Cl－，在25℃的标准平衡常数。

（已知0.1molkg－1HCl的γ±

=0.798）；

（2）求金属银在1molkg－1HCl溶液中产生H2的平衡压力。

（已知E[Ag（s）|AgCl（s）|Cl]=0.2223V,25℃时1molkg－1HCl的γ±

=0.809）。

习题8

原电池Pt|H2（p）|H2SO4（b=0.01mol·

kg－1）|O2（p）|Pt在298.15K时的EMF=1.229V，液态水的ΔfHm（298K）=－285.84kJ·

mol－1，求该电池电动势的温度系数及273.15K时的电动势（设在此温度范围内ΔrHm为常数）。

1、（×

）2、（×

）3、（×

）4、（√）5、（×

）

1、（C）2、（A）3、（A）

三、填空题

1、0.0535V

2、>

0>

四、综合题

习题1

解

（i）阳极（负极）：

1/2H２（p）→H＋［a（H＋）］＋e-（氧化，失电子）

阴极（正极）：

AgCl（s）+e-→Ag（s）+Cl－［a（Cl－）］（还原，得电子）

电池反应：

1/2H２（p）＋AgCl（s）→Ag（s）+H＋［a（H＋）］＋Cl－［a（Cl－）］

（ii）阳极（负极）：

H２（g，p）+2OH－［a（OH－）］→２H２Ｏ＋２e（氧化，失电子）

1/2O２（g，p）＋H２Ｏ（l）＋2e-→2OH－［a（OH－）］（还原，得电子）

H２（g,p）＋１/２Ｏ２（g,p）→H２Ｏ（l）

习题2

解:

设计方法是将氧化反应的物质作为负极，放在原电池图式的左边；

起还原反应的物质作为正极，放在原电池图式的右边。

（i）在该化学反应中发生氧化反应的是Zn（s），即

Zn（s）→Zn２＋（a）＋２e－

而发生还原反应的是H＋，即2H＋（a）＋２e－→→H２（g）

根据上述规定，此原电池图式为：

Zn（s）｜ZnSO4（aq）‖H２SＯ４（aq）｜H２（g）｜Pt

（ii）该反应中有关元素之价态有变化。

HgO和Hg，PbO和Pb构成的电极均为难溶氧化物电极,且均对OH－离子可逆，可共用一个溶液。

发生氧化反应的是Pb,即Pb（s）+2OH－（a）→PbO（s）+H２Ｏ（l）+2e－发生还原反应的是HgO,即HgO（s）+H２Ｏ（l）＋2e－→Hg（l）+2OH－（a）

Pb（s）｜PbO（s）｜ＯH－（aq）｜HgO（s）｜Hg（l）

（iii）该反应中有关元素的价态无变化。

由产物中有AgI和反应物中有I－来看，对应的电极为Ag（s）｜AgI（s）｜Ｉ－（a），电极反应为Ag（s）+I－（a）═AgI（s）+e。

此电极反应与所给电池反应之差为：

Ag＋（a）＋Ｉ－（a）→AgI

－）Ag+I－→AgI+e－

Ag＋（a）→Ag－e

即所对应的电极为Ag｜Ag＋。

此原电池图式为：

Ag（s）｜AgI（s）｜Ｉ－（a）‖Ag＋（a）｜Ag（s）

习题3

解采用方法（ii）来计算，首先写出左、右两电极的还原反应：

左：

Zn２＋（a=0.1）+2e－→Zn（s）

右：

Cu２＋（a=0.01）+2e－→Cu（s）

由电极反应的能斯特方程有：

由表10-4查得E

（Zn２＋｜Zn）=－0。

7626V，E（Cu２＋｜Cu）=0.3402V，代入已知数据，可算得：

E（左极，还原）＝－0.792V

E（右极，还原）＝0.281V

因此，EＭＦ＝Ｅ（右极，还原）－E（左极，还原）＝0.281V－（－0.792V）＝1.07V

采用方法（i）可算得同样的结果。

习题4

[题解]

（1）电池及电极反应：

2Ag（s）+2Cl－（a=1）==2AgCl（s）+2e－

Cu2+（a=0.01）+2e－==Cu（s）

2Ag+2Cl－（a=1）+Cu2+（a=0.01）==2AgCl（s）+Cu

（2）EMF

（3）ΔrGm=－zFEMF=[－2×

96485×

0.05875]J·

mol－1=－11.337kJ·

mol－1

[导引]（i）写出电池的电极反应和电池反应是该题求解首要步骤，它的正确与否将直接影响下一步的计算，因此必须熟练掌握各类电极及电池反应式的写法。

（ii）能斯特方程是本章的重点内容之一，也是考研试题的热点之一，是必须掌握的内容。

[题解]电极及电池反应：

负极：

H2（g）→2H++2e－

正极：

Hg2Cl2（s）+2e－→2Hg（l）+2Cl－

H2（g）+Hg2Cl2（s）===2HCl+2Hg（l）

=（0.268－0.05916lga（HCl））V

a（HCl）=a±

=（b±

·

γ±

/b）2=（0.08×

0.809）2=4.1887×

10－3

EMF=0.4087V

EMF=E（Cl－|Hg2Cl2|Hg）－E（H+|H2|Pt）

=E（Cl－|Hg2Cl2|Hg）

E（Cl－|Hg2Cl2|Hg）=EMF=0.268V

[导引]解本题的几个关键点是：

（i）正确写出电极反应及电池反应式；

（ii）列出电池反应的能斯特方程；

（iii）知道p（H2）/p=p（H2）/p=1,a[Hg（l）]=1；

（iv）HCl为1－1型电解质，a（HCl）＝a±

2＝（γ±

b/b）2；

（v）应用EMF=E（右，还原）－E（左，还原）；

（vi）E[H+（a=1）|H2（p）]=0。

[题解]

（1）（+）Zn（s）→Zn2+（a）+2e－

（－）2AgCl（s）+2e－→2AgCl（s）+2Cl－

Zn（s）+2AgCl（s）===ZnCl2（b=0.555mol·

kg－1）+2Ag（s）

[导引]应用电池电动势EMF的测定求取电解质的离子平均活度γ±

是电池电动势测定的重要应用之一，也是本章重点内容。

本题的关键是掌握电解质的活度与离子平均活度因子及质量摩尔浓度的关系，即

。

[题解]

（1）

0.3522V

=E－[0.05916lg（0.1×

0.798）2]V

EMF

=0.2223V－0V=0.2223V

lnK=zEMFF/（RT）

=

=17.306

K=3.28×

107

（2）K={[a（H+）]2[a（Cl－）]2}/[p（H2）/p]=（

）4/[p（H2）/p]

即3.28×

107=（1×

0.809）4/[p（H2）/p]

p（H2）=1.32×

10－6kPa

[导引]

本题

（2）的关键是掌握K的表达式，即K={[a（H+）]2[a（Cl－）]2}/[p（H2）/p]]

[题解]电池反应：

H2（p）+（1/2）O2（p）===H2O

（l）

ΔrGm=（－2×

1.229）J·

mol－1=－237160J·

ΔrHm=ΔfHm（H2O,l）=－285840kJ·

=－163.273J·

K－1·

V·

K－1=－8.46×

10－4V·

K－1

=－8.46×

EMF（273.15K）=EMF（298.15K）－8.46×

10－4（273.15－298.15）V=1.250V

[导引]解本题的关键所在是：

应该注意到该电池反应实质是H2O（l），在标准状态下的生成反应，故有ΔrHm=ΔfHm（H2O,l）。