物理化学可逆电池总结习题课
物理化学——第9章-可逆电池复习题
ln K zFE /RT 9.1782 K 9.68 103
2 96485 (0.3402 0.2223) 8.314 298.15
计算题
3. 25℃时，电池 Pt|H2(p )|HCl(0.1molkg-1)|AgCl,Ag 的电动势为0.3522V， （1）求反应H2(g)+2AgCl(s)=2Ag+2H++2Cl- ，在25℃的 标准平衡常数。（已知0.1molkg-1 HCl的 =0.798）； （2）求金属银在1molkg-1 HCl溶液中产生H2的平衡压 力。（已知25℃时1molkg-1 HCl的 =0.809）。
概念简答
4、为什么燃料电池的效率比热机高？ 答： 比较极限值：可逆热机和可逆电池。
Tc 根据热力学第二定律，可逆热机的效率为 1 Th
所以热机效率不可能达到100%。然而可逆电池的 能量转化是可逆的，化学能全部转化为电能，效 率为100%。
选择题
1．25℃时电池反应 H2(g) + ½O2(g) = H2O(l) 对应 的电池标准电动势为 E1ϴ，则反应2H2O(l) = 2H2(g) + O2(g) 所对应的电池的标准电动势 E2 ϴ是： （C） (A) E2 ϴ = - 2 E1 ϴ ； (B) E2 ϴ = 2E1 ϴ ； (C) E2 ϴ = - E1 ϴ ； (D) E2 ϴ = E1 ϴ 。 2. 某电池在标准状况下，放电过程中， （B） 当Qr = -200 J 时，其焓变ΔH为： (A) ΔH = -200 J ； (B) ΔH < -200 J ； (C) ΔH = 0 ； (D) ΔH > -200 J 。
(2) 计算该原电池在25℃时的电动势E；
物理化学可逆电池总结习题课PPT文档52页
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢！
Байду номын сангаас
可逆电池习题课
Ag / Ag +
= 0.799V 。
1）设计一可逆电池。 2）求该电池的电动势E。设活度系数都等于 1。 3）求Kap（Ag2SO4）。
Ag2 SO4 (aq) + H 2 ( p ) → 2 Ag(s) + H 2 S 正极 电池反应
H 2 ( p φ ) − 2e → 2 H + (a H + )
电池反应为：Ag2O(s)+H2(g,pθ)→2Ag(s)+H2O(l) E1θ= E1=1.172 V ΔrGmθ (1)= - 2E1θF = -226.2 kJ·mol-1
⑴
H2(p θ)+1/2O2(p θ) → H2O(l, p θ) ↓ ↑ΔG≈0 H2O(g,p θ)→H2O(g,ps)→H2O(l,ps)
5、电池Zn(s)│ZnCl2(m=0.555mol·kg-1)│AgCl(s)│Ag(s) 在 298 K时, E＝1.015 V, 已知(∂E/∂T)p ＝－4.02×10-4 V·K-1, φθ(Zn2+,Zn)＝－0.763 V, φθ(AgCl,Ag,Cl-)＝0.222 V。 • • • • (1) 写出电池反应( 2个电子得失) (2) 求反应的平衡常数 (3) 求ZnCl2的γ± (4) 若该反应在恒压反应釜中进行, 不作其它功, 求 热效应为多少? • (5) 若反应在可逆电池中进行, 热效应为多少?
