发布时间 : 星期五 文章物理化学第7章 电化学参考答案更新完毕开始阅读bbfab54dfe4733687e21aae2
?rSm(b)?nF(
?Eb)p?[2?96500?(?2.948?10?4)] J?mol?1?K?1??56.90 J?mol?1?K?1?T?rHm(b)?[?178.66?298?(-56.90)] kJ?mol?1?-195.62 kJ?mol?1
已知 H2(p)?1O2(p)?H2O(l,p) (c) 2?rGm(c)??fGm(H2O, l)??237.13 kJ?mol?1 ?rHm(c)??fHm(H2O, l)??285.83 kJ?mol?1
(c) – (b)得 Hg(l) +1O2(p)?HgO(s) (d) 2?1?1?fGm(HgO, s)??rGm(d)??rGm(c)??rGm(b) ?[?237.13?(?178.66)] kJ?mol??58.47 kJ?mol?fHm(HgO, s)??rHm(c)??rHm(b) ?[?285.83?(?195.62)] kJ?mol??90.21 kJ?mol1(a)?(d)得 2Cu(s)O2(p)?Cu2O(s) (e)
2?1?1
?fGm(Cu2O, s)??rGm(e)??rGm(a)??rGm(d) ?(?89.11?58.47) kJ?mol??147.58 kJ?mol?fHm(Cu2O, s)??rHm(a)??rHm(d) ?(?97.39?90.21) kJ?mol??187.60 kJ?mol?1?1?1
?1
?5?130. 求算298 K时，Ag-AgCl电极在AgCl溶液中(m1?10mol?kg)及在NaCl溶液中
m2?0.01 mol?kg?1，???0.889，电极电势之差为多少？
解：根据
?(AgCl/Ag)??(AgCl/Ag)?RTlna(Cl?) FRTa2(Cl?)RT0.01?0.889 ????1??2?ln?ln?0.175 V ??5Fa1(Cl)F10?131. 分别写出下列电池的电极反应、电池反应和电动势E的表达式。[设电池可逆的输出 1
θmol 电子的电量，ai?mi/m，活度系数为1，气体为理想气体，a(g)?p/p]
(1) (Pt)H2(g,p)KOH(0.1 mol?kg)O2(g,p)(Pt) (2) (Pt)H2(g,p)H2SO4(0.01 mol?kg)O2(g,p)(Pt) (3) Ag(s)?AgI(s)I(aI?)Ag(aAg?)Ag(s)
???1?1(4) PtSn4+(aSn4?),Sn2?(aSn2?)Tl3?(aTl3?),Tl?(aTl?)Pt (5) Hg(l)?HgO(s)KOH(0.5 mol?kg?1)K(Hg)(am?1) 解：(1) 负极 H2(pH2)?2OH?(aOH?)?2H2O(l)?2e?
1正极 O2(pO2)?H2O(l)?2e??2OH?(aOH?)
21净反应 O2(pO2)?H2(pH2)?H2O(l)
2E?E?RTRT1vBln?aB?E?ln
ppnF2FOHa(2)1/2?2pp222E??OH?,HOO??OH?H?[0.401?(?0.828)] V?1.229 V
(2) 负极 H2(pH2)?2H(aH?)?2e
??1正极 O2(pO2)?2H?(aH?)?2e??H2O(l)
21净反应 O2(pO2)?H2(pH2)?H2O(l)
2E?E?RT1ln
pO21/2pH22F()?pp222E??H?,HOO??H?H?(1.229?0) V?1.229 V
(3) 负极 Ag(s)?I(aI?)?AgI(s)?e
??正极 Ag+(aAg+)?e?? Ag(s) 净反应 Ag+(aAg+)?I?(aI?)?AgI(s)
E?E?RT1 lnFaAg+?aI?E??Ag+Ag??I?AgIAg?[0.7991?(?0.152)] V?0.9511 V
(4) 负极 Sn(aSn2?)? Sn(aSn4?)?2e
2?4??正极 Tl3+(aTl3+)?2e??Tl+(aTl+)
净反应 Sn2?(aSn2?)? Tl3+(aTl3+)?Sn4?(aSn4?)+Tl+(aTl+)
E?E?RTaSn4??aTl+ ln2FaSn2??aTl3+E??Tl3+Tl+??Sn4?Sn2??(1.25?0.15) V?1.10 V
