第九章 可逆电池的电动势及其应用习题答案
09 第九章 可逆电池的电动势及其应用
（一）可逆电池与不可逆电池
2. 可逆电极
⑴第一类电极
金属与其阳离子组成的电极 氢电极 氧电极 气体电极 卤素电极 汞齐电极
⑵第二类电极
金属-难溶盐及其阴离子组成的电极 金属-氧化物电极
⑶第三类电极
氧化-还原电极
第一类电极及其反应
电极
Mz+(a+)|M(s) H+ (a+)|H2(p),Pt
电极反应
Pt, H2 ( p ) | H2 SO4 (aq) | Au2O3 (s) Au(s)
又知H2O(g)的
D f Gm 228.6kJ mol
1
，该温度下，水的饱和蒸气压为3167Pa，求在298K时氧 气的逸度等于多少，才能使Au2O3与Au呈平衡？
考研真题
根据25℃时下列反应的标准电极电势： （1）Fe2+ + 2e- → Fe（s），ϕ1θ = -0.439 V （2）Fe3+ + e- → Fe2+，ϕ2θ = 0.770 V 可得Fe3+ + 3e- → Fe（s）所对应的标准电极电势 ϕ3θ = （A）0.331V； （B）-0.036V； （C）0.036V； （D）-0.331V。
二、 计算题
例1 25℃及1Pθ下，将一可逆电池短路，使有96500库 仑的电量通过电池，此时放出的热量恰为该电池可逆 操作时所吸入的热量的 43 倍。在 25℃及 1Pθ 下，该电
池的电动势的温度系数是 0.00014V·K-1 ，试求此电池
在25℃及1Pθ下的Qr、 DH 、D S 、 D G 、E ？
E Dr H m d dT 2 T zFT
可逆电池的电动势及其应用
第九章 可逆电池的电动势及其应用【复习题】【1】可逆电极有哪些主要类型？每种类型试举一例，并写出该电极的还原反应，对于气体电极和氧化还原电极在书写电极表示式时应注意什么问题？【答】可逆电极主要有三类：A.第一类电极：由金属浸在含有该金属离子的溶液中组成。
如锌电极 22()|()Zn Zn a Zn s ++ 22()2()Zn Zn a e Zn s ++-+→ 222,,1ln2Zn Zn Zn ZnZn RT F a θϕϕ+++=- 属于第一类电极的除了金属电极外，还有气体电极（比如氢电极、氧电极和卤素电极）和汞齐电极等。
B. 第二类电极：包括难溶盐电极和难溶氧化物电极难溶盐电极：由金属表面覆盖一薄层该金属的难溶盐，然后浸在含有该难溶盐的负离子的溶液中组成。
例如甘汞电极 ()|()|(Cl Cl a AgCl s Ag s -- ()()()Cl AgCl s e Ag s Cl a ---+=+ ln Cl RTa Fθϕϕ-=-难溶氧化物电极：由金属表面覆盖一薄层该金属的难溶氧化物，然后浸在含有H +或OH -离子的溶液中组成。
例如汞-氧化汞电极()()|Hg s HgO s H OH +--或（a ）2()2()2()HgO s H O e Hg s OH a --++=+ ln RTa Fθϕϕ=-C.第三类电极：叫氧化还原电极。
由惰性金属（如铂片）插入含有某种离子的不同氧化态溶液中构成的电极。
例如3232(),()|()Fe Fe Fe a Fe a Pt s ++++3212()()Fe a e Fe a +-++→ 32321,,2ln Fe Fe Fe Fe a RT F a θϕϕ++++=- 对于气体电极和氧化还原电极在书写电极表示式时应注意：要有惰性金属作为导体，惰性金属只传导电子，不发生化学变化。
【2】什么叫电池的电动势？用伏特表测得的电池的端电压与电池的电动势是否相同？为何在测电动势时要用对消法？【答】（1）电池的电动势是原电池组成相间的各界面上所产生的电势差的代数和。
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
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24.
