09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1.试将下述化学反应设计成电池:(1)AgCl(s)=Ag+(aAg+)+Cl-(aCl-)(2)AgCl(s)+I-(aI-)=AgI(s)+Cl-(aCl-)(3)H2(pH2)+HgO(s)=Hg(l)+H2O(l)(4)Fe2+(aFe2+)+Ag+(aAg+)=Fe3+(aFe3+)+Ag(s)(5)H2(pH2)+1/2O2(pO2)=H2O(l)(6)Cl2(pCl2)+2I-(aI-)=I2(s)+2Cl-(aCl-)2.298K时下述电池的E为1.228VPt,H2(101.325kPa)|H2SO4(0.01mol/kg)|O2(101.325kPa),Pt已知H2O(l)的生成热为-286.1kJ/mol.试求:(1)该电池的温度系数.(2)该电池在273K时的电动势.该反应热在该温度区间内为常数.3.电池Zn(s)|ZnCl2(0.05mol/kg)|AgCl(s)+Ag(s)的电动势E={1.015-4.92×(T/K-298)}V.试计算在298K当电池有2mol电子的电量输出时,电池反应的ΔrGm,ΔrHm,ΔrSm和此过程的可逆热效应QR.4.一个可逆电动势为1.07V的原电池,在恒温槽中恒温至293K.当此电池短路时(即直接发生化学反应,不作电功),有1000C的电量通过.假定电池中发生的反应与可逆放电时的反应相同,试求以此电池和恒温槽都看作体系时总的熵变化.如果要分别求算恒温槽和电池的熵变化,还需何种数据?5.试为下述反应设计一电池Cd(s)+I2(s)=Cd2+(aCd2+=1.0)+2I-(aI-=1.0)求电池在298K时的,反应的和平衡常数.如将反应写成1/2Cd(s)+1/2I2(s)=1/2Cd2+(aCd2+=1)+I-(aI-=1)再计算,和,以此了解反应方程式的写法对这些数值的影响.6.列式表示下列两组标准电极电势之间的关系.7.试设计一个电池,使其中进行下述反应Fe2+(aFe2+)+Ag+(aAg+)=Ag(s)+Fe3+(aFe3+)(1)写出电池的表示式.(2)计算上述电池反应在298K,反应进度ξ为1mol的平衡常数.(3)如将过量磨细的银粉加到浓度为0.05mol/kg的Fe(NO3)3溶液中,求当反应达平衡后Ag+的浓度为多少?(设活度系数均等于1)8.试设计合适的电池判断在298K时,将金属银插在碱溶液中,在通常的空气中银是否会被氧化?(空气中氧的分压为0.21×101.325kPa).如果在溶液中加入大量的CN-,情况又怎样?已知[Ag(CN)2]-+e--Ag(s)+2CN-=-0.31V9.在298K时,分别用金属Fe和Cd插入下述溶液中,组成电池,是判断何种金属首先被氧化?(1)溶液中含Fe2+和Cd2+离子的浓度都是0.1mol/kg(2)溶液中含Fe2+为0.1mol/kg,而Cd2+为0.0036mol/kg.10.在298K时,试从标准生成吉布斯自由能计算下述电池的电动势Ag(s)+AgCl(s)|NaCl(a=1)|Hg2Cl2(s)+Hg(l)已知AgCl(s)和Hg2Cl2(s)的标准生成吉布斯自由能分别为-109.57和-210.35kJ/mol.11.根据下列在298K和101.325kPa下的数据,计算HgO(s)在该温度时的离解压.(1)下述电池的=0.9265VPt,H2(101.325kPa)|NaOH(a=1)|HgO(s)+Hg(l)(2)H2(101.325kPa)+1/2O2(101.325kPa)=H2O(l)=-285.85kJ*mol-1(3)298K时下列物质的摩尔熵值化合物HgO(s)O2(g)H2O(l)Hg(l)H2(g)/J/(K·mol)73.22205.170.0877.4130.712.298K时,10mol/kg和6mol/kg的HCl水溶液中HCl的分压为560和18.7Pa,试计算下述两电池的电动势的差值.