可逆电池练习题

第十章可逆电池练习题(总11页)

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第十章

可逆电池练习题

一、判断题：

1．电池(a) Ag,AgCl|KCl(aq)|Hg2Cl2,Hg与电池(b) Hg,Hg2Cl2|KCl(aq)|AgNO3(aq)|Ag 的电

池反应可逆。

2．恒温、恒压下，ΔG > 0的反应不能进行。

3．电池Zn|ZnCl2(aq)|AgCl(s)|Ag在25℃、p下可逆放电2F时放热 kJ，则该电池

-1

反应：Zn + 2AgCl(s) ZnCl2 + 2Ag 的rHm(298K) = kJ·mol。 4．Zn + 2e

2+

2+

Zn ，E1，rGm(1)；½Zn+e ，所以有：rGm(1) = rGm(2)。

½Zn，E2

2+

，rGm(2)。因 ，rGm(2)；

E1= E2

2+

5．Fe + 2e Fe，E1

3+

，rGm(1)

(1) + (2)，得：Fe + 3e Fe，E3

则：rGm(3) = rGm(1) + rGm(2)，E3

+

；Fe + e Fe ，E2，rGm(3)。

3+

6．2H + 2e H2，E1与2H2O + 2e 应，

所以φ1 = φ2。

-

7．对于电极Pt |Cl2(p)|Cl其还原电极电势为：

φ(Cl-/Cl2) = φ(Cl-/Cl2) - (RT/2F)ln{[p(Cl2)/[p8．对于电池Pt|H2|H2SO4(aq)|O2|Pt ， 其电池反应可表示为：H2(g) + ½O2(g) H2O(l)，E1或2H2(g) + O2(g) 2H2O(l)，E2，rGm(2)。 因2rGm(1) = rGm(2)，所以2E1= E2。

=E1 + E2。

- H2 + 2OH，E2，因它们都是氢电极反

a2(Cl-)]] 。

，rGm(1)

9．电池(1) Ag|AgBr(s)|KBr(aq)|Br2|Pt ，电池(2) Ag|AgNO3(aq)||KBr(aq)|AgBr(s)|Ag的电

-池电动势E1、E2都与Br 浓度无关。

10．在有液体接界电势的浓差电池中，当电池放电时，在液体接界处，离子总是从高浓 度向低浓度扩散。

11．对于电池Zn|ZnSO4(aq)||AgNO3(aq)|Ag，其中的盐桥可以用饱和KCl溶液。

+--12. 电池Ag | Ag(aq)||Cl(aq)|Cl2(g),Pt 与Ag(s),AgCl(s)|Cl(aq)|Cl2(g),Pt 对应

一个电池反应.

二、单选题：

1．丹聂尔电池(铜 - 锌电池)在放电和充电时锌电极分别称为： (A) 负极和阴极 ； (B) 正极和阳极 ； (C) 阳极和负极 ； (D) 阴极和正极 。

2．韦斯登标准电池放电时正极上发生的反应为：

2+

(A) Cd + 2eCd ； (B) PbSO4(s) + 2e

2-Pb + SO4 ；

2-(C) Hg2SO4(s) + 2e2Hg(l) + SO4 ；(D) Hg2Cl2(s) + 2e2Hg(l) -+ 2Cl 。

2

3．下列说法不属于可逆电池特性的是： (A) 电池放电与充电过程电流无限小； (B) 电池的工作过程肯定为热力学可逆过程； (C) 电池内的化学反应在正逆方向彼此相反； (D) 电池所对应的化学反应ΔrGm = 0 。

4．电池在下列三种情况：(1)I→0；(2)有一定电流；(3)短路。忽略电池内电阻，下列说

法正确的： (A) 电池电动势改变 ； (B) 电池输出电压不变 ；

(C) 对外输出电能相同 ； (D) 对外输出电功率相等 。

5．下列电池中，哪个电池反应不可逆：

2+2+

(A) Zn|Zn||Cu| Cu ； (B) Zn|H2SO4| Cu ； (C) Pt,H2(g)| HCl(aq)| AgCl,Ag ； (D) Pb,PbSO4| H2SO4| PbSO4,PbO2 。

6．对韦斯登(Weston)标准电池，下列叙述不正确的是： (A) 温度系数小 ； (B) 为可逆电池 ； (C) 正极为含 % 镉的汞齐 ； (D) 电池电动势保持长期稳定不变 。