例题解析
Pt Fe 2+ (aFe 2+ )，Fe3+ (aFe3+ ) Ag + (a Ag + ) Ag ( s ) 电池反应
3、电池：Hg(s)⎢Hg2Br2(s) ⎢Br-(aq) ⎢AgBr(s) ⎢Ag(s)的标准电动 势与温度的关系为E∅/V=0.06804 - 3.12×10-4(T/K-298)。 （1）写出电极反应及电池反应； （2）计算298K时、电池反应的∆rGm∅、∆rSm∅、∆rHm∅； （3） 在298K、100kPa，上述电池反应的反应进度ξ=2mol 时，求电池所作的可逆功。
物理化学第6章可逆电池电动势习题及答案
物理化学第6章可逆电池电动势习题及答案第六章可逆电池电动势6.1本章学习要求1．掌控对称电池、对称电极的类型、电极电势标准态、电动势、nernst公式及其应用领域；2．掌控对称电池热力学，对称电池电动势的测定方法及其在化学、生命体系及土壤体系等领域中的应用领域；3．了解pe、ph?电势图和生化标准电极电势。
6.2内容概述6.2.1可逆电池1.对称电池(reversiblecell)的条件：电池在充任、振动时出现的反应必须为可逆反应；电池充任、振动时的能量切换必须对称，即为通过电池的电流无限小，并无热功转变。
2.对称电极的类型（1）金属电极由金属浸在含有该金属离子的溶液中构成，包括汞齐电极。
如zn电极zn(s)│znso4(aq)电极电势(electrodepotential)φzn/zn=φ?ln（2）气体电极由惰性金属（通常用pt或au为导电体）插入某气体及其离子溶液中构成的电极，如氢电极，pt，h2(p)│h(ah)电极电势φ=φ?ln（3）金属难溶盐电极将金属表面覆盖一薄层该金属的难溶盐，浸入含有该难溶盐的负离子的溶液中构成。
如银?氯化银电极，ag(s)，agcl(s)│cl(acl)电极电势φagcl，ag，cl=φ?lnacl（4）氧化还原电极由惰性金属（如pt片）插入某种元素两种不同氧化态的离子溶液中构成电极，如sn、sn电极，pt(s)│sn(a)，sn(a)电极电势φ=φ?ln3.电池表示法电池的书面表示所采用的规则：负极写在左方，进行氧化反应（是阳极），正极写在右方，进行还原反应（是阴极）；组成电池的物质用化学式表示，并注明电极的状态；气体要注明分压和依附的不活泼金属，温度，所用的电解质溶液的活度等，如不写明，则指298k，p，a=1；用单垂线“│”表示接触界面，用双垂线“u”表示盐桥（saltbridge）；在书写电极和电池反应时必须遵守物料平衡和电荷平衡。
6.2.2电极电势1.标准氢电极（standardhydrogenelectrode）用镀铂黑的铂片插入氢离子活度为1的溶液中，用标准压力的干燥氢气不断冲击到铂电极上所构成的电极，规定其电极电势为零。
苏州大学物理化学考研、期末考试复习-第九章可逆电池的电动势及应用习题及答案
Pb(s)： 65 J·mol-1·K-1，
Hg2Cl2(s)：192 J·mol-1·K-1。
24. 下列电池在 298 K 时， E＝0.450 V, m＝0.0134 mol·kg-1, E＝0.2224 V, 试计算HCl 在该浓度时的γ±。
Pt│H2(p)│HCl(m)│AgCl(s)│Ag(s)
22.
已知电池反应： 2Fe3+ + Sn2+ ＝ 2Fe2+ + Sn4+
(1) 写出电池表达式及电极反应
(2) 已知 φ (Sn4+/Sn2+) = 0.15 V , φ (Fe3+/Fe2+) = 0.771 V
计算该电池在 298 K 时的标准电动势 (3) 计算反应的标准平衡常数
23.
第２页，共６页
19.
化学反应：Ni(s) + 2H2O(l) = Ni(OH)2(s) + H2(g)，可以设计成电池为：
_____________________________________________
三、计算题
20. 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：
由 ∂ΔrG ∂T
= −ΔrS ；
∂E = − ∂ΔrG × 1 = 31 = 1.6×10−4 V ⋅ K−1
∂T
∂T nF 2× 96500
E (283 K) = (0.5356 – 15×1.6×10-4 ) V = 0.5332 V
第５页，共６页
24.
