最新大学物理-化学核心教程第二版(沈文霞)课后参考答案第8章(4)

半岛未凉° 分享 2022-04-19 下载文档

21)0.509( mol kg A --=?。

解:对于混合电解质溶液,在计算离子强度时,要把所有的离子都计算在内。但在计算离子平均活度因子时,只用到相关电解质离子电荷数。

10.298 K 时,当2MgCl 和4CuSO 溶液的浓度都等于10.025 mol kg -?,并假定它们能完全电离。试分别计算这两种溶液的

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(1)离子强度I 。

(2)离子平均质量摩尔浓度m ±。

(3)离子平均活度因子γ±,已知11

2

0.509(mol kg )A --=?。

(4)电解质的离子平均活度a ±和电解质的活度B a 。 解 (1)离子强度根据第8题的简便的方法计算 (2)根据平均质量摩尔浓度m ±的定义,(

)()

1

1

B m m m m ννννν

ν

ν

ν+-+-±+-+-

==

(3)利用Debye-H ?ckel 极限公式 I z z A -+±-=γlg ,

(4) 已知 m a m

γ±±±

= , B a a ν

±= 11.有下列电池,写出各电池的电极反应和电池反应 (1)++2++2H H Ag Pt H ()H () || Ag ()Ag(s)p a a ||| (2)Ag(s)AgI(s)() ||Cl () AgCl(s)Ag(s)a a ---

-

I Cl ||I || (3)22H Pt H ()NaOH()HgO(s)Hg(l)p a |||| (4)3212Ag Pt Fe (),Fe () || Ag ()Ag(s)a a a ++++||

解:(1)负极 22H H H ()2H ()2e p a ++

-

??→+ 正极 ++Ag 2Ag ()2e 2Ag(s)a -+??→

净反应 +2+2H Ag H H ()2Ag ()2H ()2Ag(s)p a a +++=+ (2) 负极 Ag(s)()Ag (s)e a --

-+??→+I I I 正极 AgCl(s)e Ag(s)Cl () a --

-

+??→+Cl 净反应 AgCl(s)()AgI(s)Cl ()a a ---

-

+=+I Cl I (3) 负极 22H 2OH H ()2OH ()2H O(l)2e p a --

-

+??→+ 正极 2OH HgO(s)H O(l)2e 2OH ()Hg(l)a --

-

++??→+ 净反应 22H 2H ()HgO(s)Hg(l)H O(l)p +=+

(4) 负极 2321Fe ()Fe ()e a a ++-

??

→+

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正极 Ag Ag ()e Ag(s)a ++-+??→

净反应 2321Ag Fe () Ag ()Fe ()Ag(s)a a a +++++=+ 12. 试将下述化学反应设计成合适的电池 (1)++Ag Cl AgCl(s)Ag ()Cl ()a a --=+

(2)2323Fe Ag Fe Fe ()Ag ()Fe ()Ag(s)a a a +++++++=+ (3)222H 2O 22H ()O ()2H O(l)p p += (4)++2H OH H O(l)

H ()OH ()a a --+

(5)234234Sn Tl Sn Tl Sn ()Tl ()Sn ()Tl ()a a a a +++++

+

+

+

+=+

解 :(1)生成物+

Ag 是由Ag(s)氧化而来的,所以电极++Ag Ag(s)Ag ()a |做阳极, 难溶盐电极Cl Cl ()AgCl(s)Ag(s)a --

||做阴极,所设计的电池为 然后写出电极反应和电池反应进行验证。

负极 Ag Ag(s)Ag ()e a ++-??→+ 正极 AgCl(s)e Ag(s)Cl () a --

-

+??→+Cl 净反应 Ag AgCl(s)Ag ()Cl ()a a +-+-=+Cl 说明设计的电池是正确的。同理,其余设计的电池为

(2) 3232Fe Fe Ag Pt Fe (),Fe () || Ag ()Ag(s)a a a ++++++|| (3) 222H 2O Pt H ()H OH )(aq)O ()Pt p p +

-||(或|| (4) ()()()()22

H

OH Pt | H |H ||OH |H |Pt p a a p +

-

+

-

(5)

