电化学典型例题---可逆电池热力学

1、解解2AgOH212CdClAgCl2OH212Cd)(Cl2Ag2e2AgCl2 e2OH212CdCl)(ClOH212Cd222-222电池反应：还原右极：氧化左极aarGm= -zFEMF -2 96485C mol-1 0.67533V -130.32kJ mol-125时，电池：时，电池：CdCdCl2 2 H2O(饱和溶液饱和溶液)AgClAg 的的EMF0.67533V，求该温度下反应的，求该温度下反应的rGm、rSm和和rHm及及Qr。已知：。已知：41MF.5 10 V KpET。 21由电极反应知由电极反应知 z =2 1MFrm-4-1-1-12 96485C mol

2、-6.5 10 V K -125.4J KmolpESzFT 1MFrmMF-4-1-12 96485C mol 298.15K 6.5 10 V K0.67533V 167.7kJ molpEHzF TET Qr=T rSm=298.15K (- -125.4J K-1 mol 1) =- -37.39kJ mol -1讨论：讨论：rHm-167.7kJ mol-1是指反应在一般容器中进行时的是指反应在一般容器中进行时的反应放出的热量反应放出的热量Qp，若反应在电池中可逆地进行，则，若反应在电池中可逆地进行，则Qr=- -37.39kJ mol -1Wr=-167.7kJ mol-1 -(-

3、37.38kJ mol-1)=-130.32kJ mol-1若若MF0pET ，则化学能，则化学能(rHm)将全部转化为电功。将全部转化为电功。 注意：注意：rGm、rSm和和rHm均与电池反应的化学计量方程写均与电池反应的化学计量方程写法有关，若上述电池反应写为法有关，若上述电池反应写为则则z1，于是，于是rGm、rSm和和rHm的数值都要减半。的数值都要减半。22211111222222CdH OAgClCdClH OAgQp与与Qr之差为电功：之差为电功：2、 原电池Pt | H2(p) | H2SO4(b=0.01molkg1) | O2(p) | Pt在298K时的EMF=1.229

4、 V，液态水的fHm(298K) = 285.84 kJmol1，求(1)该电池的温度系数 (2)273K时的电动势（设在此温度范围内rH为常数）。 解： 电池反应：H2(p)+(1/2)O2(p)=H2O(l) rG m=（2964851.229）Jmol1=237160Jmol1 rHm=fHm (H2O)= 285 840 kJmol111rmrmrmolKJ 15.298)237160(285840TGHSm=163.273 JK1mol1964852273.163mrMFzFSTETVK1=8.46104 VK1298)K(273(298K)K)273(MFMF EE=8.46104

5、 VK1EMF(273K)=EMF(298K)8.46104（273298）V=1.250V3、 25时，电池时，电池 Pt|H2(p )|HCl(0.1mol kg-1)|AgCl,Ag 的电动势为的电动势为0.3522V， （1）求反应）求反应H2(g)+2AgCl(s)=2Ag+2H+2Cl- - ，在在25的标准平衡常数。（已知的标准平衡常数。（已知0.1mol kg-1 HCl的的 =0.798）；）； （2）求在）求在1mol kg-1 HCl溶液中产生溶液中产生H2的平衡压的平衡压力。力。 （已知（已知25时时1mol kg-1 HCl的的 =0.809）。）。 2MF22MFM

6、FlnClHln2bFRTEaaFRTEE解： (1) K =3.2810717.30615.298314. 82223. 0964852lnMFRTFzEK (2) K = a2(H+)a2 (Cl) / ( p / p) = ( )4 / p(H2) / p 即 3.28107 = (10.809)4 / p(H2) / p p(H2) = 1.32106 kPabb 0.3522V= 0.05916lg(0.10.798)2VMFE0.2223VMFE4、电池电池 Pt|Cl2(p )|HCl(0.1mol kg-1)|AgCl,Ag电池电池 Pt|Cl2(Pt|Cl2(p p )|HC

7、l(0.1mol)|HCl(0.1mol kg-1kg-1)|AgCl,Ag)|AgCl,Ag已知：已知： AgClAgCl在在2525的标准生成焓为的标准生成焓为126.91kJ 126.91kJ mol-1 mol-1 Ag Ag、AgClAgCl和和Cl2Cl2气在气在2525的标准摩尔规定熵为的标准摩尔规定熵为 42.6642.66、96.0296.02和和243.64J243.64J K-1 K-1 mol-1, mol-1,试计算：试计算： (1)(1)电池的标准电池电动势；电池的标准电池电动势； (2)(2)电池的可逆热效应；电池的可逆热效应； (3)(3)电池的电动势温度系数；

8、电池的电动势温度系数； (4) 25(4) 25电池反应的平衡常数；电池反应的平衡常数； (5) 25 AgCl(5) 25 AgCl固体的分解压；固体的分解压； ； (6) 45 (6) 45 电池电动势电池电动势 （1） 负极 Cl 1/2 Cl2(g) + e 正极 AgCl + eAg + Cl， 电池反应 AgCl Ag + 1/2Cl2(g) 解解rHm126.91kJ/molrSm 42.66+243.64/296.02=67.72J/KrGm rHm T rSm = 126910 298 67.72=106.74kJE= rGm /zF = -106.74/965487=-1.

9、1071V（2）Q=T rSm =29867.72=210.8kJ（3）VzFSTEmp00070. 09648767.72 r(4)pKPKPPPKKRTGKpClpClpamra3822/12/1192/11019.4)()5()/(1088.1)/(12.432988.314106.74ln22VEdTTEEEp0931. 1)298318(0007. 01071. 1)6(4531829825455 原电池Pt | H2（p）| HCl(b=0.1 molkg1) | Hg2Cl2(s) | Hg(l)在25时电动势EMF=0.399V， =0.268V。 （1）写出电池反应和电极反应； （2）求25时电池反应的标准平衡常数； （3）求此HCl溶液（b=0.1 molkg1）的平均离子活度a 和平均离子活度因子(系数) 。MFE 解：