第9章可逆电池试题
(一) 填空题（每题2分）
1. 9-1-1-1电化学按电极反应性质规定为阳极。为阴极。
2. 9-1-1-1按物理学的规定为正极，为负极。
3. 9-1-1-1原电池的负极为，正极为。
4. 9-1-1-1 电解池阳极为，阴极为。
5. 9-1-1-6标准氢电极表示为：
6. 9-1-1-6 甘汞电极表示为：
7. 9-1-1-6银一氯化银电极表示为：
8. 9-1-1-6气体氯电极表示为：
9．9-1-1-6金属锌电极Zn (s)｜Zn2+ (a) 反应为：
10．9-1-1-6 氧电极Pt (s) | O2 (p)｜OH- (a) 反应为：
11．9-1-1-6电极Pt (s)｜Fe2+ (a1),Fe3+ (a2) ，电极反应为：
12．9-1-1-6电极Pt (s)｜Sn2+(a1),Sn4+(a2) ，电极反应为：
13．9-1-1-6甘汞电极电极电势为：
14．9-1-1-6银一氯化银电极电极电势为：
（二）单项选择题：(每题1分)
15．9-4-2-4 电池在等温、等压和可逆条件下放电，则其与环境间的热交换为下列何者：
(A) 一定为零；（B）为ΔH；(C)为TΔS；（D）与ΔH和TΔS均无关。
16．9-4-2-1 下列说法正确的是：
(A) 电解池的阳极发生氧化反应；(B) 原电池的负极就是阴极；
(C) 电解池的阴极发生氧化反应；(D) 原电池的正极就是阳极。
17. 9-4-2-1对于原电池，下列说法正确的是：
(A) 正极是阴极，电池放电时, 溶液中带负电荷的离子向阴极迁移
(B) 负极是阳极，电池放电时，溶液中阴离子向正极迁移
(C) 负极是阳极，电池放电时，溶液中带负电荷的离子向负极迁移
(D) 负极是阴极，电池放电时，溶液中带负电荷的离子向阳极迁移
18. 9-4-2-1对于丹聂尔电池，在充电过程中，有下列说法中正确的是：
(A) Cu 为正极, Zn为负极(B) Cu 为阳极, Zn为阴极
(C) Cu 为负极, Zn为正极(D) Cu 为阴极, Zn为阳极
19. 9-4-2-1对于电解池来说:?
(A) 与电源正极相联的是阴极，发生还原反应(B) 与电源正极相联的是阳极，发生氧化反应
(C) 与电源负极相联的是阴极，发生氧化反应(D) 与电源负极相联的是阳极，发生还原反应
20．9-4-2-2下列电池中肯定为不可逆电池的是：
(A) Pt，H2(P1)｜HCl(a)｜Cl2(P2)，Pt (B) Ag(s)，AgCl(s)｜KCl(a)｜Hg2Cl2(s)，Hg(l)
(C) Zn｜H2SO4(a)｜Cu (D) Pb，PbO(s)｜NaOH(a)｜HgO(s)，Hｇ(l)
21．9-4-2-3 采用补偿法测定可逆电池电动势,主要目的是：
(A) 消除电极上的副反应(B) 使标准电池的电动势稳定
(C) 在接近可逆的条件下测电池电动势(D) 减少工作电池的损耗
22．9-4-2-5 Pt，H2(P)｜OH-(a)电极是：
(A) 第一类可逆电极(B) 第二类可逆电极(C) 第三类可逆电极(D) 不可逆电极
23．9-4-2-5有四个电极(1) Cu |CuSO4(a)；(2) Cu |H2SO4(a) (3)Cu│HCl（a）；(4) Cu |CuCl2(a)；其中：(A) (1)(2)是可逆电极(B) (1)(3)是可逆电极(C) (1)(4)是可逆电极(D) 全是可逆电极
24．9-4-2-5下列电极中，对阴离子可逆的电极为：
(A) 铜电极 (B) 标准氢电极 (C) 甘汞电极 (D) 玻璃电极 25．9-4-2-5酸度计所用的指示电极是：
(A) 玻璃电极 (B) 氢电极 (C) 甘汞电极 (D) 铂电极 9-4-2-5 (A)
26．9-4-2-5甘汞电极是：
(A) 金属电极 (B) 金属－金属难溶盐电极 (C) 金属－金属氧化物电极 (D) 氧化－还原电极
27．9-4-2-5 测定溶液 pH 值的最常用的指示电极为玻璃电极，它是： (A) 第一类电极 (B) 第二类电极 (C) 氧化－还原电极 (D) 离子选择性电极 28．9-4-2-7对于甘汞电极，下列叙述正确的是:
(A) 电极反应为 Hg +
22＋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(Hg 2Cl 2)＝φθ
(Hg 2Cl 2)＋(RT/2F)ln α(Cl -)
29．9-4-2-7 0℃ 时，对于下列电极反应: Cl 2(P θ
)+ 2e -2Cl -(α(Cl -))