423423Tl Sn Sn Tl Pt Sn (),Sn ()||Tl (),Tl ()Pt a a a a ++++++++||

13.分别写出下列两个电池在作为原电池和电解池时的电池反应,并判断是否有可能成为可逆电池。

(1) Zn(s)│H 2SO 4(aq)│Cu(s) (2) Pt │H 2(p )│HCl(aq)│AgCl(s)│Ag 解: (1) 作为原电池时

负极,氧化 22Zn Zn(s)Zn ()2e

a ++

-??→+-

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正极,还原 22H H 2H ()2e H ()a p ++-

+??→

电池净反应为: 2222H H Zn Zn(s)2H ()Zn ()H ()a a p ++++

+??→+

作为电解池时:在正极(即阳极)上,Cu(s)氧化,在负极(即阴极)上,H +还原 阳极,氧化 22Cu Cu(s)Cu ()2e a ++-

??→+

阴极,还原

22H H 2H ()2e H ()a p ++-

+??→

电解池的总反应为: 2222H H Cu Cu(s)2H ()Cu ()H ()a a p +++

+

+??→+

同一个电池,在分别作为原电池和电解池时,电池反应不是互为逆反应,所以电池(1)不可能成为可逆电池。

(2) 作为原电池时的电池反应为

1

2

H 2(g)+AgCl(s) → Ag(s)+HCl 作为电解池时的电池反应为:

Ag(s)+HCl →

1

2

H 2(g)+AgCl(s) 电池(2)的电池反应,在充、放电时是互为逆反应,所以电池(2)有可能成为可逆电池,只要在充、放电时的电流为无限小值。

14.在 298 K 时,有下述电池:

试计算电池的电动势E ,并判断该电池反应能否自发进行?已知Cl AgCl Ag 0.222 3 V E -

=||,

Br AgBr Ag 0.071 3 V E -

=||。

解: 首先写出电极反应和电池反应

负极,氧化 Br Ag(s)Br (0.01)AgBr(s)e a --

-

+=??→+ 正极,还原 AgCl(s)e Ag(s)Cl (0.01)a --

-

+??→+=Cl

电池净反应: Br AgCl(s)Br (0.01)AgBr(s)Cl (0.01)a a ---

-

+==+=Cl

根据电池反应,利用Nernst 方程计算电池的电动势

电池的电动势大于零,则电池为】【电池,反应的?r G m 小于零,电池反应能自发进行。 15.反应 Zn(s) + CuSO 4(a =1) ──→ Cu(s) + ZnSO 4(a =1) 在电池中进行,在288 K 时,

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1文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑. 测得电动势E = 1.0934 V ,已知电池的温度系数414.2910 V K p

E T --???=-?? ????。 (1) 写出该反应所对应电池的书面表示式和电极反应。

(2) 求电池反应的 ?r G m ,?r S m ,?r H m 和 Q R 。

解: (1) 在反应式中,Zn(s)被氧化为ZnSO 4,应作为阳极放在电池的左边,CuSO 4还原为Cu(s),应作为阴极放在电池的右边,所以,反应所对应电池的书面表示式为: Zn(s)│ZnSO 4(a =1)‖CuSO 4(a =1)│Cu(s)

电极反应为

负极,氧化 2Zn(s)Zn (1)2e a +-??

→=+ 正极,还原 2Cu (1)2e Cu(s)a +-=+??

→ (2) 从化学反应式可以看出,电子的计量系数等于2,已知电池的电动势和温度系数的值,代入相应的计算式,就可以得到所求的热力学函数的变化值。因为E E =,所以

16.电池12Zn(s)ZnCl (0.05 mol kg )AgCl(s)Ag(s)-?|||的电动势与温度的关系为 试计算,在298 K ,电极反应的电子计量系数等于2时,电池反应的r m r m ,G H ??,r m S ?和可逆热效应R Q 。

解: 因为已指定电极反应的电子计量系数等于2,如果没有指定,一定要先写出电池反应,计算与电池反应对应的、当反应进度为1 mol 时的热力学函数的变化值。已知电池的电动势与温度的关系式,则就可以得到在298 K 时的电动势。将关系式对温度求微分,可以得到电动势的温度系数。

17.电池(1)Cu (s )│Cu +‖Cu +,Cu 2+│Pt 和电池(2)Cu (s )│Cu 2+‖Cu +,Cu 2+│Pt 的电池反应均可简写作:2 Cu(s)Cu

2Cu +++=,则此两个电池的?r G m 和 E 的关系

如何?

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)Cu e +-

??

→+ 正极,还原 2Cu e Cu +-++??→ 电池净反应 2 Cu(s)Cu 2Cu +++= r m,11G E F ?=-


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