7．电极①Pt,Cl2(g)|KCl(a1)与②Ag(s)，AgCl(s)|KCl(a2)，这两个电极的电极反应相界面有：

(A) ① 2 个，② 2 个 ； (B) ① 1 个，② 2 个 ；

(C) ① 2 个，② 1 个 ； (D) ① 1 个，② 1 个 。

8．铅蓄电池放电时，正极发生的电极反应是：

+2+

(A) 2H + 2eH2； (B) PbPb + 2e；

2-+2-(C) PbSO4 + 2ePb + SO4； (D) PbO2 + 4H + SO4 + 2ePbSO4

+ 2H2O。

9．对于甘汞电极，下列叙述正确的是：

2+

(A) 电极反应为 Hg2 + 2e Hg ； (B) 属于第一类电极 ； (C) 对阴离子可逆，电极电势较稳定 ；

-

(D) 电极电势为φ(Hg2Cl2) = φ(Hg2Cl2) + (RT/2F)lna(Cl) 。

10．关于玻璃电极，下列叙述不正确的是：

-1

(A) 为特殊玻璃吹制的薄泡，内置·kg的HCl溶液和Ag－AgCl参比电极(或甘

汞电极) ；

+

(B) 不受溶液中氧化剂或还原剂的影响 ； (C) 对H可逆，为离子选择电极 ；

(D) 为第一类电极，定温下φ(玻)为常数 。

2+2+

11．电极 Pb(a)|Pb-Hg(a’) 和 Pb(a)|Pb(s) 的电极电势和标准电极电势间的关系为：

(A) φ相同φ不同 ； (B) φ相同φ不同 ；

3

(C) φ和φ均相同 ； (D) φ和φ均不同 。

-3

12．常用三种甘汞电极，即(1)饱和甘汞电极；(2)摩尔甘汞电极；(3)·dm甘汞电极。

-反应式为：Hg2Cl2(s)＋2e = 2Hg(1)＋2Cl(aq)。25℃时三者的标准电极电位φ相比：

(A) φ1> φ2> φ3； (B) φ2> φ1> φ3； (C) φ3> φ2> φ1； (D) φ1= φ2= φ3。

13．下列电池的电动势与氯离子活度无关的是： (A) Zn| ZnCl2(aq)| Cl2(p),Pt ； (B) Zn| ZnCl2(aq)| KCl (aq)| AgCl,Ag ；

(C) Ag,AgCl| KCl(aq)| Cl2(p),Pt ； (D) Pt,H2( p)| HCl (aq)| Cl2(p),Pt 。

14．25℃时电池反应 H2(g) + ½O2(g) = H2O(l) 对应的电池标准电动势为 E1，则反应

2H2O(l) = 2H2(g) + O2(g) 所对应的电池的标准电动势 E2是： (A) E2 = - 2E1； (B) E2 = 2E1； (C) E2 = - E1； (D) E2 = E1。

- -

15．下列反应 AgCl(s) + I AgI(s) + Cl其可逆电池表达式为：

- - -

(A) AgI(s)|I| Cl| AgCl(s) ； (B) AgI(s)|I -

||Cl| AgCl(s) ；

- -

(C) Ag(s),AgCl(s)|Cl|| I| AgI(s),Ag(s) ；

- -

(D) Ag(s),AgI(s)|I||Cl| AgCl(s),Ag(s) 。

16．可以直接用来求Ag2SO4的溶度积的电池是： (A) Pt|H2(p)|H2SO4(a)| Ag2SO4(s)|Ag ； (B) Ag|AgNO3(a)||K2SO4(a)|PbSO4(s),Pb(s) ； (C) Ag(s),Ag2SO4(s)|K2SO4(a)||HCl(a)|AgCl(s),Ag(s) ； (D) Ag|AgNO3(a)||H2SO4(a)|Ag2SO4(s),Ag(s) 。

17．下列电池中能测定AgCl的fGm的是：

(A) Ag|AgCl(s)|KCl(aq)|Cl2(p)|Pt ； (B) Ag|Ag||Cl-

|Cl2|Pt ；

+ -

(C) Ag|Ag||Cl|AgCl(s)|Ag ； (D) Ag|AgCl|AgCl(s)|Ag 。

18．下列电池中能测定AgI的溶度积Ksp的是： (A) Ag|AgI(s)|KI(aq)|I2 ； (B)

+ -

Ag|Ag||I|AgI(s)|Ag ；

+ -

(C) Ag|Ag||I|I2|Pt ； (D) Ag|AgI|Pt 。

19．若某电池反应的热效应是负值，那么此电池进行可逆工作时，与环境交换的热： (A) 放热 ； (B) 吸热 ； (C) 无热 ； (D) 无法确定 。

20．某电池反应的自由能变化ΔrGm和焓变ΔrHm的关系为： (A) ΔrHm = ΔrGm ； (B) ΔrHm > ΔrGm ；

+

4

(C) ΔrHm < ΔrGm ； (D) 三种均可能。

21．某电池在标准状况下，放电过程中，当Qr = -200 J 时，其焓变ΔH为： (A) ΔH = -200 J ； (B) ΔH < -200 J ；

(C) ΔH = 0 ； (D) ΔH > -200 J 。

22．原电池Pt,H2(p)|H2SO4|O2(p),Pt 在298K时，E = ，并已知H2O(l)

