大學(xué)物理化學(xué)8-電化學(xué)課后習(xí)題及答案

1、電化學(xué)課后習(xí)題、是非題以下各題中的表達(dá)是否正確？正確的在題后括號(hào)內(nèi)畫(huà)“V，錯(cuò)誤的畫(huà)“X：1、用能斯特公式算得電池的電動(dòng)勢(shì)為負(fù)值，表示此電池反響的方向是朝正向進(jìn)行。 2、電池 Zn (s)| ZnCl 2(b=0.002 mol kg 1,=1.0) | AgCI(s) | Ag(s)，其反響為:2AgCI(s)+Zn(s)=2Ag(s)+ ZnCI 2(b=0.002 mol kg 1,=1.0)所以，其電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算公式為：Emf=EmfRT Ina(ZnCl2) =Emf-RT x 1.0)()。2F2F3、 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)的數(shù)據(jù)就是每個(gè)電極雙電層的電勢(shì)差。4、 電池反響的電動(dòng)勢(shì)Emf與指定電

2、池反響計(jì)量方程式的書(shū)寫(xiě)無(wú)關(guān)，而電池反響的熱力 學(xué)函數(shù)變r(jià)Gm等那么與指定電池反響計(jì)量方程式的書(shū)寫(xiě)有關(guān)。5、 鋅、銀兩金屬片同時(shí)插入HCl水溶液中，所構(gòu)成的電池是可逆電池。二、選擇題選擇正確答案的編號(hào)，填在各題之后的括號(hào)內(nèi)：1、 原電池在定溫定壓可逆的條件下放電時(shí)，其在過(guò)程中與環(huán)境交換的熱量為：。(A) rHm；(B)零；(C)T rSm；(D) rGm。2、電池 Hg(l) | Zn (a | Zn SO4(a2)| Zn (a3) | Hg(l)的電動(dòng)勢(shì)： 丨。(A)僅與a1, a3有關(guān)，與a2無(wú)關(guān)；(B)僅與a1, a2有關(guān)，與a3無(wú)關(guān)；(C)僅與 a2, a3有關(guān)，與 a1無(wú)關(guān)；(D)與

3、a1, a2, a3均無(wú)關(guān)。3、在 25C時(shí)，電池 Pb(Hg)(a1)|Pb(NO3)2(aq)|Pb(Hg) (a2)中 a1 a2,那么其電動(dòng)勢(shì) E：。(A) 0；(B) 0；(C)=0 ；(D)無(wú)法確定三、填空題在以下各小題中的 處填上答案：1、 Ag(s)|AgNO 3 b1=0.01 mol kg 1, 1| AgNO3 b2=0.01 mol kg 1, 2 |Ag(s)在25C時(shí)的電動(dòng)勢(shì)Emf=。2、假設(shè)某電池反響電動(dòng)勢(shì)的溫度系數(shù)(占尹)p 0，那么該電池可逆放電時(shí)的反響熱QrrSm。選擇填入 0,0,或=0四、綜合題習(xí)題1寫(xiě)出以下原電池的電極反響和電池反響：(i) Pt 1

4、H 2p 丨丨 HCl(a) 1 AgCl(s) | Ag(s)(ii) Pt | H 2 p| NaOH(a) | O2(p ) | Pt習(xí)題2將以下化學(xué)反響設(shè)計(jì)成原電池，并以電池圖式表示:(i) Z n(s) + H 2 SO4 aq)H 2 (p)+Z nSO4 aq)(ii) Pb(s)+HgO(s)Hg(l)+PbO(s)(iii) Ag + a+1 aAgI(s)習(xí)題3計(jì)算化學(xué)電池：Zn(s) | Zn2+| Cu2+a| Cu(s)在25C時(shí)的電動(dòng)勢(shì)。習(xí)題4有一原電池 Ag (s) | AgCl(s) | Cl a=1|Cu2+ a| Cu(s)。1寫(xiě)出上述原電池的反響式；2計(jì)算

5、該原電池在 25C時(shí)的電動(dòng)勢(shì)Emf ；325C時(shí)，原電池反響的吉布斯函數(shù)變 rG m和標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) K各為多少？：E (Cu2+, E (AgCl (s) |Ag (s) |Cl ) =0.2223 V。習(xí)題5下，電池：Pt (s)| H2(g , p ) | HCl b(HCl) =0.08 mol kg 1, ±=0.809 | Hg 2CI2G) | Hg(l) 的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì) Emf = 0.2680 V，計(jì)算電池電動(dòng)勢(shì)及甘汞電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)E (Cl |Hg2Cl2|Hg)。習(xí)題6電池 Zn(s)|ZnCl2(b=0.555 mol kg1)|AgCI(s)|Ag(s)，測(cè)