下列电极电势计算式中，哪个 是正确的:
(A) φ＝φθ
－0.05915lg α(Cl -) (B) φ＝φθ
＋0.05915lg α(Cl -)
(C) φ＝φθ－0.1183lg α(Cl -) (D) φ＝φθ
－0.02568lg α(Cl -)
30．9-4-2-8 298K 时,已知 φθ(Fe 3+,Fe 2+)＝0.77V , φθ
(Sn 4+,Sn 2+)＝0.15V , 当这两个电极组成自发电池
时,E θ
为:
(A) 1.39 V (B) 0.62 V (C) 0.92 V (D) 1.07 V 31．9-4-2-4下述各量与电池反应方程式的书写无关的是: (A) Q B ； (B) Δr H θm ； (C) K θ
； (D) E θ
32．9-4-2-3韦斯登标准电池放电时正极上发生的反应为：
(A) Cd 2++2e -→Cd (B) PbSO 4+2e -→Pb+SO -24 (C) Hg 2SO 4(s)+2e -→2Hg(l)+SO -24 (D) Hg 2Cl 2+2e-→2Hg+2Cl -
33．9-4-2-2下列可以安排为可逆电池的是：
(A)Zn(s) | HCl (b ) | Ag (s)； (B)Zn (s)｜ZnSO 4 (a 1)｜CuSO 4 (a 2)｜Cu (s)； (C) Zn (s)｜ZnSO 4 (a 1)║CuSO 4 (a 2)｜Cu (s)；(D) Zn (s)｜CuSO 4 (a 2)｜Cu (s)。 34．9-4-2-3在应用对消法测定电池电动势实验中，必须使用下列何种电池？ (A)标准氢电极组成的电池； (B)甘汞电极组成的电池； (C)银氯化银电极组成的电池； (D)韦斯登标准电池。 35．9-4-2-4 25℃时电池反应 H 2(g) ＋ 1/2 O 2(g) H 2O(l) 所对应的电池的标准电动势为E ?
1，则反应
2H 2O(l)
2H 2(g) ＋ O 2(g) 所对应的电池的标准电动势E ?
2是：
(A) E ?
2＝－2E ?
1 (B) E ?
2＝ 2E ?
1 (C) E ?
2＝ －E ?
1 (D) E ?
2＝E ?
1 36．9-4-2-7电极反应 F ｅ3+＋3e -→F ｅ,φ?
1
；F ｅ2+＋2ｅ-→F ｅ,φ
?2
；Fe 3+＋ｅ→Fe 2+, φ
关系是：
(A) φ
?1
－φ
?2
＝φ
?3
(B) 3φ
?1
－2φ
?2
＝φ
?3
(C) (1/3)φ?1
－(1/2)φ?2
＝φ
?3
(D)
?1
=3?3
; ?2=2?3
37．9-4-2-7电极反应和标准电极电势是：Cu 2++2e=Cu ,?1
；Cu ++ e=Cu ,?2
；Cu 2++ e=Cu +,
?3
， 则存
在的关系式是： (A)
?3
=
?1
-
?2
； (B)
?3
=
?1
-2
?2
； (C)
?3
=2
?1
-2
?2
； (D)
?3
=2
?1
-?2
。
38．9-4-2-7已知298K 下，电极反应所对应的标准电极电势如下：Sn 4+ ＋4ｅ==Sn, φ?1
＝a ；Sn 2+＋2ｅ
== Sn, φ
?2
＝b ；Sn 4+ ＋2ｅ==Sn 2+ , φ
?3
＝c, 则：
(A) c ＝a-b ； (B)c ＝a －2b (C)c ＝2a-b (D) c=2b-a
39．9-4-2-4电池反应各为：① Ag(s)＋21Cl 2 (O p )＝AgCl (s)，②2Ag(s)＋Cl 2 (O p )＝2AgCl (s)，则各电池反应的m r G ?，O K 及E 关系为：
(A) m r G ?②= m r G ?①，O K ② = O K ①，E ②= E ①； (B) m r G ?②=2 m r G ?①，O K ② = 2O K ①，E ②=2 E ①；
(C) m r G ?②= 2m r G ?①，O K ② = O K ①2，E ②= E ①； (D) m r G ?②= 2m r G ?①，O K ② = O K ①2，E ②= E ①2
； 40．9-4-2-4电池反应各为：①21Cu(s)＋21Cl 2 (O p )＝21CuCl 2 (s)，②Cu (s)＋Cl 2 (O p )＝CuCl 2 (s)，则各电池反应的m r G ?，O K 及E 关系为：
(A) m r G ?②= m r G ?①，O K ② = O K ①，E ②= E ①； (B) m r G ?②=2 m r G ?①，O K ② = 2O K ①，E ②=2 E ①；