-1

的生成热fHm= - kJ·mol，n = 2，那么该电池的温度系数是：

(A) (C)

× 10 V·K ；

-3 -1

× 10V·K ；

-4

-1

(B) (D) × 10V·K ；

-4 -1

× 10V·K 。

-3 -1

23．在恒温恒压条件下，以实际工作电压E’放电过程中，电池的反应热Q等于： (A) ΔH - zFE’ ； (B) ΔH + zFE’ ； (C) TΔS ； (D) TΔS - zFE’ 。

24．恒温恒压下，电池在以下三种情况下放电：①电流趋近于零，②一定大小的工作电 流，③短路。下列各式不正确的是： (A) 在①下，QR = TΔrSm = nFT(∂E/∂T)p ； (B) 在①下，QR = QP = ΔrHm ； (C) 在②下，QP = ΔrHm - W’ = ΔrHm + nFE’(E’为实际工作电压) ； (D) 在③下，QP = ΔrHm 。

25．25℃时，反应2H2S + SO2 = 3S↓ + 2H2O达到平衡时，其平衡常数为多少

(已知25℃时，φ(S/H2S) = V，φ(SO2/S) = V)：

102020

(A) × 10 ； (B) × 10 ； (C) × 10 ； (D) ×-27

10 。

---26．已知电极电位：φ(Cl2/Cl) = V，φ(Br2/Br) = V，φ(I2/I) = V， φ(Fe3+/Fe2+) = V， 标准状态下，Fe与卤素组成电池，下面判断正确的是：

3+-3+

(A) Fe可氧化Cl ； (B) Fe可氧化-Br ；

3+-3+

(C) Fe可氧化I ； (D) Fe不能氧化卤离子 。

2+

27．巳知下列两个电极反应的标准还原电势为：Cu + 2eCu，φ = V；

+2++ Cu + eCu，φ = V，由此求算得Cu + eCu的φ等于： (A) V ； (B) V ； (C) V ； (D) V 。

+3+3++

28．已知φ(Ti/Ti) = - V ，φ(Ti/Ti) = V ，则φ(Ti/Ti)为(V)： (A) × 3) + ； (B) × + ； (C) + ； (D) - 。

2+

29．在温度T时φ(Hg2/Hg) = a，Hg2SO4的溶度积为Ksp，则φ(Hg2SO4/Hg)为： (A) a + (RT/2F)lnKsp ； (B) a - (RT/2F)lnKsp ； (C) a + (RT/F)lnKsp ； (D) a - (RT/F)lnKsp 。

-

30．已知298K时Hg2Cl2 + 2e2Hg + 2Cl，φ1 = V ；

-

AgCl + eAg + Cl，φ2 = V。则当电池反应为： Hg2Cl2 + 2Ag2AgCl + 2Hg 时，其电池的E为： (A) - V ； (B) - V ； (C) V ； (D) V 。

5

31．298K时，若要使电池 Pb(Hg)(a1)|Pb(NO3)2(aq)|Pb(Hg)(a2) 的电池电动势E为正值，

则Pb在汞齐中的活度必定是： (A) a1 > a2 ； (B) a1 = a2 ； (C) a1 < a2 ； (D) a1

和a2可取任意值 。

32．电池 Ag(s)|AgNO3(γ±,1，m1) || AgNO3(γ±,2，m2)|Ag(s) 的电动势E应为： (A) - (2RT/F)ln(γ±,1m1/γ±,2m2) ； (B) - (2RT/F)ln(γ±,2m2/γ±,1m1) ；

(C) - (RT/F)ln(γ±,1m1/γ±,2m2) ； (D) - (RT/F)ln(γ±,2m2/γ±,1m1) 。

32

33．已知电池反应 Zn + 2AgCl = ZnCl2 + 2Ag 在25℃时的平衡常数K = 10 ，ZnCl2

-1

浓度为·kg，下列叙述不正确的是：

-1

(A) 原电池符号为 Zn(s)|ZnCl2 mol·kg)|AgCl(s),Ag ；

-1

(B) 原电池符号为 Ag(s),AgCl(s)|ZnCl2 mol·kg)|Zn(s) ； (C) 标准电池电动势 E= V ； (D) 电池电动势 E = V 。

2+ - 2++

34．25℃时电极反应 Cu + I+ eCuI 和 Cu + eCu 的标准电极电势分别 为和，则CuI的溶度积Ksp为：

-12 -6 -7

(A) × 10； (B) × 10； (C) × 10； (D)

