发布时间 : 星期五 文章物理化学核心教程（第二版）思考题习题答案—第8章 电化学更新完毕开始阅读
正极 2Ag+(aAg)?2e????2Ag(s)
+ 净反应 H2(pH)?2Ag+(aAg)?2H?(aH)?2Ag(s)
2+?（2） 负极 Ag(s?)IaI?(?)?? 正极 AgCl(?s)?e?? 净反应 AgCl(?sI)aI?(?)（3） 负极 H2(p?H2???IAg?(s )A?g(s)aCl?Cl (A?gI(sa)Cl?C l????)?2OH(aOH?)???2HO(l)?2e 2?? 正极 HgO(s)?H2O(l)?2e???2OH(aOH?)?Hg(l) 净反应 H2(pH2)?HgO(?s)H?g(l2) HO(l)3??（4） 负极 Fe2?(a2)???Fe(a1)?e
正极 Ag?(aAg)?e????Ag(s)
? 净反应 Fe2?(a2) ?Ag?(aAg)?Fe3?(a1)?Ag(s)
?12． 试将下述化学反应设计成合适的电池
（1）AgCl(s)?Ag+(aAg)?Cl?(aCl)
+?（2）Fe2?(aFe)?Ag?(aAg)?Fe3?(aFe)?Ag(s)
2??3?（3）2H2(pH)?O2(pO)?2H2O(l)
22+????（4）H2O(l)???H(aH+)?OH(aOH?)
（5）Sn2?(aSn2?)?Tl(aTl3?)?Sn+3?4?(aSn4?)?Tl(aTl?)
++? 解 ：（1）生成物Ag是由Ag(s)氧化而来的，所以电极Ag(s)|Ag(aAg)做阳极， 难溶盐电极Cl(aCl?)|AgCl(s)|Ag(s)做阴极，所设计的电池为
|)AgaAg( Ag(s+?+) a||C|(?lCl?)|AgCl (s)Ag(s)然后写出电极反应和电池反应进行验证。
?Ag(aAg)?e 负极 Ag(s)?????s)?e?? 正极 AgCl(??A?g(s)aCl?Cl (? 212
净反应 AgCl(s)?Ag?(aAg)?Cl?(aCl)
??说明设计的电池是正确的。同理，其余设计的电池为
（2） Pt|Fe3?(aFe),Fe2?(aFe) || Ag?(aAg)|Ag(s)
3?2?? （3） Pt|H2(pH2)|H(或OH)(aq)|O2(pO2)|Pt （4） Pt | H2?p??|H??aH （5） Pt|Sn4?(a4?),SnSn????||OH?a?OH??|H?p?|Pt
?22??3(aSn2(aTl?3),Tl?(aTl?)|Pt ?)||Tl13．分别写出下列两个电池在作为原电池和电解池时的电池反应，并判断是否有可能成为可逆电池。
(1) Zn(s)│H2SO4(aq)│Cu(s) (2) Pt│H2(p)│HCl(aq)│AgCl(s)│Ag 解： (1) 作为原电池时
?Zn负极，氧化 Zn(s)????2?(aZn2?)?2e?-
?H2(pH2) 正极，还原 2H(aH?)?2e???Zn电池净反应为： Zn(s)?2H(aH?)???2?(aZn2?)?H2(pH2)
作为电解池时：在正极（即阳极）上，Cu(s)氧化，在负极（即阴极）上，H?还原 ?Cu 阳极，氧化 Cu(s)??