(C) m r G ?②= 2m r G ?①，O K ② = O K ①2，E ②= E ①； (D) m r G ?②= 2m r G ?①，O K ② = O K ①2，E ②= E ①2
； 41．9-4-2-4 电池反应各为：①21H 2 (O p )＋21Cl 2 (O p )＝HCl (a)，②H 2 (O p )＋Cl 2 (O p )＝2HCl (a)，则各电池反应的m r G ?，O K 及E 关系为：
(A) m r G ?②= m r G ?①，O K ② = O K ①，E ②= E ①； (B) m r G ?②=2 m r G ?①，O K ② = 2O K ①，E ②=2 E ①；
(C) m r G ?②= 2m r G ?①，O K ② = O K ①2，E ②= E ①； (D) m r G ?②= 2m r G ?①，O K ② = O K ①2，E ②= E ①2
； 42．9-4-2-4 电池反应各为：①H 2 (O p )＋21O 2 (O p )＝H 2O (l)，②2H 2 (O p )＋O 2 (O p )＝2H 2O (l)，则各电池反应的m r G ?，O K 及E 关系为：
(A) m r G ?②= m r G ?①，O K ② = O K ①，E ②= E ①； (B) m r G ?②=2 m r G ?①，O K ② = 2O K ①，E ②=2 E ①；
(C) m r G ?②= 2m r G ?①，O K ② = O K ①2，E ②= E ①； (D) m r G ?②= 2m r G ?①，O K ② = O K ①2，E ②= E ①2
； 43．9-4-2-4单液电池 Pt,H 2(P 1)│HCl(m)｜H 2(P 2)，Pt;在 298Ｋ时，E ＝0.02伏，则P 1/P 2近似为： (A) 0.50 (B) 0.70 (C) 1.40 (D) 4.75 44．9-4-2-4原电池 M ｜M -(a 1)M -(a 2)│M, 在某温度下,当a 1=2a 2时,电池的电动势为 E ，若维持a 2不变，使a 1增加一倍，则原电池的电动势变为：
(A) 0.5 E (B) E (C) 2E (D) 变为零
45．9-4-2-8已知298K ，φQ (H 2/OH -)=-0.828V, Q (O 2/H +)=1.229V, Q
(O 2/OH -)=0.401V;有下列四个电池(气
体压力均为p Q
)
Pt,H 2|HCl(1mol ·kg -1)|O 2,Pt ; E 1 Pt,H 2|NaOH(1mol ·kg -1) |O 2,Pt ; E 2 Pt,H 2|KNO 3(1mol ·kg -1) |O 2,Pt ; E 3
Pt,H 2|HCl(1mol ·kg -1) ‖NaOH(1mol ·kg -1) |O 2,Pt, E 4 则它们的电动势大小顺序为：
(A) E 1>E 3>E 2>E 4 (B) E 2>E 3>E 1>E 4 (C) E 1=E 2=E 3=E 4 (D) E 1=E 2=E 3>E 4
(三) 简答题 (每题2分)
46．9-6-3-5 电池的Pt(s) | H 2(p )| HCl(a 1)‖CuSO 4(a 2)| Cu 的电极反应和电池反应为何？
47．9-6-3-5 电池Pb(s)|PbSO 4(s)|H 2SO 4(a)|PbSO 4(s)|PbO 2(s)|Pb(s) 的电极反应和电池反应为何？ 48．9-6-3-5 电池的Zn (s)｜ZnSO 4 (a 1)‖CuSO 4(a 2)| Cu 的电极反应和电池反应为何？ 49．9-6-3-5电池：Ag(s)｜AgCl(s)｜HCl (a)｜Cl 2 (O p )｜Pt (s) 的电极反应和电池反应为何？ 50．9-6-3-3为什么选用韦斯登电池作为标准电池？ 51．9-6-3-1电极电势φ如何规定的？
52．9-6-3-4 E 和E θ
是强度因素还是容量因素，为什么？ （四）计算题（每题8分）
53．9-7-4-4电池： Ag(s)｜AgCl(s)｜HCl (a)｜Cl 2 (O p )｜Pt (s) 在298.15K, O p 下测得电池的电动势＝1.97 V ，电动势的温度系数p T E )/(?? ＝－5.94×10-4V K -1。当通电为1F 电量时，试计算该电池反应的m r G ?，Δr S m ，Δr H m 及Q R ；
