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第九章 可逆电池的电动势及其应用

习题及解答（2012.3）

【1】写出下列电池中各电极的反应和电池反应。 （1）Pt|H2(pH2)|HCl(a)|Cl2(pCl2)|Pt; （2）Pt|H2(pH2)|H?(aH?)||Ag?(aAg?)|Ag(s); （3）Ag(s)|AgI(s)|I?(aI?)||Cl?(aCl?)|AgCl(s)|Ag(s);

2?(aSO2?)||Cu2?(aCu2?)|Cu(s); （4）Pb(s)|PbSO4(s)|SO44（5）Pt|H2(pH2)|NaOH(a)|HgO(s)|Hg(l); （6）Pt|H2(pH2)|H?(aq)|Sb2O3(s)|Sb(s); （7）Pt|Fe3?(a1),Fe2?(a2)||Ag?(aAg?)|Ag(s);

（8）Na(Hg)(aam)|Na?(aNa?)||OH?(aOH?)|HgO(s)|Hg(l). 【解】 （1）负极：H2(pH2)?2e??2H?(aH?) 正极：Cl2(pCl2)?2e??2Cl?(aCl?)

电池反应：H2(pH2)?Cl2(pCl2)?2HCl(a) （2）负极：H2(pH2)?2e??2H?(aH?)

正极：2Ag?(aAg?)?2e??2Ag(s)

电池反应：H2(pH2)?2Ag?(aAg?)?2Ag(s)?2H?(aH?) （3）负极：Ag(s)?I?(aI?)?e??AgI(s)

正极：AgI(s)?e??Ag(s)?Cl?(aCl?)

电池反应：AgCl(s)?I?(aI?)?AgI(s)?Cl?(aCl?)

2?(aSO2?)?2e??PbSO4(s) （4）负极：Pb(s)?SO44 正极：Cu2?(aCu2?)?2e??Cu(s)

1

2?(aSO2?)?PbSO4(s)?Cu(s) 电池反应：Pb(s)?Cu2?(aCu2?)?SO44（5）负极：H2(pH2)?2OH?(aOH?)?2e??2H2O(l)

正极：HgO(s)?H2O(l)?2e??2OH?(aOH?)?Hg(l)

电池反应：H2(pH2)?HgO(s)?Hg(l)?H2O(l) （6）负极：3H2(pH2)?6e??6H?(aq)

正极：Sb2O3(s)?6H?(aq)?6e??2Sb(s)?3H2O(l)

电池反应：3H2(pH2)?Sb2O3(s)?2Sb(s)?3H2O(l) （7）负极：Fe2?(a2)?e??Fe3?(a1)

正极：Ag?(aAg?)?e??Ag(s)

电池反应：Fe2?(a2)?Ag?(aAg?)?Fe3?(a1)?Ag(s) （8）负极：2Na(Hg)(aam)?2e??2Na?(aNa?)?2Hg(l)

正极：HgO(s)?H2O(l)?2e??2OH?(aOH?)?Hg(l)

电池反应：2Na(Hg)(aam)?HgO(s)?H2O(l)?2Na?(aNa?)?2OH?(aOH?)?3Hg(l) 【3】（1）Weston标准电池为

Cd(Hg)CdSO4?8/3H2O(s)饱和CdSO4(aq)Hg2SO（Hg 4s）写出电极反应和电池反应；

（2）从饱和Weston标准电池的电动势与温度的关系式：

E/V?1.01845?4.05?10?5(T/K?293.15)?9.5?10?7(T/K?293.15)2

试求在298.15K，当电池可逆地产生2mol电子的电荷量时，电池反应的?rGm，

?rHm和?rSm。 【解】

882??H2O?CdSO4?H2O(s)?Hg(l) （1）(?):Cd(Hg)?2e?SO4332? (?):Hg2SO4(s)?2e?2Hg(l)?SO4 2

88(电池反应):Cd(Hg)?Hg2SO4?H2O?CdSO4?H2O(s)?3Hg(l)

33(2)?rGm??zEF

=-2×[1.01845-4.05×10-5（298.15-293.15）-9.5×10-7（298.15-293.15）2]

×96500

=-196.5kJ·mol-1

??E?

?rSm?zF????T?P =2×96500×[-4.05×10-5-2×9.5×10-7（298.15-293.15）]

=-9.65J·K-1·mol-1

?rHm??rGm?T?rSm =-196.5×103+298.15×-9.65 =-199.38 kJ·mol-1

【7】一个可逆电动势为1.70V的原电池，在恒温槽中恒温至293K，当此电池短

路时（即直接发生化学反应，不作电功），相当于有1000 C的电荷量通过。假定电池中发生的反应与可逆放电时的反应相同，试求以此电池和恒温槽都看作系统时总的熵变。如果要分别求酸恒温槽和电池的熵变，还需何种数据？

【解】由于E=1.07V Q=1000 C

故体系做功 Wf?E?Q?1.7?100?0Wf 101.?37J31.7?1J0??5.8J?K?1 所以 ?S?T293K如果要分别求酸恒温槽和电池的熵变，还需电池反应的焓变。

【12】298K时，已知如下电池的标准电动势E?0.2680V:

?Pt|H2(p?)|HCl(0.08mol?kg?1,???0.809)|Hg2Cl2(s)|Hg(l)

（1）写出电极反应和电池反应。 （2）计算该电池的电动势。 （3）计算甘汞电极的标准电极电势。

【解】 （1）负极：H2(p)?2e?2H(aH?)

??? 3