-15

× 10 。

-1

35．已知电池 Zn(s)|ZnCl2(m= mol·kg)|AgCl(s),Ag(s) 在25℃时的电动势为 V， 标准电动势为 V，电池可逆放电2F，以下各式正确的是：

33

① a(ZnCl2) = ；② a± = ；③ γ± = ；④ K= × 10 ； ⑤ W’ = kJ。 (A) ①②⑤ ； (B) ②③⑤ ； (C) ①②③④ ； (D) ④⑤ 。

36．下列电池中E最大的是：

++

(A) Pt|H2(p)|H(a = 1)||H(a ‘= |H2(p)|Pt ；

++

(B) Pt|H2(2p)|H(a = 1)||H(a’ = 1)|H2(p)|Pt ；

++

(C) Pt|H2(p)|H(a = 1)||H(a ‘= 1)|H2(p)|Pt ；

++

(D) Pt|H2(p)|H(a = ||H(a ‘= 1)|H2(2p)|Pt 。

37．下列电池中，液体接界电位不能被忽略的是： (A) Pt,H2(P1)|HCl(m1)|H2(p2),Pt ； (B) Pt,H2(p1)|HCl(m1)|HCl(m2)|H2(p2), Pt ； (C) Pt,H2(p1)|HCl(m1)||HCl(m2)|H2(p2),Pt ； (D) Pt,H2(p1)|HCl(m1)|AgCl,Ag-Ag,AgCl|HCl(m2)|H2(p2),Pt 。

38．下列四个原电池中，其电池反应不为 H2(2p)H2(p) 的电池是：

++

(A) Pt,H2(2p)|H(a = ||H(a = |H2(p),Pt

+-8

(B) Pt,H2(2p)|H(a = 10)|H2(p),Pt

+

(C) Pt,H2(2p)|H(a = |H2(p),Pt

+

(D) Pt,H2(2p)|H(a = ||KCl(m = 1)|Hg2Cl2(s),Hg

+

－Hg,Hg2Cl2(s)|KCl(m = 1)|H(a = |H2(p),Pt

39．下列四组组成不同的混合溶液，当把金属铅分别插入各组溶液中组成电池，已知

6

φ(Pb/Pb) = ，φ(Sn/Sn) = ，能从溶液中置换出金属锡的是：

2+2+

(A) a(Sn2+) = ，a(Pb2+) = ； (B) a(Sn) = ，a(Pb) = ；

2+2+

(C) a(Sn2+) = ，a(Pb2+) = ； (D) a(Sn) = ，a(Pb) = 。

2+

40．在pH < 水溶液中，反应为Fe(aq) + 2eFe；当pH > 时，反应为

-Fe + 2OHFe(OH)2 + 2e的反应，则此体系在φ～pH图中为： (A) 与pH轴平行的直线 ； (B) 与pH轴垂直的直线 ； (C) 与pH轴相交的斜线 ； (D) 当pH < 时为与 pH 轴平行的直线，当pH > 时，是斜线 。

三、多选题：

1．对原电池的两电极特征的描述中，不正确的是： (A) 电位较低的电极上，进行氧化反应 ； (B) 电子密度较高的电极就是阴极 ；

(C) 进行还原反应的电极其电子密度较低 ； (D) 电子由负极流出 ； (E) 电子密度较低的电极就是负极 。

2．关于可逆电池的特点描述正确的是： (A) 可逆电池必须由可逆电极组成 ； (B) 可逆电池的电池反应必须可逆 ；

(C) 无液体接界的单液电池为可逆电池 ； (D) 由可逆电极组成的电池，电池的电动势最大 ； (E) 电极反应可逆时组成的电池一定是可逆电池 。

3．下列电池符号表示的不是可逆电池的为： (A) Zn(s)|HCl(a)|Ag(s) ； (B) Zn(s)|CuSO4(a)|Cu(s) ；

(C) Hg(l),HgO(s)|KOH(a)|O2(p2)(Pt) ； (D) (Pt)H2(p1)|KOH(a)|O2(p2)(Pt)；

(E) Pb(s),PbCl2(s)|KCl(a)|Hg2Cl2(s),Hg(l) 。

4．下列电池中，可以用来测定H2O的离子积Kw的电池是： (A) Pt,H2(p1)|H2O|H2(p2),Pt ；

-+

(B) Pt,H2(p1)|OH(a1)||H(a2)|H2(p2),Pt ；

-+

(C) Pt,O2(p1)|OH(a1)||H(a2)|H2(p2),Pt ；

-+

(D) Pt,O2(p1)|OH(a1)||H(a2)|O2(p2),Pt ；

-+

(E) Pt,H2(p1)|OH(a1)||H(a2)|O2(p2),Pt 。

+2+

5．下列哪些电池的电池反应不是2Cu = Cu + Cu(s) ：

2+++

(A) Pt|Cu,Cu||Cu|Cu(s) ； (B)