54．9-7-4-4韦斯登标准电池在298.15K, O p 下测得电池的电动势＝1.0186 V ，电动势的温度系数
p T E )/(??＝-5.00×10-5V K -1。计算电池反应消耗1molCd 时的m r G ?，Δr S m ，Δr H m 及Q R ；
55．9-7-4-4已知丹聂尔电池在298.15K, O p 下测得电池的电动势＝1.1030 V ，电动势的温度系数p T E )/(?? ＝－4.6×10- 4V K -1。当通电为2F 电量时，试计算该电池反应的m r G ?，Δr S m ，Δr H m 及Q R ； 56．9-7-4-4电池： Cd(s)｜CdSO 4·2
12
H 2O 饱和｜AgCl (s)｜Ag (s) 在298.15K, O
p 下测得电池的电动势＝0.67533 V ，电动势的温度系数p T E )/(?? ＝-6.50×10-4V K -1。当通电为2F 电量时，试计算该电池反应的m r G ?，Δr S m ，Δr H m 及Q R ；
57．9-7-4-4电池：Pb(s)｜Pb(C 2H 3O 2)2(0.555mol kg -1)｜Cu(C 2H 3O 2)2饱和｜Cu(s) 在298.15K, O p 下测得电池的电动势＝0.4764 V ，电动势的温度系数p T E )/(?? ＝-3.85×10-4V K -1。当通电为2F 电量时，试计算该电池反应的m r G ?，Δr S m ，Δr H m 及Q R ；
58．9-7-3-4下列反应： Cu(s)＋Cl 2(g) = CuCl 2(aq)，已知298K 时，Q
(Cl 2/Cl-) =1.3595V Q
(Cu 2+/Cu) ＝0.337V 。计算平衡常数
59．9-7-3-4在 298K 时，试从标准生成自由能计算下述电池的电动势： Ag(s)│AgCl(s)│NaCl(α＝1)│Hg 2Cl 2(s)│Hg(l)
已知 AgCl(s) 和 Hg 2Cl 2(s)的标准生成自由能分别为-109.57和-210.35 kJ ·mol -1。
60．9-7-3-4铅蓄电池内的反应为 PbO 2+2H 2SO 4＋Pb → 2PbSO 4＋2H 2O 已知各组分在 298K 时的标准生成自由能如下：
PbO 2 H 2SO 4 PbSO 4 H 2O
Δf G ?m /kJ ·mol -1
－231.1 －738.5 －806.7 －236.6
求此铅蓄电池的标准电动势。
第9章 可逆电池答案
(一) 填空题（每题2分）
1. 9-1-1-1发生氧化反应的电极， 发生还原反应的电极。
2. 9-1-1-1电势高的电极 电势低的电极
3. 9-1-1-1阳极 阴极
4. 9-1-1-1正极 负极
5. 9-1-1-6 Pt (s) | H 2 (p )｜H + (a H+=1)
6. 9-1-1-6 Hg(l) | Hg 2Cl 2 (s)｜Cl (a -)
7. 9-1-1-6 Ag(s) | AgCl (s)｜Cl (a -) 8. 9-1-1-6 Pt (s) | Cl 2 (p )｜Cl (a ) 9．9-1-1-6 Zn (a )＋2e ≒Zn(s) 10．9-1-1-6
2
1O 2 (p ) +H 2O (l)+2e -≒2OH - (a )
11．9-1-1-6 Fe 3+ (a 2)＋e -≒Fe 2+ (a 1) 12．9-1-1-6 Sn 4+ (a 2)＋2e -≒Sn 2+ (a 1)
13．9-1-1-6φ(Hg 2Cl 2)＝φθ
(Hg 2Cl 2)＋(RT/F)ln (Cl -)
14．9-1-1-6 φ(AgCl)＝φθ
(AgCl)＋(RT/F)ln (Cl ) （二）单项选择题：(每题1分)
15．9-4-2-4 (C) 16．9-4-2-1 (A) 17. 9-4-2-1 (C) 18. 9-4-2-1 (B) 19. 9-4-2-1 (B) 20．9-4-2-2 (C) 21．9-4-2-3 (C) 22．9-4-2-5 (A) 23．9-4-2-5(C) 24．9-4-2-5 (C) 25．9-4-2-5 (A) 26．9-4-2-5 (B) 27．9-4-2-5 (D) 28．9-4-2-7 (C) 29．9-4-2-7 (A) 30．9-4-2-8 (B) 31．9-4-2-4 (D) 32．9-4-2-3 (D) 33．9-4-2-2 (C) 34．9-4-2-3 (D) 35．9-4-2-4 (C) 36．9-4-2-7 (B) 37．9-4-2-7 (D) 38．9-4-2-7 (C) 39．9-4-2-4 (C) 40．9-4-2-4 (C) 41．9-4-2-4 (C) 42．9-4-2-4 (C) 43．9-4-2-4 (D) 44．9-4-2-4 (C) 45．9-4-2-8(D)