??2?(aCu2?)?2e
??H2(pH2) 阴极，还原 2H(aH?)?2e???2??Cu电解池的总反应为： Cu(s)?2H(aH?)??(aCu2?)?H2(pH2)
同一个电池，在分别作为原电池和电解池时，电池反应不是互为逆反应，所以电池(1)不可能成为可逆电池。
(2) 作为原电池时的电池反应为
12H2(g)＋AgCl(s) → Ag(s)＋HCl
作为电解池时的电池反应为：
Ag(s)＋HCl →
12H2(g)＋AgCl(s)
电池(2)的电池反应，在充、放电时是互为逆反应，所以电池(2)有可能成为可逆电池，只要
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在充、放电时的电流为无限小值。
14．在 298 K 时，有下述电池：
Ag(s)|AgBr(s)|Br(aBr??0.01) ||Cl(aCl??0.01) |AgCl(s)|Ag(s)
?试计算电池的电动势E，并判断该电池反应能否自发进行？已知ECl?0.222 3 V，|AgCl|Ag???EBr?|AgBr|Ag?0.071 3 V。
?解： 首先写出电极反应和电池反应
负极，氧化 Ag(s)?Br(aBr??0.01)???AgBr(s)?e 正极，还原 AgCl(?s)?e??????A?g(s)aCl?C?l(??
电池净反应： AgCl(s)?Br(aBr??0.01)?AgBr(s)?Cl(aCl??0.01)
根据电池反应，利用Nernst 方程计算电池的电动势 E?E??RTzF?lnaCl?aBr?
? ?E??ECl|Ag|C?ElAg??|B|rA
?(0.222? 30.071? 3) V .0电池的电动势大于零，则电池为自发电池，反应的?rGm小于零，电池反应能自发进行。 15．反应 Zn(s) + CuSO4(a=1) ──→ Cu(s) + ZnSO4(a=1) 在电池中进行，在288 K时，测得电动势E = 1.0934 V，已知电池的温度系数???E??4?1???4.29?10 V?K。 ??T?p (1) 写出该反应所对应电池的书面表示式和电极反应。 (2) 求电池反应的 ?rGm，?rSm ，?rHm 和 QR 。
解： (1) 在反应式中，Zn(s)被氧化为ZnSO4，应作为阳极放在电池的左边，CuSO4还原为Cu(s)，应作为阴极放在电池的右边，所以，反应所对应电池的书面表示式为： Zn(s)│ZnSO4(a=1)‖CuSO4(a=1)│Cu(s) 电极反应为
)?? 负极，氧化 Zn(s?Zna?(2?$$$?1) 2e? 正极，还原 Cu
2?a(?1?)?2?e??Cu (s)214
(2) 从化学反应式可以看出，电子的计量系数等于2，已知电池的电动势和温度系数的值，代入相应的计算式，就可以得到所求的热力学函数的变化值。因为E?E?，所以
???rGm??zEF
??2?1.0934 V?96 500 C?mol?1??211.03 kJ?mol?1
??E???rSm?zF??
?T??p ?2?96 500? C?1mo?l? ??82.80 J?K?1?mol?1
(4?.29?41?0 V?1K)???1 ?rH? o l??rGm?T?rSm?23?4.88 kJ?mm??1 QR?T?rS l?2?3.85 k?Jm om16．电池Zn(s)|ZnCl2(0.05 mol?kg?1)|AgCl(s)|Ag(s)的电动势与温度的关系为 E/V?1.01?54?.92T10?(?4 /K298)试计算，在298 K，电极反应的电子计量系数等于2时，电池反应的?rGm,?rHm，?rSm和可逆热效应QR。
解： 因为已指定电极反应的电子计量系数等于2，如果没有指定，一定要先写出电池反应，计算与电池反应对应的、当反应进度为1 mol 时的热力学函数的变化值。已知电池的电动势与温度的关系式，则就可以得到在298 K时的电动势。将关系式对温度求微分，可以得到电动势的温度系数。 E(298 K?)[1.?015?4.92?41?0 ]V(298?298)1.015 V ???E??4?1???4.92?10 V?K ??T?p ?rGm??zEF
??2?1.015 V?96 500 C?mol??E?? ??T?p?1?1??195.90 kJ?mol
?1 ?rSm?zF??2?96 500 C?mol?(?4.92?10V?K?4?1)??94.96 J?K?1?mol?1
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