解:电池反应
1 2
H2(g)＋AgCl(s)＝Ag(s)＋H+＋Cl-
物化课件第九章_可逆电池的电动势及其应用
可逆电池必须同时满足上述两个条件。
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2014-3-8
电池Ⅰ
放电：E>V
V
A
充电：加外加电压V>E
V
A
盐桥
Cu
CuSO4
Zn
ZnSO4
Cu
CuSO4
Zn
ZnSO4
Cu极电势高为正 Cu极 Cu2++2e- Cu Zn极 Zn 2e- Zn2+ Cu2++Zn Cu +Zn2+
电池表示式和电池反应的“互译”
由电池反应写电池表示式（设计电池）： 先写出电极反应，确定电极——确定电解质溶液——复核 (1)氧化还原反应
Zn(s)+H2SO4(aq)→H2(p)+ZnSO4(aq) 电池：Zn(s)|ZnSO4(a)||H2SO4 (a)|H2(p),Pt 验证： (-) Zn(s) →Zn2++2e(+) 2H++2e-→H2(p)
返回
2014-3-8
（3）氧化还原反应（没有离子参加）： H2(p)+1/2O2(p)→H2O(l)
H2 (p) -2e- 2H+ (aH+)
1/2O2 (p) +2H+ (aH+) +2e- H2O
Pt |H2 (p) | H+ (aH+) | O2 (p) |Pt H2 (p) +2OH- (aOH－) -2e- 2H2O 1/2O2 (p) +H2O+2e- 2OH- (aOH－)
上一内容 下一内容 回主目录
物理化学第9章可逆电池
第九章 可逆电池本章用化学热力学的观点讨论电极反应的可逆行为。
原电池是将化学能转变为电能的装置，两个电极和电解质溶液是电池最重要的组成部分。
电极电势是本章主要概念之一，它是相对于标准氢电极而言的电势，是一种相对值，即把一个电极与标准氢电极组成一个已消除了液接电势的原电池，其电动势就是给定电极的标准电极电势。
对于一个可逆化学电池，电极两极间的电势差称电池的电动势，可用电池反应的能斯特方程计算。
因为电池电动势与热力学量之间密切相关，所以本章内容是围绕电动势而展开。
一、基本内容(一) m r G ∆=－zFE式中m r G ∆为电池反应的摩尔吉布斯自由能变；z 是电池反应的电子的物质的量；E 为电池的电动势。
此式运用于等温等压的可逆过程，所以E 为可逆电池的电动势。
此式表明，在可逆电池中，化学反应的化学能（m r G ∆）全部转变成了电能z FE 。
该式将化学反应的性质与电池的性质了解起来，是电化学的基本公式之一。
若参与电池反应的所有物质均处于各自的标准态，则上式成为θmr G ∆=－zFE $ 其中E $称为电池的标准电动势，对于指定的电池，E $只是温度的函数。
(二) 电池反应的能斯特公式若电池反应为 aA+bB ＝gG+hHE=E $-zF RT ㏑b Ba A h Hg G a a a a ⋅⋅ 此式表明，电池的电动势取决于参加反应的各物质的状态，它对如何改变电池电动势具有指导的意义，计算时首先要正确写出电池反应式。
(三) 电极反应的能斯特公式若电极反应为 aA+bB+ze -＝gG+hHE=E $-zF RT ㏑b Ba A h Hg G a a a a ⋅⋅p mr T zFT zFE H )E (∂∂+-=∆式中E 和E $分别为该电极的电极电势和标准电极电势。
此式表明，一个电极的电势取决于参与电极还原的各物质的状态。
计算的关键是要正确写出电极上的还原反应。
(四) E =负正E E -，E $=θθ负正E E - 式中E 和E $分别为可逆电池的电动势和标准电动势；正E （θ正E ）和负E （θ负E ）分别为正极和负极的电极电势（标准电极电势）。
(完整版)中南大学物化课后习题答案9章可逆原电池
s e第9章 可逆原电池1．写出下列原电池中各电极反应、电池反应及E 的计算公式。
①② Pt,H 2(101325Pa)｜KOH(a )｜O 2(101325Pa),Pt③④解：(1) 负极 Pb(s)+(a) → PbSO 4(s)+2e正极 Cu 2+() + 2e →Cu(s)电池反应 Pb(s)+SO 4(a) + Cu 2+ (a Cu 2+) ==== PbSO 4(s)+Cu(s)(2) 负极 H 2( p Θ ) -2e → 2H + (a H +)正极 O 2( p Θ ) + H 2O +2e → 2OH -(a OH -)电池反应 H 2(p Θ)+ O 2(p Θ) → H 2O(l)(3) 负极 3H 2(p H2) - 6e → 6H +(aq)正极 Sb O (s) + 6e + 6H +(aq) → 2Sb(s) +3H O(l)电池反应 Sb2O3O(l)+3H2 (p H2) → 2Sb(s) + 3H2(4) 负极 Ag(s) + I -(a I -) → AgI(s) + e正极 AgCl(s) + e → Ag(s) + Cl - (a Cl-)-)电池反应 Agl(s) + I-(a I -) → Ag(s) + Cl - (a Cl2．