内容发布更新时间 : 2024/12/23 8:17:04星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
?rHm??rGm?T?rS
29?8? K(9?4.96? J K?1?1 ??195.90 ?kJ?1mo?l ??224.20 ?kJ?1 olmmol)?1 QR?T?rSm?298 K?(?94.96? JK??1mo?l?)28.?3 0 kJmol2+
+
2+
?117.电池(1)Cu(s)│Cu‖Cu,Cu│Pt 和电池(2)Cu(s)│Cu‖Cu,Cu│Pt 的电池反应均可简写作: Cu(s)?Cu2??2Cu? ,则此两个电池的?rG$和 E 的关系如何? m解: 首先应该把两个电池的电极反应和电池反应写出来, 电池(1)
负极,氧化 Cu(s?)???++2+
?
C?u? e? 正极,还原 Cu2??e????Cu 电池净反应 Cu(?s)电池(2)
2?C?u?2 C u ? rG?m,1??E?1F
负极,氧化 Cu(s?)??2? 正极,还原 2Cu??Cu??2?? 2e2e???2C u2? 电池净反应 Cu(?s)$C?u?2 C u ? rG?m,2??2E?2F
对于相同的电池反应,?rGm的值应该相同,但是由于两个反应的电子得失不同,所以E? 不相同, E1?2E2。
?? 另外,从电池的组成也可以看出两个电池的E? 是不相同的。两个电池的正极相同,但是两个电池的负极不相同,所以它们的E? 也不可能相同。
18. 有一个化学反应 H2 (g,p) + I2 (s)
?
2HI (aq,a=1)
(1) 将反应设计成相应的电池,写出电池的书面表达式。 (2) 计算上述反应在 298 K 时的 E、E、?rGm 和 K。 (3) 若反应写成 K?各为多少?
12?
$?
H2(g,p) +
?
12I2(s)
HI (aq,a=1) ,则 E , E , ?rGm 和
?$ 216
$??1已知 298 K 时,I- (aq) 的标准摩尔Gibbs生成自由能?fGm(I)??51.67 kJ?mol。
解: (1) 反应式中,H2氧化为H?,将氢电极作为负极放在电池的左边。I2 (s)还原为I?,将碘电极作为正极放在电池的右边,并各放上导电用的金属Pt,则电池的书面表达式为
Pt│H2(p)│HI(aq,a=1)│I2(s)│Pt
(2) ?rGm?
??rG$m??B$ m?Gf?$ ?2?fG$m(H?)?2fG?m(?I?)Gf$m(?H?)Gf2$m (I)$??1 ?2?fGm(I)??103.34 kJ?mol
E?E????rGmzF??103.34 kJ?mol?1?12?96500 C?mol?0.5354 V
K????rGm??103 340?18?exp???exp?1.30?10 ???RT??8.314?298???或 K??exp(zEFRT?2?0.5354?96 500?18)?exp???1.30?10
8.314?298?? (3) 电动势的值不变,因为电动势是电池的性质,与电池反应的写法无关,所以
E(3)?E??0.5354 V
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
?rGm(3)??12?rGm??51.67 kJ?mol??1
根据平衡常数与Gibbs 自由能变化值的关系,
1118 K(3)???K???2??1.30?10?2?1.14?109 ???1219.氢-氧燃料电池的电池反应为:H2(g)+
O2(g)→H2O(l),已知EO|H2?+,H2O?1.229 V
(1) 写出对应电池的书面表示式和电极反应。
(2) 当H2(g)和O2(g)的压力都等于标准压力p?时,计算电池的标准电动势值。 (3) 计算电池反应的标准平衡常数K?。 (4) 计算每摩尔H2(g)所能作的最大电功。
解: (1) 电池反应中H2(g)被氧化,氢电极作负极,O2(g)被还原,氧电极作正极,故