解:电池反应
1 2
H2(g)＋AgCl(s)＝Ag(s)＋H+＋Cl-
可逆电池的电动势及其应用习题
第九章可逆电池的电动势及其应用习题一、选择题1．某电池的电池反应可写成:（1）H2 (g)+21O2(g)→ H2O(l) （2）2H2(g)+ O2(g)→ 2H2O(l)相应的电动势和化学反应平衡常数分别用E1，E2和K1，K2表示，则（A）E1=E2K1=K2（B）E1≠E2K1=K2（C）E1=E2K1≠K2（D）E1≠E2K1≠K22．通过电动势的测定，可以求难溶盐的活度积。
欲测AgCl(s)的活度积KSP，应设计的电池是：（A）Ag|AgCl(s)|HCl(aq)|Cl2(g,pθ)|Pt（B）Pt| Cl2 (g,pθ)| HCl(aq)||AgNO3(aq)|Ag（C）Ag |AgNO3(aq)| HCl(aq)|AgCl(s)|Ag（D）Ag|AgCl(s)| HCl(aq)||AgNO3(aq)|Ag3．下列电池中，电动势E与Cl-的浓度无关的是（A）Ag|AgCl(s)|KCl(aq)| Cl2(g,100kPa)| Pt（B）Ag|Ag+(aq)|| Cl- (aq)| Cl2(g,100kPa)| Pt （C）Ag|Ag+(aq)|| Cl- (aq)| AgCl(s) |Ag（D）Ag|AgCl(s) |KCl(aq)|Hg2Cl2(s)|Hg4．在电池Pt| H2 (g,pθ)| HCl （1mol·kg-1）||CuSO4（0.01 mol·kg-1）|Cu 的阴极中加入下面四种溶液，使电池电动势增大的是（A）0.1 mol·kg-1CuSO4 （B）0.1 mol·kg-1Na2SO4（C）0.1 mol·kg-1Na2S （D）0.1 mol·kg-1氨水5．298K时，电池Zn|ZnCl2(m=0.5mol·kg-1)|AgCl(s)-Ag的电动势E=1.015V，其温度系数为-4.92×10-3V·K-1，若电池以可逆方式输出2法拉第的电量，则电池反应的Δr Hm(单位：kJ·mol-1)应为（A）–196 （B）–95 （C）224 （D）–224 6．在298K时，为了测定待测液的pH值而组成电池：Pt，H2(pø)|pH(x)溶液|甘汞电极已知φø (甘汞)=0.3356V ，测得电池的电动势E=0.7940V ，则溶液的pH 为： （A ）7.00 （B ）8.00 （C ）7.75 （D ）7.45 7．有一电池，已知298K 时电动势的温度系数小于零，则该电池反应的Δr H m ： （A ）>0 （B ）<0 （C ）=0 （D ）难于判断 8．电池在恒温、 恒压及可逆情况下放电，则其与环境的热交换为： (A) ∆r H (B) T ∆r S(C) 一定为零 (D) 与∆r H 与T ∆r S 均无关 9．用铜电极电解 0.1mol ·kg -1的 CuCl 2水溶液，阳极上的反应为： (A) 2Cl- ─→ Cl 2+ 2e - (B) Cu ─→ Cu 2++ 2e - (C) Cu ─→ Cu ++ e - (D) 2OH - ─→ H 2O + 12O 2+ 2e - 10．当电池的电压小于它的开路电动势时，则表示电池在：(A) 放电 (B) 充电 (C) 没有工作 (D) 交替地充放电 11．298 K 、0.1 mol ·dm-3的 HCl 溶液中，氢电极的热力学电势为 -0.06 V ，电解此溶液 时，氢在铜电极上的析出电势φ(H 2) 为：(A) 大于 -0.06 V (B) 等于 -0.06 V (C) 小于 -0.06 V （D) 不能判定12．若在CuSO 4溶液中插入两个铜电极进行电解,不加以搅拌，则会出现: (1) CuSO 4在阳极区浓度大于阴极区的浓度 (2) CuSO 4在阳极区浓度大于电解前溶液的浓度 (3) CuSO 4在阳极区浓度小于阴极区的浓度 (4) CuSO 4在阳极区的浓度小于电解前溶液中的浓度 其中正确的说法是:(A) (1)(2) (B) (1)(4) (C) (2)(3) (D) (3)(4) 13．如阳极析出 22.4 升标准状况下的O 2（电流效率100% ）通过电解池的电量一定是：（A) 1F (B) 2F (C) 3F (D) 4F 14．已知反应H 2(g) + ½O 2(g)—→H 2O(l) 的m r G ∆= -237.19 kJ ·mol -1，则在25℃时极稀硫酸的分解电压(V)为：(A)2.458 (B)1.229 (C) > 2.458 (D) > 1.229 15．在阴极极化曲线测定的实验装置中都配有鲁金毛细管，它的主要作用是:(A) 当作盐桥 (B) 降低溶液的欧姆电势降(C) 降低活化超电势 (D) 增大测量电路的电阻值16．测定溶液的电导是以溶液中通过电流时所表现的电阻大小来进行换算的。
第九章可逆电池的电动势及其应用
