《物理化学》试卷集锦：第八章 可逆电池的电动势及其应用

　第八章 可逆电池的电动势及其应用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 返回上一页
1. 试将下述化学反应设计成电池: (1) AgCl(s)=Ag+(aAg+)+Cl-(aCl-) (2) AgCl(s)+I-(aI-)=AgI(s)+Cl-(aCl-) (3) H2(pH2)+HgO(s)=Hg(l)+H2O(l) (4) Fe2+(aFe2+)+Ag+(aAg+)=Fe3+(aFe3+)+Ag(s) (5) H2(pH2)+1/2 O2(pO2)=H2O(l) (6) Cl2(pCl2)+2I-(aI-)=I2(s)+2Cl-(aCl-) ? 2. 298K时下述电池的E为1.228 V Pt,H2(
)|H2SO4(0.01 mol/kg)|O2(
),Pt 已知H2O(l)的生成热 为-286.1 kJ/mol.试求: (1) 该电池的温度系数. (2) 该电池在273 K时的电动势.该反应热在该温度区间内为常数. ? 3. 电池Zn(s)|ZnCl2(0.05 mol/kg)|AgCl(s)+Ag(s) 的电动势E ={1.015- 4.92×
(T/K-298)}V.试计算在298 K当电池有2 mol 电子的电量输 出时,电池反应的ΔrGm, ΔrHm, ΔrSm和此过程的可逆热效应QR. ? 4. 一个可逆电动势为1.07 V的原电池,在恒温槽中恒温至293 K.当此电池短路时(即直接发生化学反应,不作电功),有1000 C的电量通过.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体系时总的熵变化.如果要分别求算恒温槽和电池的熵变化,还需何种数据? ? 5. 试为下述反应设计一电池 Cd(s)+I2(s)=Cd2+(aCd2+=1.0)+2I-(aI-=1.0) 求电池在298K时的
,反应的
和平衡常数
.如将反应写成 1/2 Cd(s)+1/2 I2(s)=1/2 Cd2+(aCd2+=1)+I-(aI-=1) 再计算
,
和
,以此了解反应方程式的写法对这些数值的影响. ? 6. 列式表示下列两组标准电极电势
之间的关系.
? 7. 试设计一个电池,使其中进行下述反应 Fe2+(aFe2+)+ Ag+(aAg+) =Ag(s)+Fe3+(aFe3+) (1) 写出电池的表示式. (2) 计算上述电池反应在298K,反应进度ξ为1 mol 的平衡常数 . (3) 如将过量磨细的银粉加到浓度为0.05 mol/kg的Fe(NO3)3溶液中,求当反应达平衡后Ag+的浓度为多少?(设活度系数均等于1) ? 8. 试设计合适的电池判断在298K时,将金属银插在碱溶液中,在通常的空气中银是否会被氧化?(空气中氧的分压为0.21×
).如果在溶液中加入大量的CN-,情况又怎样?　　 已知 [Ag(CN)2]- + e- -> Ag(s)+2CN-　　　　
=-0.31V ? 9. 在298K时,分别用金属Fe和Cd插入下述溶液中,组成电池,是判断何种金属首先被氧化? (1)溶液中含Fe2+和Cd2+离子的浓度都是0.1 mol/kg (2)溶液中含 Fe2+为0.1 mol/kg,而Cd2+为0.0036 mol/kg. ? 10. 在298K时,试从标准生成吉布斯自由能计算下述电池的电动势 Ag(s)+AgCl(s)|NaCl(a=1)|Hg2Cl2(s)+Hg(l) 已知AgCl(s) 和Hg2Cl2(s)的标准生成吉布斯自由能分别为-109.57和-210.35 kJ/mol. ? 11. 根据下列在298K和
下的数据,计算HgO(s)在该温度时的离解压. (1) 下述电池的
=0.9265 V　　　 Pt,H2(
)|NaOH(a=1)|HgO(s)+Hg(l) (2) H2(
)+1/2O2(
)=H2O(l) 　　
