大学物理化学8-电化学课后习题及答案.doc

电化学课后习题一、是非题下列各题中的叙述是否正确？正确的在题后括号内画“”，错误的画“”：1、用能斯特公式算得电池的电动势为负值，表示此电池反应的方向是朝正向进行。（ ）2、电池Zn (s)| ZnCl2(b=0.002 molkg-1，g=1.0) | AgCl(s) | Ag(s)，其反应为：2AgCl(s)+Zn(s)=2Ag(s)+ ZnCl2(b=0.002 molkg-1，g=1.0) 所以，其电动势的计算公式为：EMF=EMF-lna(ZnCl2) =EMF-ln(0.0021.0) ( )。3、标准电极电势的数据就是每个电极双电层的电势差。（ ）4、电池反应的电动势EMF与指定电池反应计量方程式的书写无关，而电池反应的热力学函数变DrGm 等则与指定电池反应计量方程式的书写有关。5、锌、银两金属片同时插入HCl水溶液中，所构成的电池是可逆电池。二、选择题选择正确答案的编号，填在各题之后的括号内：1、原电池在定温定压可逆的条件下放电时，其在过程中与环境交换的热量为：（ ）。(A)DrHm； (B)零； (C)TDrSm； (D) DrGm。2、 电池Hg(l) | Zn(a1) | ZnSO4(a2) | Zn(a3) | Hg(l)的电动势：（ ）。(A)仅与a1，a3有关，与a2无关；(B)仅与a1，a2有关，与a3无关；(C)仅与a2，a3有关，与a1无关；(D)与a1，a2，a3均无关。3、在25时，电池Pb(Hg)(a1)|Pb(NO3)2(aq)|Pb(Hg) (a2)中a1 a2，则其电动势E：（ ）。(A)0； (B)0，则该电池可逆放电时的反应热Qr_；DrSm_。（选择填入0， 0 0四、综合题习题1解(i)阳极(负极)：1/2H（py）Ha（H）e-(氧化，失电子)阴极(正极)：AgCl(s)+e-Ag(s)+Cla（Cl）（还原，得电子）电池反应：1/2H（py）AgCl(s)Ag(s)+Ha(H)Cla(Cl)(ii)阳极(负极)：H(g，py)+2OHa(OH)He (氧化，失电子)阴极(正极)：1/2O(g，py)H(l)2e-2OHa(OH)（还原，得电子）电池反应：H（g, py）/（g, py）H(l)习题2解:设计方法是将氧化反应的物质作为负极，放在原电池图式的左边；起还原反应的物质作为正极，放在原电池图式的右边。(i)在该化学反应中发生氧化反应的是Zn(s)，即Zn(s)Zn(a)e而发生还原反应的是H，即2H(a)eH(g)根据上述规定，此原电池图式为：Zn(s)ZnSO4（aq）HS（aq）H(g)Pt(ii)该反应中有关元素之价态有变化。HgO和Hg，PbO和Pb构成的电极均为难溶氧化物电极,且均对OH离子可逆，可共用一个溶液。发生氧化反应的是Pb,即Pb(s)+2OH(a) PbO(s)+H(l)+2e发生还原反应的是HgO,即HgO(s)+H(l)2 eHg(l)+2OH(a)根据上述规定，此原电池图式为：Pb(s)PbO(s)H（aq）HgO(s)Hg(l)(iii)该反应中有关元素的价态无变化。由产物中有AgI和反应物中有I来看，对应的电极为Ag(s)AgI(s)(a)，电极反应为Ag(s)+I(a)AgI(s)+e。此电极反应与所给电池反应之差为： Ag(a)(a) AgI） Ag+IAgI+eAg(a)Age即所对应的电极为AgAg。此原电池图式为：Ag(s)AgI(s)(a)Ag(a)Ag(s)习题3解 采用方法(ii)来计算，首先写出左、右两电极的还原反应：左：Zn（a=0.1）+2eZn(s)右：Cu（a=0.01）+2eCu(s)由电极反应的能斯特方程有：由表10-4查得E（ZnZn）=0。7626V，Ey（CuCu）=0.3402V，代入已知数据，可算得：E(左极，还原)0.792VE(右极，还原)0.281V因此，E（右极，还原）E(左极，还原)0.281V（0.792V）1.07V采用方法(i)可算得同样的结果。习题4题解（1）电池及电极反应： 2Ag(s) + 2Cl(a=1) = 2AgCl(s) + 2e Cu2+(a=0.01) +2e = Cu(s) 2Ag+2Cl(a=1) + Cu2+(a=0.01) = 2AgCl(s) + Cu（2）EMF（3）rG m=zFEMF=2964850.05875 Jmol1=11.337 kJmol1导引 (i) 写出电池的电极反应和电池反应是该题求解首要步骤，它的正确与否将直接影响下一步的计算，因此必须熟练掌握各类电极及电池反应式的写法。(ii) 能斯特方程是本章的重点内容之一，也是考研试题的热点之一，是必须掌握的内容。习题5题解 电极及电池反应：负极：H2（g） 2H+2e正极：Hg2Cl2（s）+2e 2 Hg（l）+2Cl电池反应：H2（g）+ Hg2Cl2（s）=2HCl+2 Hg（l）=（0.2680.05916lga(HCl) ）Va(HCl) = a=(bg / by)2 = (0.080.809)2 = 4.1887103EMF=0.4087 VEMFy = Ey(Cl| Hg2Cl2|Hg) Ey(H+|H2|Pt)= Ey(Cl| Hg2Cl2|Hg)Ey (Cl| Hg2Cl2|Hg) = EMFy = 0.268 V导引 解本题的几个关键点是：(i) 正确写出电极反应及电池反应式；(ii) 列出电池反应的能斯特方程；(iii) 知道p(H2)/py= py(H2)/py=1, aHg(l)=1；(iv) HCl为11型电解质，a(HCl)a2(gb/by)2；(v) 应用EMFy=Ey (右，还原)Ey (左，还原)；(vi) Ey H+(a=1)|H2(py)=0。习题6题解（1） (+) Zn(s) Zn2+(a)+2e ()2AgCl(s)+2e2AgCl(s)+ 2Cl Zn(s) + 2AgCl(s) = ZnCl2（b=0.555molkg1）+2Ag(s)导引 应用电池电动势EMF的测定求取电解质的离子平均活度g 是电池电动势测定的重要应用之一，也是本章重点内容。本题的关键是掌握电解质的活度与离子平均活度因子及质量摩尔浓度的关系，即。习题7 题解 (1)0.3522V= E y0.05916lg(0.10.798)2VE MF y=0.2223V0V=0.2223V lnKy= z E MF yF/ (RT) = = 17.306Ky=3.28107(2) Ky = a (H+)2 a (Cl) 2 / p(H2) / py = ()4 / p(H2) / p 即 3.28107 = (10.809)4 / p(H2) / p p(H2) = 1.32106 kPa导引本题（2）的关键是掌握Ky的表达式，即Ky = a (H+)2 a (Cl) 2 / p(H2) / py习题8题解 电池反应：H2(py)+(1/2)O2(py)=H2O(l)rG m=（2964851.229）Jmol1=237160Jmol1rHm=fHmy (H2O,l)= 285 840 kJmol1=163