2++2+

Pt|Cu,Cu||Cu|Cu(s) ；

+2++

(C) Cu(s)|Cu||Cu,Cu|Pt ； (D)

+2+

Cu(s)|Cu||Cu|Cu(s) ；

2++

(E) Cu(s)|Cu||Cu|Cu(s) 。

6．若原电池能对外做电功，电动势的温度系数(∂E/∂T)p < 0，下列判断正确的是： (A) 电能大于化学能 ； (B) 化学能大于电能 ； (C) 电池工作时一定是放热 ； (D) 电池工作时一定是吸热 ；

(E) 电池在绝热条件下工作，其温度将会降低 。

7．对于气体可视为理想气体的浓差电池，在等温可逆放电时应有：

2+2+

7

(A) Q = 0 ；(B) (∂E/∂T)p = 0 。

rGm= 0 ；(C)

ΔrHm = 0 ；(D)ΔrSm = 0 ；(E)

8．电池在恒温、恒压下可逆放电2F与以一定的电压放电2F，二者相比不同的有： (A) 对环境作的电功W ； (B) 电池反应的ΔrGm ；

(C) 与环境交换的热Q ； (D) 电池反应的ΔrHm ； (E) 电池反应的ΔrSm 。

9．如果规定标准氢电极的电位等于1V，那么可逆电极的φ与可逆电池的E值将如 何变化： (A) φ减小 1V ； (B) φ增加 1V ； (C) E增加 1V ；

(D) E减小 1V ； (E) E值不变 。

10．下列电池中不是浓差电池的是： (A) Zn|ZnSO4(aq)|Zn,Hg(汞齐) ； (B) Cu,Zn(合金)|CuSO4(aq)|Cu ；

(C) Pt,H2(p1)|HCl(a)|H2(p2),Pt ； (D) Pt,H2(p1)|HCl(a1)||NaOH(a2)|O2(p2),Pt ；

(E) Pt,Cl2(p1)|HCl(a)|Cl2(p2),Pt 。

四、主观题：

1．电池 Pt,H2( p)|HBr(a = 1)|AgBr(s),Ag 的E与温度T的关系式为： E = - × 10-7T(T - 298) 。 (1) 写出电极反应与电池反应 ；

+

(2) 求T = 298K时正极φ与AgBr的 Ksp，巳知φ(Ag/Ag) = V ； (3) 求T = 298K电池反应的平衡常数（可逆放电2F）； (4) 此电池在298K下可逆放电2F时，放热还是吸热是多少

2．25℃，设有下列电池 Au| AuI(s)|HI(m)|H2( p),Pt 。 (1) 写出电极反应与电池反应 ；

-1-1

(2) 巳知m(HI) = ·kg时，E = - V；m(HI) = ·kg时，E = - ，

-1

计算m(HI) = mol·kg时，溶液的平均活度系数 ；

++

(3) 巳知 Au + eAu，φ(Au/Au) = 。计算AuI的Ksp 。

3．对于电池：Pt,Cl2)|HCl|AgCl(s),Ag ，巳知

fHm(AgCl) = kJ·mol-1，Sm(Ag) = J·K-1·mol-1，

Sm(AgCl) = J·K-1·mol-1，Sm(Cl2) = J·K-1·mol-1。求：

(1) T = 298K时电池电动势 ；(2) 电池电动势的温度系数 ；(3) AgCl(s) 的分解压力。

4．巳知298K时，电池 Pt,H2(p)| H2SO4 m)|O2(p),Pt 的E = V，H2O(l) 的

-1

标准生成热为fHm= kJ·mol 。

(1) 求该电池的温度系数 ；

(2) 计算273K时，该电池的电动势(假定在273～298K之间ΔHm为常数) 。

5．电池 Zn(s)|ZnCl2(m = |AgCl,Ag 在298K时电动势为E = V，计算ZnCl2

2++

溶液的平均活度系数。巳知φ(Zn/Zn) = V，φ(AgCl/Ag) = V。

8

6．巳知298K时，2H2O(g) = 2H2(g) + O2(g) 的标准平衡常数为 ×10，水的蒸气压为 3200 Pa，试求298K电池：Pt,H2(p)|H2SO4|O2(p),Pt 的电动势。