6、得 25C時(shí)電動(dòng)勢(shì) Emf。：E (Zn2+|Zn) = , E (Cl |AgCl|Ag) = 0.2223 V。寫(xiě)出電極及電池反響得失電子數(shù)為 求上述反響的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) K ;求溶液ZnCl 2的平均離子活度因子123習(xí)題725C時(shí)，電池2；Pt(s)|H2(p )|HCl(0.1molkg 1)|AgCI(s)|Ag(s)的電動(dòng)勢(shì)為,的2求金屬銀在1mol kg 1 HCl溶液中產(chǎn)生H2的平衡壓力。1求反響 出© p )+2AgCl(s)=2Ag+2H +2Cl ，在25 C的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。 0.1mol kg 1 HClE Ag(s)|AgCl(s)|Cl=0.2223V ,

7、 25C時(shí) 1mol kg 1 HCl 的 -。 習(xí)題8原電池 Pt | H2(p ) | H2SO4(b=0.01mol kg 1) | O2(p ) | Pt在時(shí)的 Emf=1.229 V，液態(tài)水的 fH m (298K) = 285.84 kJ mol 1,求該電池電動(dòng)勢(shì)的溫度系數(shù)及時(shí)的電動(dòng)勢(shì)設(shè)在此溫度范圍內(nèi)厶rHm為常數(shù)。電化學(xué)課后習(xí)題一、是非題1、(X ) 2、( X ) 3、(X ) 4、(V) 5、(X )二、選擇題1、 C2、 A3、 A三、填空題1、0.0535 V2、 >0_0四、綜合題習(xí)題1解(i) 陽(yáng)極(負(fù)極)：1/2H2p宀H+ aH + e-(氧化，失電子)陰

8、極(正極)：AgCI(s)+e Ag(s)+CI:aC復(fù)原，得電子 電池反響：1/2H 2p+ AgCl(s) t Ag(s)+H + : a(H +):+ c a(C):(ii) 陽(yáng)極(負(fù)極):H 2 (g, p )+2OH a(OH)mo+2 e (氧化，失電子)陰極(正極)：1/202 (g, p)+ H 20 (l) + 2e-2OH : a(OH)復(fù)原，得電子 電池反響：H 2 g, p+1 /2O 2g, pH 2 O (l)習(xí)題2解:設(shè)計(jì)方法是將氧化反響的物質(zhì)作為負(fù)極，放在原電池圖式的左邊；起復(fù)原反響的物 質(zhì)作為正極，放在原電池圖式的右邊。(i) 在該化學(xué)反響中發(fā)生氧化反響的是Z

9、n( s)，即2+ Zn(s)tZn (a)+2 e而發(fā)生復(fù)原反響的是 H十，即2H +(a) +2 eh 2 (g)根據(jù)上述規(guī)定，此原電池圖式為：Zn(s) I ZnSO4 aq| H 2SO 4 aq| H 2(g) | Pt(ii) 該反響中有關(guān)元素之價(jià)態(tài)有變化。HgO和Hg, PbO和Pb構(gòu)成的電極均為難溶氧化物電極，且均對(duì)OH 離子可逆，可共用一個(gè)溶液。發(fā)生氧化反響的是Pb,即Pb(s)+2OH tPbO(s)+H 20 (l)+2e 發(fā)生復(fù)原反響的是 HgO,即 HgO(s)+H 2 O (l) + 2 et Hg(l)+2OH (a)根據(jù)上述規(guī)定，此原電池圖式為：Pb(s) |

10、PbO(s) | O H aq| HgO(s) | Hg(l)(iii) 該反響中有關(guān)元素的價(jià)態(tài)無(wú)變化。由產(chǎn)物中有AgI和反響物中有來(lái)看，對(duì)應(yīng)的電極為Ag(s)丨Agl(s)丨1 (a),電極反響為Ag(s)+I (a) AgI(s)+e。此電極反響與所給電池反響 之差為：+ Ag (a) +1(a) tAgIAg+I t AgI+e Ag + (a) t Ag e即所對(duì)應(yīng)的電極為 Ag | Ag +。此原電池圖式為：Ag(s) | AgI(s) |I (a) II Ag (a) | Ag(s)習(xí)題3解 采用方法(ii)來(lái)計(jì)算，首先寫(xiě)出左、右兩電極的復(fù)原反響：左: Zn2+a+2etzn(s)