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电池的表示式为: Pt│H2(g)│H(aq)│O2(g)│Pt 负极,氧化 H2(g?)?? 正极,还原
12??+
2HaH?(?)?? 2 eO2(g)?2H(aH?)?2e???H2O(l)
+? (2) E??EO|H2,H2O??EH+|H
2 ?(1.22?90)?V1.2 2(3) K??zE?F??2?1.229?96 500 ?41?exp??3.787?10 ??exp??8.314?298???RT??m(4) Wf,ma??Grx??zE?F?2?37.2 kJ?m ol?120.已知电极Tl3?,Tl?|Pt的还原电极电势E?3?Tl?,Tl?电极Tl?|Tl(s)的还原?1.250 V,
3???3?电极电势 ETl??0.336 V。试计算电极Tl|Tl(s)的还原电极电势ETl|Tl|Tl的值。
解:首先写出电极反应,写出摩尔Gibbs自由能变化值与标准电极电势之间的关系。根
?据Hess定律,电极反应相加减,?rGm也是相加减的关系,但是电极电势不能相加减,而
?要从?rGm的数值和关系式得到。
3??(1) Tl?2e?Tl ? r G m , ? ? F E3?1Tl?????,Tl? 2? (2) Tl??e?Tl(s) ? r G m , ? ? F E ? 2Tl|Tl (3) Tl?3e?因为(3)=(1)+(2),所以 ?rG ?3FETl ETl?3?3?? Tl(s) ? r G m , ? ? F E3?3Tl|Tl??3?m,3??Gr?m,1??G?r m
??3?|Tl??2FETl3?,Tl??FETl?|Tl 23ETl3?,Tl????|Tl?13ETl?|Tl
? ???1.250??(?0.336)? V?0.721 V 3?3?21. 已知 EFe (1) EFe
?2+?21??3+|Fe??0.036 V,E3+2+?0.771 V。试计算 Fe,Fe?|Fe的值。
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2?
??(2) 反应Fe(s)?2Fe3?????3Fe的标准平衡常数。
解:首先写出电极反应,写出摩尔Gibbs自由能变化值与标准电极电势之间的关系。根
?据Hess定律,电极反应相加减,?rGm也是相加减的关系,但是电极电势不能相加减,而
?要从?rGm的数值得到。
?? (1) Fe3??3e????Fe(s) ① ?rGm,1??3EFe3+|FeF
2??? Fe3??e????Fe ② ?rGm,2??E3+Fe?? Fe2??2e????Fe(s) ③ ?rGm,3??2EFe,Fe2+F
2+|FeF
③=①-② ?rG? ?2EFe??2+?m,3??Gr?m,1??Gr
?|FeF??3EFe3+|FeF?EFe3+,Fe2+F ?Fe3232E?F|e3+ EF?e|2+1??FeE23+Fe
2+,Fe ??(?0.036 V)?12?(0.771 V)??0.440 V
2??? (2) 需要设计一个电池,使电池反应就是Fe(s)?2Fe3?????3Fe这个反应。这里
Fe氧化为Fe2+,把这个电极作负极。Fe3+还原为Fe2+,把这个氧化还原电极作正极,则所设计的电池为: Fe (s)│Fe2+(a=1)‖Fe3+(a=1), Fe2+(a=1)│Pt
2???在电池反应Fe(s)?2Fe3?????3Fe中,有2个电子得失,该电池的标准电动势为:
E??EF?e3+,F2+?Ee?|Fe2+
Fe ?(0.77?10.440?) V 1 . K??zE?F??exp??
RT???2?1.211?96500 ?40??9.32?10
8.314?298??3+
3+
2+
?exp? 也可将电池设计为 Fe (s)│Fe(a=1)‖Fe(a=1), Fe(a=1)│Pt 电池反应也是 Fe (s)+2 Fe3+=3 Fe2+ ,有3个电子得失 该电池的标准电动势为: E
??EF?e3+,Fe2+?E?|Fe3+
Fe219