试将下列化学反应设计成原电池（1）Zn(s) + H2SO4(a1) === ZnSO4(a2) + H2(p H2)；（2）Ni(s) + H2O ==== NiO(s) + H2(p H2)（3）H2(p H2) + O2(p O2) ==== H2O(l)；（4）H2(p H2) + HgO(s) ==== Hg(l) + H2O(l)解：（1）负极 Zn(s) -2e → Zn2+(a2)正极 2H+(a1) + 2e → H2(P H2)电池反应 Zn(s) +2H+(a1) ==== Zn2+(a2)+ H2(p H2)电池符号 Zn(s) | ZnSO4(a2) || H2SO4(a1) | H2(p H2),Pt(2) 负极 Ni(s) + 2OH -→NiO(s) + H2O +2e正极 2H2O + 2e →H2(p H2) +2OH -电极反应 Ni(s) + H2O==== NiO(s) + H2(p H2)电池符号 Ni(s),NiO(s) | KOH(稀) | H2(p H2), Pt（3）负极 H2(p H2) + 2OH -→ 2H2O + 2e正极 2H2O +2e → 2OH - + O2(p O2)电池反应 H2(p H2) + O2(p O2) ==== H2O(l)电池符号 Pt,H2(p H2) | NaOH(稀) | O2(p O2),Pt(4) 负极 H2(p H2) + 2OH -→2H2O +2e正极 HgO(s) + H2O +2e → Hg(l) +2OH -电池反应 H2(p H2) + HgO(s) ==== Hg(l) + H2O(l)电池符号 Pt ,H2(p H2) | KOH(稀) | HgO(s),Hg(l)3．工业上用铁屑加入硫酸铜溶液中以置换铜，试设计原电池；计算该反应在298.15K时的平衡常数，并说明此置换反应进行的完全程度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
0 .0 5 9 ln
HCl
Gm 2 FE
计 算 E ：P t ) H 2 ( P ) | H 2 S O 4 (
m 0 .0 5
0 .3 4
| H g 2 S O 4 .H g
H g 2 SO（ s) H 2 2 H g ( l ) H 2 SO 4 ( m ) 4
E = 甘 汞 （ 饱 和 ） H
H
2 |H
2 |H
= - 0.059P H
E 甘 汞 ( 饱 和 ）+ 0 .0 5 9 P H
PH=
E - 0 .2 4 1 2 0 .0 5 9
(2) 、 玻 璃 电 极 测 电 动 势
( - ) 玻 璃 | P H x| 甘 汞 ( + )
l n . H B r .m H B r / m
4、 求 f G m ( H 2 O )
H 2 1 / 2O 2 H 2O
Gm
Pt | H 2 | H
E
| O2 | Pt
1 .2 3V
O
2 |H
rG m nF E
4
(T / K 2 9 8) V , 计 算 2 9 8 K 电 池 有 2 m o l 电 子
得 失 时 ， 电 池 反 应 的 r G m , r H m , rS m , 及 Q r
电 池 P t|H（ P ） | H C l （ m = 0 .1) | H g 2 C l 2 （ s ）|H g 2 电 动 势 与 温 度 的 关 系 E /V = 0 .0 6 9 4 + 1 .8 8 1 1 0 T / K 2.9 1 0 1、 写 出 当 n=2时 的 电 极 和 电 池 反 应 2 、 计 算 2 9 3 K 反 应 的 r G m , rS m , r H m 及 可 逆 热 效 应
3 6
(T / K )
2
四、电动势的计算
E E
RT nF
ln Q
E
:标准电池电动势E
Q ： 电 池 反 应 的 活 度 商 n： 电 池 反 应 转 移 的 电 子 数
计算电动势必须根据电池反应
列 式 计 算 E 和 r G m、 E
1 、 P t|H（ P ） | H C l （ m = 0 .1 )|C l 2 ( P ) | P t 2
2 2
ln k
nFE RT
3 2 .2 5
k
k 1 .0 1 0
14
测 定 溶 液 的 PH值
H
2 |H
= - 0.059P H
玻 璃 = 玻 璃 - 0 .0 5 9 P H
(1) 、 氢 电 极 测 电 动 势
（ - ） （ P t ） H（ P ） | P H = ？ |甘 汞（ 饱 和（ + ） 2 ）