第九章可逆电池的电动势及其应用第九章可逆电池的电动势及其应用试卷一1．下列电池中，哪个电池的电动势与Cl-离子的活度无关？(A) Zn│ZnCl2(aq)│Cl2(g)│Pt(B) Zn│ZnCl2(aq)‖KCl(aq)│AgCl(s)│Ag(C) Ag│AgCl(s)│KCl(aq)│Cl2(g)│Pt(D) Hg│Hg2Cl2(s)│KCl(aq)‖AgNO3(aq)│Ag2．下列对原电池的描述哪个是不准确的：(A) 在阳极上发生氧化反应(B) 电池内部由离子输送电荷(C) 在电池外线路上电子从阴极流向阳极(D) 当电动势为正值时电池反应是自发的3．用补偿法（对消法）测定可逆电池的电动势时，主要为了：(A) 消除电极上的副反应(B) 减少标准电池的损耗(C) 在可逆情况下测定电池电动势(D) 简便易行4．用对消法测定由电极Ag(s)│AgNO3(aq) 与电极Ag,AgCl(s)│KCl(aq) 组成的电池的电动势,下列哪一项是不能采用的?(A) 标准电池(B) 电位计(C) 直流检流计(D) 饱和KCl盐桥5．若算得电池反应的电池电动势为负值时，表示此电池反应是：(A) 正向进行(B) 逆向进行(C) 不可能进行(D) 反应方向不确定6．电池电动势与温度的关系为：298 K 时，电池可逆放电，则：(A) Q > 0 (B) Q < 0 (C) Q = 0 (D) 不能确定7．25℃时，φ(Fe3+,Fe2+) = 0.771 V，φ(Sn4+,Sn2+) = 0.150V，反应的为：(A) -268.7 kJ/mol (B) -177.8 kJ/mol(C) -119.9 kJ/mol (D) 119.9 kJ/mol8．某燃料电池的反应为：H2(g)＋O2(g) ---> H2O(g) 在400 K 时的Δr H m和Δr S m分别为-251.6 kJ/mol和-50 J/(K·mol),则该电池的电动势为：(A) 1.2 V (B) 2.4 V (C) 1.4 V (D) 2.8 V9．某电池在等温、等压、可逆情况下放电,其热效应为Q R, 则：(A) Q R＝0 (B) Q R＝ΔH(C)Q R＝TΔS(D) Q R＝ΔU10．金属与溶液间电势差的大小和符号主要取决于：(A) 金属的表面性质(B) 溶液中金属离子的浓度(C) 金属与溶液的接触面积(D) 金属的本性和溶液中原有的金属离子浓度11．Li - Cl2电池结构如下：Li│LiCl（(饱和液)有机溶剂）│Cl2(p)│Pt 已知[LiCl(s)] = -384 kJ/mol，则该电池的电动势值E 为：(A) 1 V (B) 2 V (C) 3 V (D) 4 V12．有两个电池，电动势分别为E1和E2：H2(p)│KOH(0.1 mol/kg)│O2(p) E1H2(p)│H2SO4(0.0l mol／kg)│O2(p) E2比较其电动势大小：(A) E1< E2(B) E1> E2(C) E1= E2(D) 不能确定13．已知：(1) Cu│Cu2+(a2)‖Cu2+(a1)│Cu 电动势为E1(2) Pt│Cu2+(a2),Cu+(a')‖Cu2+(a1),Cu+(a')│Pt 电动势为E2，则：(A) E1=E2(B) E1= 2 E2(C) E1= E2(D) E1≥ E214．在298 K将两个Zn(s)极分别浸入Zn2+离子活度为0.02和0.2的溶液中, 这样组成的浓差电池的电动势为：(A) 0.059 V (B) 0.0295 V (C) -0.059 V (D) (0.059lg0.004) V15．电池Pb(Hg)(a1)│Pb2+(aq)│Pb(Hg)(a2) 要使电动势E>0, 则两个汞齐活度关系为：(A) a1>a2(B) a1=a2(C) a1<a2(d)a1与a2可取任意值< p="">16．关于液体接界电势Ej, 正确的说法是：(A) 只有电流通过时才有Ej存在(B) 只有无电流通过电池时才有Ej(C) 只有种类不同的电解质溶液接界时才有Ej(D) 无论电池中有无电流通过, 只要有液体接界存在, Ej总是存在17．测定溶液的pH 值的最常用的指示电极为玻璃电极, 它是：(A) 第一类电极(B) 第二类电极(C) 氧化还原电极(D) 氢离子选择性电极18．已知298 K 时，φ(Ag+,Ag)＝0.799 V, 下列电池的E为0.627 V .Pt, H2│H2SO4(aq)│Ag2SO4(s)│Ag(s) 则Ag2SO4的活度积为：(A) 3.8×(B) 1.2×(C) 2.98×(D) 1.52×19．通过电动势的测定，可以求难溶盐的活度积，今欲求AgCl 的活度积，则应设计的电池为：(A) Ag│AgCl│HCl(aq)‖Cl2(p)│Pt(B) Pt│Cl2│HCl(aq)‖AgNO3(aq)│Ag(C) Ag│AgNO3(aq)‖HCl(aq)│AgCl│Ag(D) Ag│AgCl│HCl(aq)‖AgCl│Ag20．电池(1) Ag(s)│AgNO3(a1)‖AgNO3(a2)│Ag(s) 电动势为E1电池(2) Ag(s)│AgNO3(a1)┆AgNO3(a2)│Ag(s) 电动势为E2，其液接电势为E J。
(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。
中南大学物化课后习题标准答案-9--章-可逆原电池