=-285.85kJ*mol-1 (3) 298K时下列物质的摩尔熵值 化合物　　　　 　　HgO(s) 　O2(g)　　 H2O(l) 　Hg(l) 　　H2(g)
/J/(K·mol)　 　73.22　 　205.1　　70.08　　77.4　　 130.7 ? 12. 298K时,10 mol/kg和6 mol/kg的HCl水溶液中HCl的分压为560和18.7Pa,试计算下述两电池的电动势的差值. (Pt)H2(
)|HCl(10 mol/kg)|Cl2(
)(Pt) (Pt)H2(
)|HCl(6 mol/kg)|Cl2(
)(Pt) ? 13. 在298K时,测得下述电池的E为0.695V, Zn(s)|Zn2+(aZn2+=0.01)|H+(aH+=0.02)|H2(pH2),Pt 通入H2(g)时,液面上总压为100.5 kPa,这时水的饱和蒸汽压为3.20kPa,并已知液接电势为-0.030V,求Zn电极的
(Zn2+,Zn). 设氢气为理想气体. ? 14. 已知298K时 2H2O(g) = 2H2(g)+O2(g) 反应的平衡常数为9.7×
,这时H2O的饱和蒸汽压为3200Pa,试求298K时下述电池的电动势E. Pt,H2(
)|H2SO4(0.01 mol/kg)|O2(
),Pt (298K时的平衡常数是根据高温下的数据间接求出的.由于氧电极上的电极反应不易达到平衡,不能测出E的精确值,所以可通过上法来计算E值) ? 15. 计算298K时下述电池的电动势E, Pb(s)+PbCl2(s)|HCl(0.1 mol/kg)|H2(0.1×
),Pt 已知
(Pb2+,Pb)=-0.126V,298K 时,PbCl2(s)在水中饱和溶液的浓度为0.039 mol/kg.设活度系数均等于1. ? 16. 已知298K时下述电池的电动势E=0.372V, Cu(s)|Cu(Ac)2(0.1 mol/kg)|AgAc(s)+Ag(s) 温度升至308K时,E=0.374V,又知298K时,
(Ag+,Ag)=0.799V,
(Cu2+,Cu)=0.337V, (1) 写出电极反应和电池反应. (2) 298K时,当电池可逆地输出2 mol 电子的电量时,求电池反应的ΔrGm, ΔrHm和ΔrSm,设电动势E 随 T的变化率有定值. (3) 求醋酸银AgAc(s)的溶度积Ksp.(设活度系均为1) ? 17. 已知298K时浓度为7.0 mol/kg的HCl水溶液里,离子的平均活度系数γ±=4.66,该溶液上方HCl(g)的平衡分压为46.40Pa,电极 Cl-(aCl-)|Cl2(pCl2),Pt的标准电极电势为1.3595V,求该温度下,下述反应的平衡常数 . 2HCl(g,
)= Cl2(g,
)+H2(g,
) 设气体为理想气体. ? 18. 对下列电池 Pt,H2(p1) |HCl(m)|H2(p2),Pt 设氢气遵从的状态方程为pVm =RT+ap,式中a=1.48×
m3/mol,且与温度,压力无关.当氢气的压力p1=20×
, p2=
时, (1) 写出电极反应和电池反应 (2) 计算电池在293 K时的电动势 (3) 当电池放电时是吸热还是放热?为什么? (4) 若a是温度的函数a=b-a/RT(a,b是常数),当电池输出2 mol电子的电量时,试列出下列函数的计算公式: ΔrSm , ΔrHm 和最大功Wmax. ? 19. 一个原电池是由固态铝电极和固态的Al-Zn合金电极以及熔融的AlCl3-NaCl混合物作电解质形成,当铝在合金电极中的摩尔分数是0.38,电池电动势在653 K时为7.43 mV, 试计算Al(s)在Al-Zn(s)合金中的活度. ? 20. 298K时测定下述电池的电动势 玻璃电极 | 缓冲溶液 | 饱和甘汞电极 当所用缓冲溶液的pH=4.00时,测得电池的电动势为0.1120 V.若换用另一缓冲溶液重测电动势,得E=0.3865 V. 试求该缓冲溶液的pH值. 当电池中换用pH=2.50的缓冲溶液时,则电池的E将为若干?