11、右：Cu2+a+2eTCu(s)由電極反響的能斯特方程有：E(左極，復(fù)原)E (Zn2 |Zn) RTlnZFa(Zn2 )E(右極，復(fù)原)E (Cu2 Cu) 巴In1ZF a(Cu2 )由表 10-4查得 E Zn2+ | Zn= 0。7626V , E Cu 2+ | Cu=0.3402V，代入數(shù)據(jù), 可算得：E(左極，復(fù)原)E(右極，復(fù)原)因此，Emf= E右極，復(fù)原E(左極，復(fù)原)習(xí)題4題解采用方法(i)可算得同樣的結(jié)果。1電池及電極反響：2Ag(s) + 2Cl (a=1)= 2AgCI(s) + 2eCu2+(a=0.01)+2e= Cu(s)2Ag+2Cl (a=1) + Cu

12、 2+(a=0.01)= 2AgCl(s) + Cur、0.0591612Emf-lg 2 V 0.05875VL 2 a12 0.013 rG m= zFEmf= 2 X 96485 X 0.05875 J mol1= 11.337 kJ mol 1 r GmzFEmfRT In K2 96485 (0.34020.2223)ln KzFEmF/RT9.17828.314 298.153K 9.68 10導(dǎo)引(i)寫(xiě)出電池的電極反響和電池反響是該題求解首要步驟，它的正確與否將直 接影響下一步的計(jì)算，因此必須熟練掌握各類電極及電池反響式的寫(xiě)法。(ii)能斯特方程是本章的重點(diǎn)內(nèi)容之一，也是考研試

13、題的熱點(diǎn)之一，是必須掌握的內(nèi)容。習(xí)題5題解電極及電池反響:負(fù)極：H2gT 2H+2e正極：Hg2Cl2 s+2et 2 Hg1+2Cl電池反響：H2 g+ Hg 2Cl2 s=2HCl+2 Hg IEmf0.05916 用2(HCI) a2Hg(l)、 Emflg()2P(H2)/pa(HCI)Va(HCl)=a ± (b + ± b )2 X 0.809)2 X 10 3Emf=0.4087 VEmf=E (Cl | Hg2Cl2|Hg) E (H+|H2|Pt)=E (Cl | Hg2Cl2|Hg)E (Cl | Hg2Cl2|Hg) = Emf= 0.268 V導(dǎo)引解

14、此題的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是：(i)正確寫(xiě)出電極反響及電池反響式；(ii) 列出電池反響的能斯特方程；(iii) 知道 p(H2)/p = p (H2)/p =1, aHg(l)=1 ;(iv) HCl 為 1 1 型電解質(zhì)，a(HCl) = a 2= ( b/b )2；(v) 應(yīng)用Emf =E (右，復(fù)原)一E (左，復(fù)原);(vi) E H+(a=1)|H2(p )=0。習(xí)題6題解1(+) Zn(s)t Zn 2+(a)+2e()2AgCI(s)+2e 2AgCI(s)+ 2CI Zn(s) + 2AgCl(s) = ZnCl 2 b=0.555mol g 1+2Ag(s)(2) lg KzFEmf

15、2 0.2223 ( 0.763)2.303 RT0.05916K 2.067 1033EmfEmfRTIn a(ZnCI2)2FEmf4(呂)3 32F bEmf°059% 4&)3b3lgEmf 0.02958lg4b)3 3lg b1b 3lg4()3 b0.380.4077Emf Emf3 0.029581lg4 0.5553 098蓉竺333 0.029580.02958導(dǎo)引應(yīng)用電池電動(dòng)勢(shì)Emf的測(cè)定求取電解質(zhì)的離子平均活度±是電池電動(dòng)勢(shì)測(cè)定的重要應(yīng)用之一，也是本章重點(diǎn)內(nèi)容。 此題的關(guān)鍵是掌握電解質(zhì)的活度與離子平均活度因子及質(zhì)量摩爾濃度的關(guān)系，即 a(Z

16、nCI2) 4(-匕)3 3b習(xí)題7題解RT22 EmfEmf RTlnaH 滄 ClERTln=E X 0.798)2VE mf lnK = z E mf F/ (RT)_ 2 96485 0.2223=8.314 298.15K X 107(2) K = a (H+)2 a (Cl ) 2 / p(H2)/ p =(轄b)4 / p(H2) / p 即X 107 = (I X 0.809)4 / p(H2)/ p p(H2x 10-6 kPa導(dǎo)引此題2的關(guān)鍵是掌握 K的表達(dá)式，即K = a (H+)2 a (Cl -) 2 / p(H2)/ p 習(xí)題8題解電池反響：H2(p )+(1/2)O 2(p )=H 2O -1 = 237160J mol-1285 840 kJ mol 1285840 ( 237160) q /J K(l) rG m=一 2X 96485X J m