物理化学课件及i考试习题 试卷 答案第三次习题课(第七章 电化学).ppt

物理化学 第三次习题课  一、思考题 二、计算题 三、综合题  2012-05-11 一、思考题 1. Zn和Ag插在HCl溶液中所构成的原电池是否是可逆电池？为什么？ 答：不是可逆电池。 因为电池充、放电时，电池反应不可逆。 放电反应：Zn+2H+→Zn2++H2 充电反应：2Ag+2H+→2Ag++H2 2.下列两个反应设计成电池，此两个电池的Eθ、电池反应的ΔGθ及Kθ 是否相同？为什么？ （1）H2(g)+1/2O2(g)?H2O(l) （2）2H2(g)+ O2(g)?2H2O(l) 答：(Pt)H2(g) |H+ |O2(g)(Pt) E1θ= E2θ ，ΔGθ与Kθ不同 因为ΔGθ是与始终态有关的状态函数改变值，即与反应式的写法有关。 ∵ΔG2θ=2ΔG1θ 又ΔGθ= -RTlnKθ ∴K2θ=（K1θ）2 ∵ΔGθ=-nFEθ ∴ E1θ= E2θ 3.已知在25℃时， =-0.763V, =0.337V， A可从纯水中转换出氢气，而B则不能，为什么？ 答： 从纯水中置换出氢气，即氢电极为正极，与A （负极）组成电池，E0，电池反应自发进行；而 与B组成电池，E0，不能自发进行。 4、在海上航行的轮船，常用锌块镶嵌于 船底四周，请说明原因。 答：将电极电势更负的金属锌镶嵌在被保 护金属（铁板）上，构成原电池。锌为阳 极，发生溶解，而铁为阴极，得到保护。这 是牺牲阳极法保护阴极。 5.电解ZnCl2水溶液，两极均用铂电极，电解反 应如何？若均改用锌电极，结果又如何？ 答：Pt 阳极：析出Cl2 阴极： ＜-0.76V,所以析出氢气 电解反应：2Cl- + 2H2O → H2(g)+ Cl2(g) Zn 阳极：Zn溶解 阴极： ，所以Zn析出 电解反应：Zn（阳极）=Zn（阴极） 6.同一反应，如Cu2+ + Zn = Cu + Zn2+， 化学反应的热效应和电池反应的热效应是否相同？ 为什么？ 答：对同一反应，化学反应的等压热效应与电 池反应的热效应不相同。前者Qp=ΔH，而后者 ΔH=ΔG + TΔS=-nFE + Qr，可逆电池的热效应 Qr与等压反应热效应相差电池与环境的电能传递 nFE。 7.已知电池 Ag-AgCl(s)|HCl(m=0.01 mol·kg-1)| Cl2 (g, p)| Pt在25℃时，E=1.135V，如果以m=0.10 mol·kg-1代替m=0.01 mol·kg-1的HCl，电池电动势将改变多少? 答：不变。 因为电池反应为 Ag（s）+1/2Cl2（g）=AgCl（s） 电池电动势与HCl的活度（或浓度）无关。 二、计算题 1、291K时HI溶液的极限摩尔电导为381.5×10-4 S·m2·mol-1，测得浓度为0.405mol·dm-3溶液的电导率为 13.32S·m-1，试计算此时HI的电离常数。 解：Λm=κ/c=13.32/0.405×103 S·m2·mol-1 =13.32/(0.405×103)=328.9×10-4 S·m2·mol-1 K=C(Λm)2/[Λm∞(Λm∞-Λm)]=2.18×10-4 2.将氢电极插入某溶液并与饱和甘汞电极组成电池：(Pt)H2(p?)|H+‖饱和甘汞电极； 298K时，测得其电池反应： 1/2H2 + 1/2Hg2Cl2 → H+ + Cl- + Hg ΔrHm=-6.35×104J·mol-1；电池的温度系数为4.0×10-4V·K-1。求溶液的pH值。 已知φ? (甘汞)=0.2444 V。 解：根据