(Pt)H2(101.325kPa)|HCl(10mol/kg)|Cl2(101.325kPa)(Pt)(Pt)H2(101.325kPa)|HCl(6mol/kg)|Cl2(101.325kPa)(Pt)13.在298K时,测得下述电池的E为0.695V,Zn(s)|Zn2+(aZn2+=0.01)|H+(aH+=0.02)|H2(pH2),Pt通入H2(g)时,液面上总压为100.5kPa,这时水的饱和蒸汽压为3.20kPa,并已知液接电势为-0.030V,求Zn电极的(Zn2+,Zn).设氢气为理想气体.14.已知298K时2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)反应的平衡常数为9.7×,这时H2O的饱和蒸汽压为3200Pa,试求298K时下述电池的电动势E.Pt,H2(101.325kPa)|H2SO4(0.01mol/kg)|O2(101.325kPa),Pt(298K时的平衡常数是根据高温下的数据间接求出的.由于氧电极上的电极反应不易达到平衡,不能测出E的精确值,所以可通过上法来计算E值)15.计算298K时下述电池的电动势E,Pb(s)+PbCl2(s)|HCl(0.1mol/kg)|H2(0.1×101.325kPa),Pt已知(Pb2+,Pb)=-0.126V,298K时,PbCl2(s)在水中饱和溶液的浓度为0.039mol/kg.设活度系数均等于1.16.已知298K时下述电池的电动势E=0.372V,Cu(s)|Cu(Ac)2(0.1mol/kg)|AgAc(s)+Ag(s)温度升至308K时,E=0.374V,又知298K时,(Ag+,Ag)=0.799V,(Cu2+,Cu)=0.337V,(1)写出电极反应和电池反应.(2)298K时,当电池可逆地输出2mol电子的电量时,求电池反应的ΔrGm,ΔrHm和ΔrSm,设电动势E随T的变化率有定值.(3)求醋酸银AgAc(s)的溶度积Ksp.(设活度系均为1)17.已知298K时浓度为7.0mol/kg的HCl水溶液里,离子的平均活度系数γ±=4.66,该溶液上方HCl(g)的平衡分压为46.40Pa,电极Cl-(aCl-)|Cl2(pCl2),Pt的标准电极电势为1.3595V,求该温度下,下述反应的平衡常数.2HCl(g,101.325kPa)=Cl2(g,101.325kPa)+H2(g,101.325kPa)设气体为理想气体.18.对下列电池Pt,H2(p1)|HCl(m)|H2(p2),Pt设氢气遵从的状态方程为pVm=RT+ap,式中a=1.48×m3/mol,且与温度,压力无关.当氢气的压力p1=20×101.325kPa,p2=101.325kPa时,(1)写出电极反应和电池反应(2)计算电池在293K时的电动势(3)当电池放电时是吸热还是放热?为什么?(4)若a是温度的函数a=b-a/RT(a,b是常数),当电池输出2mol电子的电量时,试列出下列函数的计算公式:ΔrSm,ΔrHm和最大功Wmax.19.一个原电池是由固态铝电极和固态的Al-Zn合金电极以及熔融的AlCl3-NaCl混合物作电解质形成,当铝在合金电极中的摩尔分数是0.38,电池电动势在653K时为7.43mV,试计算Al(s)在Al-Zn(s)合金中的活度.20.298K时测定下述电池的电动势玻璃电极|缓冲溶液|饱和甘汞电极当所用缓冲溶液的pH=4.00时,测得电池的电动势为0.1120V.若换用另一缓冲溶液重测电动势,得E=0.3865V.试求该缓冲溶液的pH值.当电池中换用pH=2.50的缓冲溶液时,则电池的E将为若干?