2++3+

7．设计一个电池，使其中进行下列反应：Fe + Ag = Ag(s) + Fe 。 (1) 写出电池表达式 ；

+3+2+

(2) 计算上述反应的平衡常数，巳知φ(Ag/Ag) = ，φ(Fe/Fe) = ；

+

(3) 将大量磨细的Ag粉加入到的Fe(NO3)3 溶液中，反应达到平衡后，Ag的浓 度为多少

8．对于下列电池：Pt,H2(p1)|H2SO4(m)|H2(p2),Pt，假定H2遵守状态方程：pVm = RT + αp，

α = dm3·mol-1，并与温度、压力无关。当H2的压力p1 = 20p，p2 = p时。 (1) 计算上述电池在20℃ 时的电动势 ；

(2) 当电池工作时，是放热还是吸热并计算20℃ 时ΔHm与QR 。

-82+

9．巳知298K时，PbSO4的活度积Kap = ×10，φ(Pb/Pb) = - V，

φ(S2O82-/SO42-) = V，若电池：Pb,PbSO4(s)|SO42-(a = ||SO42-(a1),S2O82-(a2 = 1)|Pt

-4-1

的温度系数 (∂E/∂T)p = - ×10 V·K，并知该电池在25℃，以1V电压工作，不

2-可逆放电时(放电量为1F)，放热，计算SO4的活度a1 。

+ -

10．298K时，Ag| Ag和Cl| AgCl(s)|Ag的标准电极电势分别为和。 试求：(1) AgCl在水中的饱和溶液浓度 ；

-1

(2) AgCl在·kgKNO3溶液中的溶解度。

11．试设计合适的电池，用电动势法测定下列热力学函数值：

-1

(1) HBr·kg)溶液在298K时的离子平均活度系数γ±； (2) Ag2O(s) 在p下的分解温度。

12．Ogg曾在291K、m2/m1 = 10的条件下对下述电池进行了一系列测定：

-1-1

Hg(l)|亚汞(m1),HNO3 mol·kg) || 亚汞(m2),HNO3·kg)|Hg(l)，求得

2++

电动势的平均值为。试根据这些数据确定亚汞离子在溶液中是Hg2还是Hg。

13．电池 Pb|PbSO4(s)|CdSO4(m1)|CdSO4(m2)|PbSO4(s)|Pb在298K时，液体接界处 t(Cd2+) = 。已知m1 = ·kg-1，γ±,1 = ，m2 = ·kg-1，γ±,2 = 。试计 算298K时的液体液接电势和电池电动势。

-81

第十章

可逆电池练习题答案

一、判断题答案：

1．错。

2．错，恒温、恒压、W’ = 0 时，ΔG > 0 的过程不能进行。 3．错，过程中W’ ≠ 0，ΔH ≠ Qp 。

4．ΔrGm(1) = ΔrGm(2)错，ΔrGm为广度量，与发生反应的物质的量有关。

9

5．E3= E1+ E2错，强度量不能相加减。

+

-

6．错，电极反应不同，(1)的标准态是a(H) = l，(2)的标准态是a(OH) = 1。 7．错，电极反应为：Cl2 + 2e8．错，E2C1 。

-

为强度量，与发生反应的物质的量无关。

-

9．错，电池(2)的E与Br浓度有关。

10．错，电池对外放电时，电池内正离子向正极迁移，负离子向负极移动。 11．错，因Ag与Cl反应生成AgCl沉淀。 12．错。

+

-

二、单选题答案： 1. A； 2. C； 3. D； 4. C； 7. B； 8. D； 9. C； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ；

三、多选题答案： 1. BE； 2. AB； 4. BD； 5. CD； 6. BC； 7. BC； 9. BE； 10. BD。

四、主观题答案：

1．解：(1) 负极：H2(g) - 2e

+

5. B； ； ； ；

； ； 。

6. C；

3. AB； 8. AC；

2H；正极：2AgBr(s) + 2e2Ag(s) + 2Br

-

电池反应： H2(g) + 2AgBr(s) = 2Ag(s) + 2HBr(a = 1) (2) T = 298K ，E= V

φ(正) =φ(AgBr/Ag) = E- φ(H+/H2) = E= V ∵φ(AgBr/Ag) =φ(Ag+/Ag) + 即 = + Ksp ∴ Ksp = × 10-13

(3) ΔG= -RTlnK= -nFE

2

lnK= nFE/RT = 2 × 96500 × × 298) = ，所以 K= × 10 (4) (∂E/∂T)p = × 10-7·2T + × 10-7 × 298 = × 10-7T + × 10-6 T = 298K (∂E/∂T)p = × 10-6 < 0， 放热

Qr = nFT(∂E/∂T)p = 2 × 96500 × 298 × × 10-6) = - 7175 J

-

2．解：(1)负极： Au + I―e

+

AuI(s)；正极： H + e

+

½H2(p)

电池反应： Au + H + I = AuI(s) + ½H2 (g) (1) E = E+ {[a(H+)a(I-)/[p(H2)/(p)1/2]]

= φ(AuI/Au) - 0 + γ±2m2 = φ(AuI/Au) + γ± + 当 m = ，γ± = 1

10

┌ = φ(AuI/Au) + = φ(AuI/Au) + + lgγ± 解得： γ± =

(3) 由 = φ(AuI/Au) + 得出：φ(AuI/Au) = V 又∵φ(AuI/Au) = φ(Au+/Au) + ， 即 = + lgKsp ∴ Ksp = × 10-37