(三) 简答题 (每题2分)
46．9-6-3-5答： 负极：H 2 → 2 H + + 2e - 正极：Cu 2+ + 2e - → Cu
电池反应： H 2 + Cu 2+ → 2 H + + Cu
47．9-6-3-5答： 负极：Pb(s)+SO -24 → PbSO 4(s)+2e - 正极：PbO 2(s)+SO -24+4H + +2e - →PbSO 4(s)+2H 2O(l)
电池反应： Pb(s)+PbO 2(s)+2SO -24
+4H +
= 2PbSO 4(s)+2H 2O(l) 48．9-6-3-5答： 负极：Zn → Zn 2+ + 2e - 正极：Cu 2+ + 2e - → Cu
电池反应： Zn + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu
49．9-6-3-5答： 负极：Ag + Cl - → AgCl + e - 正极：2
1Cl 2 + e - → Cl - 电池反应：Ag(s)＋2
1Cl 2 (O p )＝AgCl (s) 50．9-6-3-3答：负极用镉汞齐，处于二相平衡，电极电势不会因汞齐中总组成略有变化而改变。另一优
点是电池的温度系数很小，电动势稳定，故选用韦斯登电池作为标准电池。
51．9-6-3-1答：标准氢电极作为左电极，待测电极为右电极组成可逆电池：标准氢电极‖待测电极，规定该可逆电池的电动势就是待测电极的电极电势φ。
52．9-6-3-4答：E 和E θ
是强度因素，因为E =nF G m r ?-，E θ=nF
G m
r θ
?-，两个容量因素的商是强度因素。
（四）计算题（每题8分）
53．9-7-4-4解：当通电为1F 电量时，n =1，所以：
m r G ?＝-n FE ＝-１×96487×1.97＝ -190.08 kJ mol -1 （2分） Δr S m ＝ n F p T E )/(??＝1×96487×(-5.95×10-4)＝-54.52 J K -1 mol -1 （2分） Q R ＝ T Δr S m ＝ n FT p T E )/(??= 298.15×(-57.42×10-3) ＝ -16.26 KJ （2分） Δr H m ＝m r G ?＋T Δr S m ＝-nFE+ n FT p T E )/(??= -190.08 - 16.26 ＝-206.34 kJ （2分） 54．9-7-4-4解：当消耗1molCd 时，n =1，所以：
m r G ?＝-n FE ＝-2×96487×1.0186＝ -196.56 kJ mol -1 （2分） Δr S m ＝ n F p T E )/(??＝2×96487×(-5.00×10-5)＝-9.65 J K -1 mol -1 （2分） Q R ＝ T Δr S m ＝ n FT p T E )/(??= 298.15×(-9.65×10-3) ＝-2.87 kJ mol -1 （2分） Δr H m ＝m r G ?＋T Δr S m ＝-nFE+ n FT p T E )/(??=-196.56 -2.87＝-199.43 kJ mol -1（2分） 55．9-7-4-4解：当通电为2F 电量时，n =2，所以：
m r G ?＝-n FE ＝-2×96487×1.1030＝ -212.85 kJ mol -1 （2分） Δr S m ＝ n F p T E )/(??＝2×96487×(-4.6×10-4)＝-88.77 J K -1 mol -1 （2分） Q R ＝ T Δr S m ＝ n FT p T E )/(??= 298.15×(-88.77×10-3) ＝-26.47 kJ mol -1 （2分） Δr H m ＝m r G ?＋T Δr S m ＝-nFE+ n FT p T E )/(??=-212.85 -26.47＝-239.32 kJ mol -1（2分） 56．9-7-4-4解：当通电为2F 电量时，n =2，所以：