五、同种物质不同价态的标准电极电势的关系
已 知 1 Fe |Fe； 2 Fe |Fe 求 3 Fe |Fe 1、 写 三 个 电 极 对 应 的 还 原 反 应
3 2 3
3 2 3 2
？
(1 ) F e (2 ) F e (3 ) F e
3e F e 2e Fe e Fe
2
H g | H g 2 | | C l | H g 2 C l2(s) | H g
E = Hg
2 C l2 ( s )
|H g
- H g 2+ | H g
2
ln k
nFE RT
k
k sp
3、 m = 0 . 1 m o l / K g的 H B r溶 液 的
(+ ):C l 2 2 e 2 C l () : H 2 2e 2 H
E E
H 2 C l2 2 H C l
RT 2F
ln
2 |H
2
HCl
H . C l
2
2
E
Cl
2 |C l
H
1 .3 6V
E E
2 A g C l Z n 2 A g Z n C l 2 . ; E 2 9 8 K 1 .0 1 5V ; ( G nFE ; S nF ( E E
K
O
E T
) P 4 .9 2 1 0
4
E T
)P ; H G T S
0 .0 5 9 2
玻 璃 = 玻 璃 - 0 .0 5 9 P H
E x 甘 汞 （ 饱 和 ） 玻 璃 + 0.059P H X
( - ) 玻 璃 | P H S| 甘 汞 ( + )
34题
E S 甘 汞 ( 饱 和 ）- 玻 璃 + 0 .0 5 9 P H S
E X E S = 0.059(P H X P H S )
2
3
G
(3 )= (1 ) - (2 )
G
1
G
2
n 3 F 3 n 1 F 1 n 2 F 2 ） （
2
G
3
G
1
G
n 3 3 n 1 1 n 2 2
五、电动势的应用
1 、 求 f G m ( H 2 O )( l )
规律：右边电对的氧化态和左边电对的还原态的反应
练习
（ P t ） H（ P ） aO H ( )|H g O ( s ) |H g ( l ) |N 2
P b |P b S O 4 ( s ) |C u S O 4
( )
|C u
P b |P b S O 4 ( s ) |C u S O 4
( )
ln k
nFE RT
9 6 5 0 0 0 .0 2 8 .3 1 4 2 9 8
0 .4 5 9
2 、 H g 2 C l 2 ( s ) 的 标 准 活 度 积 k sp
H g 2 C l2(s)
H g 2 2 C l 2
k
2 H g + H g 2 C l2(s) H g 2 2 C l H g
rG m nF E
fG m ( H 2O )
5、 求 水 的 离 子 积 k
H 2 O H
k
OH
H 2 H 2O H
OH
H2
Pt | H 2 | H
|| O H
| H 2 | Pt
E
O H | H H | H 0 .8 2 8V
（ P t ） H（ P ） C l( )|C l 2( P ) | P t |H 2
( - ) 氧 化 ： H 2 -2 e 2 H
(+) 还 原 : Cl2 + 2e 2C l
电池反应： 电极反应的电子转移数相同时相加 H 2 +C l2 2H C l
lg Z n C l
2
1 .0 1 5 E
3 0 .0 5 9 2
lg 0.5 1 5 4
1/ 3
0 .1
E
0.9 1 8 8 V
ln K
nFE RT
K
1 .2 1 0
31
电 池 Z n |Z n C l（ m = 0 .0 5) | A g C l ( s ) | A g 的 电 动 势 2 E = 1 .0 1 5 - 4 .9 2 1 0
7 、 求 HAc 的 电 离 平 衡 常 数
PH值的计算
298K时，在有玻璃电极的电池中，加入pH = 4.00的缓冲 溶液，测得电动势为0.1122V；则当电动势为0.2305时， 溶液的pH为 ； 用下列电池求溶液的PH值，Pt︱H2(pθ)︱H+ (aq)‖参考 电极，该参考电极的电极电势为0.2412V，测得电池电 动势为E，则PH的计算式为 。
2
; （ P t ） O（ P ） |H 2
PbSO 4 2e Pb SO4
2
P b O 2e H 2O P b 2O H
3、 (Pt)Fe |Fe
3
2
Fe
3
e Fe
2
二、掌握电池表达式与电池反应的互译 1、由电池表达式写电池反应
Pt|H 2(P )|HBr(m=0.1)|AgBr|Ag A g B r + 1 / 2 H 2( P ) = A g + H B r ( m = 0 . 1 )
E=E -
RT nF
l n HBr RT nF ln
2
E = AgBr|Ag 2RT nF