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旳计算公式.②Pt,H 2(101325Pa) | KOH@) I Q(101325Pa),Pt④I ：I ：l ・」：-:解：⑴负极Pb(s)+「(a-；J —PbSQ4(s)+2e............................................... .正极Cu2+(-丄'')+ 2e —Cu(s)2+电池反应Pb(s)+SQ4(aEM) + Cu (a C2+) ==== PbSO4(s)+Cu(s)⑵负极比(p® ) -2e —2H+ (a H+)正极Q( p® ) + H 2O +2e —2OH -(a OH -).. ........ — ..... —.... ......... .... ... 电池反应H2(p®) + O(l)O2( P®) —H2(3)负极3H2( P H2)- 6e —6H+(aq)正极Sb2Q(s) + 6e + 6H +(aq) —2Sb(s) +3H 20(1)............................................... 电池反应Sb2O3 +3H2 ( P H2)—2Sb(s) + 3H 20(1)⑷负极Ag(s) + I -(a i-) —AgI(s) + e_______________________________________________ 正极AgCI(s) + e —Ag(s) + Cl ( a ci-)电池反应Agl(s) + I -(a i-) —Ag(s) + Cl - ( a。
-)2. iJ：将下勿化学反应陵计成目电池(1) Zn(s) + H 2SQ(a": ===ZnSO4( ◎) + H2( P H2)(2) Ni(s) + H 2Q ==== NiQ(s) + H 2( P H2)(3) H2 (P H2) + Q( P Q2)= :===H 2OQ);(4)H2(P H2)+ HgQ(s)== ==Hg(l) + H 20(1)( 1)负极Zn (s) -2e2+ —Zn正极2H+( a i) + 2e —H2(P H2)----------------------------------------------- 电池反应Zn(s) +2H +(a i) ====Zn2+(a2)+ H 2( P H2)电池符号Zn(s) | ZnSO 4( a?) || H 2SO( a) | H 2( p H》,Pt(2) 负极Ni(s) + 20H -—NiO(s) + H 2O +2e正极2H2O + 2e —H2(P H2)+20H -.............................................. .电极反应Ni(s) + H 20 ==== NiO(s) + H 2伽)电池符号Ni(s),NiO(s) | KOH( 稀)| H 2(P H2), Pt(3) 负极H2(P H2) + 2OH -—2H2O + 2e正极2H2O +2e —2OH- + Q(p°2).............................................. 电池反应H 2( P H2)+ Q( P O2) ==== H2OQ)电池符号Pt,H 2伽)| NaOH(稀)| O 2(p°2>,Pt(4) 负极H2(P H2) + 2OH -—2HO +2e正极HgO(s) + H 2O +2e —Hg(l) +2OH ----------------------------------------------- 电池反应H2(P H2)+ HgO(s) ==== Hg(l) + H 2。
可逆电池的电动势及其应用
【8】有哪些求算标准电动势 的方法？在公式 中， 是否是电池反应达平衡时的电动势？ 是否是电池中各物都处于标准态时的平衡常数？
【答】（1）求算标准电动势 的方法有
A. 法B. 法C. 法
（2）在公式 中， 不是电池反应达平衡时的电动势，是该电池各物都处于标准态时，电池的电动势。
若反应式中各物质的化学计量减半，则 不变
【10】298K时，已知如下三个电池的反应及标准还原电极电势，如将电极（1）与电极（3）和（2）与（3）分别组成自发电池（设活度均为1），请写出电池的书面表示式；写出电池反应式并计算电池的标准电动势。
（1）
（2）
（3）
【解】将（1）与（3）组成自发电池时，必须E大于0，即 >
【解】
=-2×[1.01845-4.05×10-5（298.15-293.15）-9.5×10-7（298.15-293.15）2] ×96500
=-196.5kJ·mol-1
=2×96500×[-4.05×10-5-2×9.5×10-7（298.15-293.15）]
=-9.65J·K-1·mol-1
根据 和 得：
（5）稀的HCl水溶液中，HCl的平均活度因子 ；
设计电池：
测定298K下的电动势E，
根据
其中 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） 的标准摩尔生成焓 和分解压；
设计电池：
测定298K和303K下的电动势E1和E2，
根据 和 得：
根据 和查表求得
=-196.5×103+298.15×-9.65