m r G ?＝-n FE ＝-2×96487×0.67533＝-130.32kJ mol -1 （2分） Δr S m ＝ n F p T E )/(??＝2×96487×(-6.50×10-4)＝-125.43 J K -1 mol -1 （2分） Q R ＝ T Δr S m ＝ n FT p T E )/(??= 298.15×(-125.43×10-3) ＝ -37.40 kJ mol -1 （2分） Δr H m ＝m r G ?＋T Δr S m ＝-nFE+ n FT p T E )/(??=-130.32 -37.40＝-167.72 kJ mol -1（2分） 57．9-7-4-4解：当通电为2F 电量时，n =2，所以：
m r G ?＝-n FE ＝-2×96487×0.4764＝-91.93kJ mol -1 （2分） Δr S m ＝ n F p T E )/(??＝2×96487×(3.85×10-4)＝74.29 J K -1 mol -1 （2分） Q R ＝ T Δr S m ＝ n FT p T E )/(??= 298.15×(74.29×10-3) ＝22.15 kJ mol -1 （2分） Δr H m ＝m r G ?＋T Δr S m ＝-nFE+ n FT p T E )/(??=-91.93 +22.15＝-69.78 kJ mol -1（2分） 58． 9-7-3-4 [解]E Q
Q
(Cl 2/Cl -)Q
(Cu 2+/Cu)＝1.0225 V (3分)
lnK Q ＝nE Q F /RT ＝2E Q
F/RT ＝79.65 (3分)
求得 K Q
＝ 3.91×1034 (2分) 59．9-7-3-4 [解]电池反应 Ag(s)Hg 2Cl 2(s)→AgCl(s)＋Hg(l) (2分)
Δr G＝Δf G?
m [AgCl(s)]-Δf G?
m
[Hg2Cl2(s)]
＝-4.395 kJ·mol(3分) E＝E＝-Δr G/nF＝0.04554 V(3分) 60．9-7-3-4 [解]
Δr G＝2Δf G?
m (PbSO4)+2Δf G?
m
(H2O)-Δf G?
m
(PbO2)-2Δf G?
m
(H2SO4) (3分)
＝－2×806.7－2×236.6＋231.1＋2×738.5
＝－378.5 kJ·mol-1(2分) E＝-Δr G/nF＝1.961V (3分
第九章可逆电池练习题 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的反应不能自发进行。 3.电池Zn|ZnCl2(aq)|AgCl(s)|Ag在25℃、pф下可逆放电2F时放热23.12 kJ，则该电池反应： Zn + 2AgCl(s)→ZnCl2 + 2Ag 的Δr H mф(298K) = -23.12 kJ·mol-1。 4．Zn2+ + 2e →Zn ，E1ф，Δr G mф(1)；?Zn2++e →?Zn，E2ф，Δr G mф(2)。因E1ф= E2ф，所以有Δr G mф(1) =Δr G mф(2)。 5．Fe2++ 2e → Fe，E1ф，Δr G mф(1) ；Fe3++ e→Fe2+，E2ф，Δr G mф(2)；(1) + (2)，得： Fe3++ 3e→Fe，E3ф,Δr G mф(3)。则：Δr G mф(3) =Δr G mф(1) +Δr G mф(2)，E3ф=E1ф+ E2ф。6．2H++ 2e →H2，E1ф与2H2O + 2e→H2 + 2OH-，E2ф，因它们都是氢电极反应，所以φ1ф=φ2ф。 7．对于电极Pt |Cl2(p)|Cl- 其还原电极电势为： φ(Cl-/Cl2)=φф(Cl-/Cl2)-(RT/2F)ln{[p(Cl2)/[pфa2(Cl-)]} 。 8．对于电池Pt|H2|H2SO4(aq)|O2|Pt ,其电池反应可表示为： H2(g)+ ?O2(g)→H2O(l)，E1ф,Δr G mф(1) 或2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)，E2ф，Δr G mф(2)。因2Δr G mф(1) =Δr G mф(2)，所以2E1ф= E2ф。 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。 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：（） (A) Cd2++2e→Cd ；(B) PbSO4(s)+2e→Pb + SO42-； (C)Hg2SO4(s)+2e→2Hg(l)+SO42-；(D)Hg2Cl2(s)+2e→2Hg(l) + 2Cl-。 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；