3．解：(1) 负极： Cl- - e½Cl2(g,)；正极： AgCl(s) + e

-Ag(s) + Cl

电池反应： AgCl(s) = Ag(s) + ½Cl2(g ,)

E = E- (pCl2/p)1/2 由 ΔG 计算 E

= ½=

- T(Cl2) +

(Ag) -

(AgCl) = kJ·mol-1

= ½ × + - = J·K-1·mol-1

= × 103 - 298 × = 109730 J·mol-1

E= -/nF = -109730/96500 = V

E = E- = V (2) AgCl(s)─

→Ag(s) + ½Cl2(p)─ΔS2→ ½Cl2

) + Ag(s)

ΔSm = + ΔS2

= + nRln(p1/p2) = + × × ln(1/ = J·K-1·mol-1 QR = TΔSm = 298 × = 18163 J = kJ

(3) (∂E/∂T)p = ΔSm/nF = 96500 = × 10-4 V·K-1 (4) AgCl(s) = Ag(s) + ½Cl2(g)

= -RT ln K]

∴ ln[p(Cl2,eq)/p] = -2/RT = -2 × 109730/ × 298) =

-39 -39

p(Cl2) = × 10p= × 10p= × 10-39 kPa

4．解：(1) 负极：H2(p) - 2eH2O(l)

电池反应： H2(p) + ½O2(p= = (

(水) = kJ·mol-1 -

)/T = ( - + 237) × 103/298 = - J·K-1·mol-1 = -RT ln[p(Cl2,eq)/p] = -½RT ln[p(Cl2,eq)/p1/2

2H+；正极：½O2(p) = H2O(l)

) + 2H+ + 2e

= -nFE = - 2 × 96500 × = -237 kJ·mol-1

(∂E/∂T)p = /nF = (2 × 96500) = × 10-4 V·K-1 (2) ΔHm 与温度无关，用G－Ｈ公式

ΔG2(273K) = ΔG·T2/T1 - ΔHm(T2 - T1)/T1 = -241 kJ·mol-1 E2 = -ΔG2/nF = V

5．解：负极： Zn(s) - 2e

Zn；正极：2AgCl(s) + 2e

2+

2Ag(s) + 2Cl

-

电池反应： Zn(s) + 2AgCl(s) = ZnCl2( m ) + 2Ag(s) E = E- (ZnCl2)

11

= [φ(AgCl/Ag) - φ(Zn2+/Zn)] - ·lg[a(Zn2+)·a(Cl-)] = + - lg(4γ±3·m3) = - × 3)·(lg41/3 + lgγ± + lgm) E = V，m = ，∴lg γ± = - ，γ± =

6．解：负极：2H2(p) - 4e4H+；正极：O2(p) + 4H+ + 4e

2H2O(l，3200Pa)

电池反应： O2(p) + 2H2(p) = 2H2O(l，3200 Pa) ΔG1 = ΔG= -RT ln(1/K) = RT × 10-81

ΔG2 = nRT ln(p2/p1) = 2RTln(3200/101325)，ΔG3 = 0

ΔG = ΔG1 + ΔG2 = RT[ × 10-81 + 2ln(3200/101325)] = -473582 J E = -ΔG/nF = 473582/(4 × 96500) = V

2+

7．解：(1) 负极：Fe - e

Fe ；正极：Ag + e

3+

+

Ag(s)

电池为： Pt| Fe2+,Fe3+|| AgNO3|Ag(s)

(2) E=φ(Ag+/Ag) =φ(Fe3+/Fe2+) = - = V ln K= - ΔG/RT = nFE/RT lg K= nE/ = = K=

(3) Fe2+ + Ag+ = Ag(s) + Fe3+ 开始： 0 0 ∞ 平衡： x x ∞ - x

22

K= –x)/x = ，即 x + x - = 0 ，所以 x = m Ag+ 的浓度为 m

8．解：(1) 负极：H2(p1)

2H + 2e ；正极： 2H + 2e

+

+

H2(p2)

电池反应： H2(p1) = H2(p2)

E = E + RT/2F·ln(f1/f2) f1，f2 无法求出，用其它方法： 恒温下，dG = Vmdp Vm = RT/p + α

= × 293 × ln20 + × (20 - 1) × = J E = ΔG/nF = (2 × 96500) = V

(2) ΔS = R ln(p1/p2) = × ln20 = J∙K-1

ΔS > 0 nF(∂E/∂T)p > 0 (∂E/∂T)p > 0 吸热 ΔH = ΔG + TΔS = + 293 × = - J

12

QR = TΔS = 293 × = 7298 J

2-9．解：负极：Pb + SO4(a = - 2e2-2SO4( a1 )

