物理化学第七章课后题答案

物理化学第七章课后题答案

7.13

电池的关系为

电动势

与温度

E/V 0.0694 1.881 10 3T/K 2.9 10 6(T/K)2 （1）写出电极反应和电池反应；

（2）计算25℃时该反应的 rGm, rSm, rHm以及电池恒温可逆放电时该反应过程的

。

（3）若反应在电池外在相同温度下恒压进行，计算系统与环境交换的热。 解：（1）电极反应为

1

阳极 H2 e H

2

阴极 Hg2Cl2 e Hg Cl

2

1

电池反应为

（2）25 ℃时

E 0.0694 1.881 10

3

198.15 2.9 10

6

298.15V 0.3724V

2

(

E T

) 1.881 10

3

5.8 10

6

298.15V K

1

1.517 10

4

V K

1

因此，

rGm zEF ( 1 96485.309 0.3724)kJ mol

1

35.93kJ mol

1

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rSm zF

E T

1 96485.309 1.157 10

4

J mol

1

K

1

14.64J mol

1

K

1

rHm rGm T rSm 35.93 10 298.15 14.64kJ mol

3 1

31.57kJ mol

1

Qr,m T rSm 298.15 16.79kJ mol

1

4.365kJ mol

1

（3）Qp,m rHm 31.57kJ mol

1

7.14 25℃时，电池ZnZnCl(0.555mol kg 1)AgCl(s)AgCl电动势E=1.015V，已知，E (Zn2 Zn) 0.7620V,E (Cl AgClAg) 0.2222V，电池电动势的温度系数(

E T

)p 4.02 10

4

V K

1

（1）写出电池反应；

（2）计算电池的标准平衡常数； （3）计算电池反应的可逆热；

（4）求溶液中ZnCl2的标准粒子活度因子。

RTzF

E左 解：（2）E右

lnk

可以得到k 1.88 1033

（3）Qr,m T rSm TzF(

E T

)P

得到 Qr,m -23.13kJ mol

1

3

4(（4）a(ZnCl2) a

r bb

)

3

又有E E

RTzF

lna(ZnCl2)

可以得r 0.508

7.16 写出下列各电池的电池反应，应用表7.7.1的数据计算25 ℃时各电池的电动势及各电池反应的摩尔Gibbs函数变，并指明各电池反应能否自发进行。

物理化学第七章课后题答案

（3）CdCd

2

a(Cd

2

) 0.01}

a(Cl

) 0.5 Cl2 g,100kPa Pt

解：（1）

由于 rGm 0反应可自发进行。

（2）

rGm 0，反应可自发进行。

（3）E 1.8381V，z 2， rGm 354.70kJ mol

1

0 ，反应可自发进行。

7.19 25℃时，实验测得电池PbPbSO4(s)H2SO4(0.01mol kg 1)H2(g,p )Pt的电动势为0.1705V。已知25℃

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fGm(H2SO4,aq) fGm(SO4,aq) 744.53kJ mol fGm(PbSO4,s) 813.0kJ mol

1

2 1

，

（1）写出上述电池的电极反应和电池反应； （2）求25℃时的E (SO42 PbSO4Pb)； （3）计算0.01mol kg 1H2SO4溶液的a 和 。 （1）电极反应

阳极 Pb SO42 PbSO4(s) 2e 阴极 2H H2

电池反应: Pb SO42 2H PbSO

H2(g,p)

4

解：（2）首先由标准摩尔生成焓得到 rGm，然后根据E rGm/zF 0.3548V 那么E (SO42 PbSO4Pb) E (H H2(g)Pt) E 0.3548V （3）由

RTzFRTzF

a(H2,g,p)a(PbSO4)a(H)a(SO4

1

a(H)a(SO4

2

2

2

2

E E E

lnln

)a(Pb))

可以得到a

3

a(H)a(SO4

2 2

) 8.37 10

3

，最后

a b /b

0.5273

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7.20

浓差电池，

其中

，已知在两液体接界处

Cd2+离子的迁移数的平均值为（1）写出电池反应；

。

（2）计算25 ºC 时液体接界电势E(液界)及电池电动势E。 解：电池反应

由7.7.6式

电池电动势

7.22

电池

25 ℃时测得电池电动势

，试计算待测溶液的pH。

在

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解：电极及电池反应为

查表知（表7.8.1

），在所给条件下甘汞电极的电极电势为

，则：

7.23 在电池PtH2(g,100kPa)HI溶液 a(HI) 1I2(s)Pt中，进行如下两个电池反应：

应用表7.7.1的数据计算两个电池反应的E 、 rGm和k 。 解：（1）第一个反应：

E

E右 E左

0.535V

rGm

zFE

103.24kJ mol

1

再由E

RTzF

lnk

可以得k 1.22 1018

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（2）同理可得第二个反应：

E

0.535

V， rGm 51.62kJ mol

12

1

，k 1.11 109

7.25将反应Ag(s)

Cl2(g,p) AgCl(s)设计成原电池。已知在25℃时，

fHm(AgCl,s) 127.07kJ mol

1

， fGm(AgCl,s) 109.79kJ mol

1

,标准电

极电势E (Ag Ag) 0.7994V，E (Cl Cl2(g)Pt) 1.3579V。 （1）写出电极反应和电池图示；

（2）求25℃、电池可逆放电2F电荷量时的热Qr； （3）求25℃时AgCl的活度积Ksp。 解：（1）阳极：Ag(s) Cl AgCl(s) e

1

阴极：Cl2(g,p ) e Cl

2

电池图示：AgAgCl(s)Cl(a)2(g)Pt

（2） rHm fHm(AgCl,s) 127.07kJ mol

1

rGm

fGm(AgCl,s) 109.79kJ mol

1

那么 rGm rHm zTF(

E T

)p

由（1）知z=1时可以得Qr,1 zTF(

E T

)p 17.28kJ mol

1

那么z=2时Qr,2 2 Qr,1 34.56kJ mol

（3）E

(1.3579 0.22216)V 1.13574V

物理化学第七章课后题答案

E E E

RTzFRTzF

lnln

a(AgCl)a(Ag)a(Cl)1Ksp

因为电反应达到平衡的时候E=0，那么Ksp 6.34 10 20

7.26 25℃时电池PtH2(g,p )H2SO4(b)Ag2SO4(s)Ag的标准电动势E =0.627 V。已知E (Ag Ag) 0.7994V。 （1）写出电极反应和电池反应；

（2）25℃，实验测得H2SO4浓度为b时，上述电池的电动势为0.623V。已知此H2SO4

溶液的离子平均活度 0.7，求b为多少？

（3）计算Ag2SO4(s)的活度积Ksp 解：（1）阳极：H2 2H 2e

阴极：Ag2SO4(s) 2e 2Ag SO4(b)

电池反应：H2 Ag2SO4 …… 此处隐藏：1926字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……