第九章 可逆电池练习题 一、判断题： 1．电池(a) Ag,AgCl|KCl(aq)|Hg 2Cl 2,Hg 与电池(b) Hg,Hg 2Cl 2|KCl(aq)|AgNO 3(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|ZnCl 2(aq)|AgCl(s)|Ag 在25℃、p 下可逆放电2F 时放热 kJ ，则该电池 反应：Zn + 2AgCl(s) ZnCl 2 + 2Ag 的m r H ?(298K) = kJ·mol -1。 4．Zn 2+ + 2e Zn ，E 1，m r G ?(1)；?Zn 2++e ?Zn ，E 2 ，m r G ?(2)。因 E 1= E 2，所以有：m r G ?(1) = m r G ?(2)。 5．Fe 2+ + 2e Fe ，E 1，m r G ?(1) ；Fe 3+ + e Fe 2+ ，E 2 ，m r G ?(2)； (1) + (2)，得：Fe 3+ + 3e Fe ，E 3，m r G ?(3)。 则：m r G ?(3) = m r G ?(1) + m r G ?(2)，E 3=E 1 + E 2。 6．2H + + 2e H 2，E 1与2H 2O + 2e H 2 + 2OH -，E 2，因它们都是氢电极反应， 所以φ1 = φ2。 7．对于电极Pt |Cl 2(p )|Cl - 其还原电极电势为： φ(Cl -/Cl 2) = φ(Cl -/Cl 2) - (RT /2F )ln{[p (Cl 2)/[p a 2(Cl -)]] 。 8．对于电池Pt|H 2|H 2SO 4(aq)|O 2|Pt ， 其电池反应可表示为：H 2(g) + ?O 2(g) H 2O(l)，E 1，m r G ?(1) 或2H 2(g) + O 2(g) 2H 2O(l)，E 2，m r G ?(2)。 因2m r G ?(1) = m r G ?(2)，所以2E 1= E 2。 9．电池(1) Ag|AgBr(s)|KBr(aq)|Br 2|Pt ，电池(2) Ag|AgNO 3(aq)||KBr(aq)|AgBr(s)|Ag 的电 池电动势E 1、E 2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|ZnSO 4(aq)||AgNO 3(aq)|Ag ，其中的盐桥可以用饱和KCl 溶液。 12. 电池Ag | Ag +(aq)||Cl -(aq)|Cl 2(g),Pt 与Ag(s),AgCl(s)|Cl -(aq)|Cl 2(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： (A) Cd 2+ + 2e Cd ； (B) PbSO 4(s) + 2e Pb + SO 42- ； (C) Hg 2SO 4(s) + 2e 2Hg(l) + SO 42- ；(D) Hg 2Cl 2(s) + 2e 2Hg(l) + 2Cl - 。 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Δr G m = 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 。
第9章可逆原电池 1．写出下列原电池中各电极反应、电池反应及E的计算公式。 ① (101325Pa)｜KOH(a)｜O2(101325Pa),Pt ② Pt,H 2 ③ ④ 解：(1) 负极 Pb(s)+(a) → PbSO 4(s)+2e 正极 Cu2+() + 2e →Cu(s) (a) + Cu2+ (a Cu2+) ==== PbSO4(s)+Cu(s) 电池反应 Pb(s)+SO 4 ( pΘ ) -2e → 2H+ (a H+) (2) 负极 H 2 ( pΘ ) + H2O +2e → 2OH -(a OH -) 正极O 2 (pΘ) + 电池反应 H 2 (pΘ) → H2O(l) O 2 (3) 负极 3H (p H2) - 6e → 6H+(aq) 2