PbSO4(s)；正极：S2O8(a2 = 1) + 2e

2-

电池反应： Pb(s) + S2O82-(a2 = 1) + SO42-(a = = PbSO4(s) + 2SO42-(a1) E = E- 2)·lg(a12/ × 1) = E- lg(a12/ (1)

E= φ(S2O82-/SO42-) - φ(PbSO4/Pb) = - [φ(Pb2+/Pb) + ] = - [ + × 10-8)] = V

不可逆过程，热力学第一定律适用，Q = ΔU - W

凝聚体系，即恒容，ΔU = ΔH，W(电) = -nFE' ( E' = 1 V) Q = ΔH - W = ΔH + nEE' ΔH = -nFE + nFT(∂E/∂T)p ∴ Q = -nF(E - E') + nFT(∂E/∂T)p 由巳知 n = 1

即有： × 103 = -96500 × (E - 1) + 96500 × 298 × × 10-4) 所以 E = V ，代入(1)： = - lg(a12/ 解得： a1 =

+-10．[解]：将题给的两电极组成电池：Ag|Ag(a+) || Cl(a-)|AgCl(s)|Ag

电池反应是：AgCl(s) Ag+ + Cl-

E= φ(AgCl,Cl-,Ag) - φ(Ag+,Ag) = - V K= exp(zFE/RT) = × 10-10

(1) K= a(Ag+) ·a(Cl-) = (γ+m+/m) ·(γ-m-/m) = (γ±m±/m)2 = [γ±m(AgCl)/m]2

AgCl的溶解度很小，可设γ±= 1，所以 m(AgCl) = m(K)1/2 = × 10-5mol·kg-1

此乃AgCl在水溶液中的平衡浓度，即其饱和浓度。

(2) mol·kg-1KNO3溶液的离子强度I = ½ (2 × = mol·kg-1 lgγ± = - A|z+z-|I1/2 = γ± =

m(AgCl) = m(K)1/2/γ± = × 10-5 mol·kg-1

与(1)相比，可见AgCl在电解质稀溶液中的溶解度比在纯水中有所增大。

11．[解]：(1) 设计电池 Pt|H2(g，p+

)|HBr(γ±，m)|AgBr(s)|Ag

负极：½H2(g，p)H(γ+，m+) + e-；正极：AgBr(s) + e-Ag(s) -+ Br(γ-，m-)

电池反应： AgBr + ½H2Ag + H+ + Br- E = E- (RT/F) × ln(a+·a-)

= E- (RT/F)ln(γ±)2 - (RT/F)ln(m/m)2 整理，得：γ± = 10exp[F(E- E)/2RT]

(2) 设计电池：Pt|O2(g，p)|OH-(a)|Ag2O(s)|Ag 负极：2OH-(a)H2O + ½O2(g,p) + 2e-； 正极：Ag2O(s) + H2O + 2e-2Ag(s) + 2OH-(a)

电池反应：Ag2O(s)2Ag(s) + ½O2(g，p)

该反应正是Ag2O(s)的分解反应，设O2的平衡分压为p(O2)，则分解分压的标准平衡常

13

数：Ka≈K= p1/2(O2)。求Ag2O在p下的分解温度，就是要求当p(O2) = p，

K= (p)1/2时的温度。为此，必须知道K～T函数关系。由电池的E值可知电

池反应的

值；在p下测量几个不同温度下的电动势E，利用公式：

，近似地将

视作常数，按

ΔrHm = -zFE + zFT(∂E/∂T)p可求得公式：

dlnK/dT =

/RT2便可求得K

n+

12．[解]：设亚汞离子在溶液中为Hgn，则

～T关系，从而可求知分解温度。

负极： nHg(l)Hgnn+(m1) + ne-；正极：Hgnn+(m2) + ne-nHg(l)

n+n+

电池反应：Hgn(m2)Hgn(m1)

电动势：E = - (RT/zF) × ln(m1/m2)

则 z = (RT/EF) × ln(m2/m1) = [ × 291)/ × 985)] × ln10 = 所以n = z = 2，即亚汞离子在溶液中以Hg22+形式存在。

13．[解] 此为有液接的双液浓差电池：

负极：Pb(s) + SO42-(a1)PbSO4(s) + 2e-；正极：PbSO4(s) + 2e-+ SO42- (a2)

电池反应：SO42- (a1)SO42- (a2) a1 = × = ；a2 = × =

液接电势 Ej = (t+ - t-)[(RT/2F) × ln(a1/a2)] = - × [ × ln] = - V

浓差电势 Ec = (RT/2F)ln(a1/a2) = V 电池电动势 E = Ej + Ec = V

Pb(s)

14