(5) 负极 111Hg(l)?OH?(aOH?)?HgO(s)?H2O(l)?e? 222正极 K+(aK+)?nHg(l)?e??K(Hgn)(am)
11净反应 nHg(l)?K+(aK+)?OH?(aOH?)?HgO(s)?H2O(l)?K(Hgn)(am)
22E?E?amRTln E??K+K(Hg)??OH?HgOHg Fa OH??aK+此题中Hg(l)作为形成钾汞齐的溶剂，其用量不是定值，视钾汞齐的浓度而定。 32. 列式表示下列两种标准电极电势?之间的关系
(1) Fe3+ + 3e- → Fe(s) ， Fe2+ + 2e- → Fe(s) ， Fe3+ + e- → Fe2+
(2) Sn4+ + 4e- → Sn(s) ， Sn2+ + 2e- → Sn(s) ， Sn4+ + 2e- → Sn2+
解：电池反应或电极反应相加减，根据Hess定律，其对应的Gibbs自由能的变化值也是相加减的关系，但是电动势或电极电势是电池自身的性质，不是简单的相加减的关系，要从Gibbs自由能的变化值的关系求得。
3?? (1) (a) Fe?3e?Fe(s), ?rGm(a)??3?aF
(b) Fe2??2e??Fe(s), ?rGm(b)??2?bF (c) Fe3??e??Fe2+, ?rGm(c)???cF
因为 (c)?(a) -(b), 所以 ?rGm(c)??rGm(a)??rGm(b), ??cF??3?aF?(?2?bF), ?c?3?a?2?b 即?Fe3?Fe2??3?Fe3?Fe?2?Fe2?Fe4??(2) (a) Sn?4e?Sn(s), ?rGm(a)??4?aF
(b) Sn2??2e??Sn(s), ?rGm(b)??2?bF (c) Sn4??2e??Sn2+, ?rGm(c)??2?cF
因为 (c)?(a)?(b),所以 ?rGm(c)??rGm(a)??rGm(b), ?2?cF??4?aF?(?2?bF), ?c?2?a??b 即?Sn4?Sn2+?2?Sn4?Sn??Sn2+Sn33. 某电极的电极反应为
?? H2O2?2H?2e?2H2O
试求算298 K时该电极的标准电极电势?。已知水的离子积
Kw? a(H+)?a(OH-)?10-14，电极反应为 O2 + 2H+ + 2e- → H2O2的电极和氧电极的标准
电极电势分别为0.680和0.401。
解：电极电势不是容量性质，不像?H和?G那样具有简单的加和性。但电极电势和相应电极反应的?G有定量关系，因此可以通过电极反应?G的加和来求电极电势。
(1) O2+2H++2e-?H2O2 ?G(1)??2F?(1)??2F?(0.680) (2) O2+2H2O?4e??4OH? ?G(2)??4F?(2)??4F?(0.401) (3) H++OH??H2O ?G(3)?RTlnKw (4) H2O2+2H++2e-?2H2O ?G(4)??2F?(4)
(4)?(2)?4?(3)?(1)
?G(4)??G(2)?4??G(3)??G(1)?2F?(4)??4F?(2)?4RTlnKw?2F?(1)
?(4)?2?(2)?RTlnKw??(1) F ?(2?0.401?0.0257?2?ln10?14?0.680) V?1.778 V34. 写出下列浓差电池的电池反应，并计算在298 K时的电动势。
(1) (Pt)H2(2?p)H?(aH??1)H2(p)(Pt)
'(2) (Pt)H2(p)H?(aH??0.01)H?(aH??0.1)H2(p)(Pt)
(3) (Pt)Cl2(p)Cl?(aCl??1)Cl2(2?p)(Pt)
'(4) (Pt)Cl2(p)Cl?(aCl??0.1)Cl?(aCl??0.01)Cl2(p)(Pt)
(5) Zn(s)Zn2?'(aZn2??0.004)Zn2?(aZn2+?0.02)Zn(s)
2-2?(6) Pb(s)?PbSO4(s)SO4(a?0.01)SO4(a'?0.001)PbSO4(s)?Pb(s) 解：浓差电池的正﹑负极不相同，所以电池的标准电动势不为零。
(1) 负极 H2(200 kPa)?2H(aH?)?2e
+?正极 2H+(aH?)?2e??H2(100 kPa)