高等教育出版社天津大学物理化学第五版(下)答案(4)

2H（a=1）

E = E ｛I-（a=1）│I2│Pt｝- E ｛H+（a=1）│H2（g，100kPa）│Pt｝

高等教育出版社天津大学物理化学第五版(下)答案李松林 周亚平 刘俊吉 修订面向21世纪课程教材

= E ｛I-溶液（a=1）│I2（s）│Pt｝ = 0.5353V

rGm 1 zEF= 2 0.5353 96500 103.31kJ mol

1

K

1

exp(

rGm

RT

103310 18

) exp 1.26 10

8.314 298.15

（2）电动势值不变，因为电动势是电池的性质，与电池反应的写法无关， E = 0.5353V

Gibbs 自由能的变化值降低一半，因为反应进度都是1 mol ，但发生反应的物质的量少了一半，即

rG

m

(2)

12

Gr

m

(1 ) 51.6 6 kJ

1

mol

根据平衡常数与Gibbs 自由能变化值的关系，

1

1

9

2 1.26 10 1.12 10

18

K(2) K(1)

2

7.24 将下列反应设计成原电池，并应用表7.7.的数据计算25时电池反应的

rGm

和K 。

（1）2Ag + + H2 （g）= 2 Ag + 2H+ （2）Cd + Cu2+ = Cd2+ + Cu （3）Sn2+ + Pb2+ = Sn4+ + Pb （4）2Cu+ = Cu2+ + Cu

解：（1）Pt│H2（g，100kPa）│H+（a=1）‖Ag +（a=1）│Ag

E （1） = E （右）- E （左）= 0.7994V

rGm 1 zE

1 F= 2 0.7994 96500

rGm 1

154.28kJ mol

1

K 1 exp(

RT

2 0.7994 96500 27

) exp 1.07 10

8.314 298.15

（2）Cd│Cd2+（a=1）│Cu2+（a=1）│Cu

同理可求：E （2） = E （右）- E （左）=0.3417-（-0.4032）=0.7449V

rGm 2 zE

2 F= 2 0.7449 96500

rGm

143.76kJ mol

1

K

2 exp(

2

RT

2 0.7449 96500 25

) exp 1.54 10

8.314 298.15

（3）Pt│Sn2+（a=1），Sn4+（a=1）│Pb2+（a=1）│Pb

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同理可求：E （3） = E （右）- E （左）= -0.1264 – 0.151 = -0.2774V

rGm 3 zE

3 F= 2 -0.2771 96500 53.54kJ mol 1

2 -0.2774 96500 -10

) exp 4.17 10

8.314 298.15

K

3 exp(

rGm 3

RT

（4）Pt│Cu+ （a=1），Cu 2+（a=1）│Cu +（a=1）│Cu

同理可求：E （4） = E （右）- E （左）= 0.521 – 0.153 = 0.368V

rGm 4 zE

4 F= 2 0.368 96500 -35.51kJ mol 1

K

4

exp(

rGm

4

RT12

2 0.368 96500 6

) exp 1.67 10

8.314 298.15

7.25 将反应Ag（s） +

Cl2 （g）= AgCl（s）设计成原电池，已知在25℃

1 1

(AgCl，s)=-127.07kJ mol， fGm(AgCl，s)=-109.79kJ mol，标准时， fHm

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℃时电池可逆放电2F电荷量时的热Qr； （3）求25℃时AgCl的活度积。 解：（1）电极反应和电池图示如下： 阳极：Ag（s）+ Cl- - e- = AgCl（s） 阴极：

12

Cl2 （g）+ e- = Cl-

电池图示：Ag|AgCl（s）|Cl- ｛a（Cl-）｝|Cl2（g，p ）|Pt

（2） rGm

B

B

fGm

B

12 fGm

CI2，g - fGm Ag，s 同理

fGm

AgCl，s - 1

=-109.79kJ mol

1

同理可求： rHm= fHm(AgCl，s)=-127.07kJ mol

rGm rHm-T rSm

3

-1

1

rSm=

rHm- rGm

T

127.07 109.79 10

298.15

57.96J mol K

Qr = n T rSm= 2×298.15×（-57.96）= -34.56kJ

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（3） rGm zEF；即：E=-

rGmzF

109.79 101 96500

3

1.1377V

E = E （右）- E （左）= 1.3579 –E （Cl-│AgCl（s）│ Ag ）

E （Cl-│AgCl（s）│ Ag ）= 1.3579 – 1.1378 = 0.2201V

解法1：设计原电池：Ag│Ag +‖Cl-│AgCl（s）│ Ag 电池反应：AgCl（s）

Ag + + Cl-

E（Cl│AgCl（s）│Ag） E（Ag│Ag）-=E（Ag│Ag）-

RTzFzF

lna Ag

a Cl

RT

lnKsp AgCl lnKsp AgCl

0.2201 0.7994-

8.314 298.151 96500

Ksp AgCl =1.61 10

-10

RTzF

解法2：根据能斯特方程：

E（Cl│AgCl（s）│Ag） E（Ag│Ag）

lna Ag

_

Ksp（AgCl）=a Ag

a Cl

_

，即：a Ag

=Ksp（AgCl）/ a Cl

_

（Cl│AgCl（s）│Ag） E（Ag│Ag） 则：E

RTzF

lnKsp（AgCl）/ a Cl

0.2201 0.7994

8.314 298.151 96500

lnKsp（AgCl）/ 1

-10

Ksp AgCl =1.61 10

7.26 25℃时，电池Pt│H2（g，100kPa）│H2SO4（b）│Ag2 SO4（s）│Ag的标准电动势E =0.627V。已知E （Ag +│Ag）= 0.7994V。

（1）写出电极反应和电池反应；

（2）25℃时实验测得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因子γ±= 0.7，求b为多少；

（3）计算Ag2 SO4（s）的活度积Ksp。 解：（1）电极反应和电池反应如下： 阳极：H2（g，100kPa）- 2e- = 2H+

-阴极：Ag2 SO4（s）+ 2e- = 2Ag（s）+ SO24

-电池反应：H2（g，100kPa）+ Ag2 SO4（s）= 2Ag（s）+ 2H+ + SO24

（2）E = E （右）- E （左）

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-= E （SO2│Ag2 SO4（s）│Ag）- E ｛H+ |H2（g）|Pt｝ 4

-即：E （SO2│Ag2 SO4（s）│Ag）= 0.627V 4

E E

RTzF

lnln

a

2

H a SO

2

4

p H2 /p

= E（右） E（左） -

RTzF

ln

a

2

H a SO

2

4

p H2 /p

a

2

H a

SO …… 此处隐藏：2286字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……