正极 Sb 2O 3 (s) + 6e + 6H+(aq) → 2Sb(s) +3H 2 O(l) 电池反应 Sb 2 O 3 +3H 2 (p H2) → 2Sb(s) + 3H2O(l) (4) 负极 Ag(s) + I -(a I -) → AgI(s) + e 正极 AgCl(s) + e → Ag(s) + Cl - (a Cl-) 电池反应 Agl(s) + I-(a I -) → Ag(s) + Cl - (a Cl-) 2．试将下列化学反应设计成原电池 （1）Zn(s) + H 2SO 4 (a1) === ZnSO4(a2) + H2(p H2)； （2）Ni(s) + H 2O ==== NiO(s) + H 2 (p H2) （3）H 2 (p H2) + O2(p O2) ==== H2O(l)； （4）H 2 (p H2) + HgO(s) ==== Hg(l) + H2O(l) 解：（1）负极 Zn(s) -2e → Zn2+(a2) 正极 2H+(a1) + 2e → H2(P H2) 电池反应 Zn(s) +2H+(a1) ==== Zn2+(a2)+ H2(p H2) 电池符号 Zn(s) | ZnSO 4 (a2) || H2SO4(a1) | H2(p H2),Pt
题目部分，(卷面共有25题,47.0分,各大题标有题量和总分) 一、选择(25小题,共47.0分) 1．(2分)电极 Tl 3+,Tl +/Pt 的电势为φ1$ ＝1.250 V,电极 Tl +/Tl 的电势 φ2$＝-0.336 V 则电极 Tl 3+/Tl 的电势 φ3$为: ( ) A 、 0.305 V B 、 0.721 V C 、 0.914 V D 、 1.568 V 2．(2分)以下关于玻璃电极的说法正确的是: ( ) A 、 玻璃电极是一种不可逆电极 B 、 玻璃电极的工作原理是根据膜内外溶液中被测离子的交换 C 、 玻璃电极易受溶液中存在的氧化剂、还原剂的干扰 D 、 玻璃电极是离子选择性电极的一种 3．(2分)反应 Cu 2+(a 1)─→Cu 2+(a 2), 已知 a 1>a 2, 可构成两种电池 (1) Cu(s)│Cu 2+(a 2)‖Cu 2+(a 1)│Cu(s) (2) Pt │Cu 2+(a 2),Cu +(a ＇)‖Cu 2+(a 1),Cu +(a ＇)│Pt 这两个电池电动势 E 1与E 2的关系为： ( ) A 、 E 1＝E 2 B 、 E 1＝2 E 2 C 、 E 1＝ 1 2 E 2 D 、 无法比较 4．(2分)298 K 时,在下列电池的右边溶液中加入 0.01 mol ·kg -1的 Na 2S 溶液, 则电池的电动势将： ( ) Pt │H 2(p ?)│H +(a =1)‖CuSO 4(0.01 mol ·kg -1)│Cu(s) A 、 升高 B 、 下降 C 、 不变 D 、 无法判断 5．(1分)已知 φ? (Zn 2+,Zn)＝－0.763 V, 则下列电池反应的电动势为：Zn(s)＋2 H +(a =1)＝Zn 2+(a =1)＋H 2(p ?) ( ) A 、 -0.763 V B 、 0.763 V C 、 0 V D 、 无法确定 6．(2分)已知 φ? (Cl 2/Cl -)＝1.36 V, φ? (Br 2/Br -)＝1.07 V, φ? (I 2/I -)＝0.54 V, φ? (Fe 3+/Fe 2+)＝0.77 V 。请判断在相同温度和标准态下说法正确的是： ( ) A 、 只有 I - 能被 Fe 3+ 所氧化 B 、 Br - 和Cl - 都能被 Fe 3+ 所氧化 C 、 卤离子都能被 Fe 3+ 所氧化 D 、 卤离子都不能被 Fe 3+ 所氧化 7．(2分)298 K 时,已知 φ? (Fe 3+,Fe 2+)＝0.77 V, φ? (Sn 4+,Sn 2+)＝0.15 V, 当这两个电极组成自发电池时, E ?为： ( ) A 、 1.39 V B 、 0.62 V C 、 0.92 V D 、 1.07 V 8．(2分)在 298 K 时，浓度为 0.1 mol ·kg -1和 0.01 mol ·kg -1 HCl 溶液的液接电势为E J (1)，浓度为 0.1 mol ·kg -1和 0.01 mol ·kg -1 KCl 溶液的液接电势 E J (2) 则： ( ) A 、 E J (1) = E J (2) B 、 E J (1) > E J (2)
题目部分，(卷面共有25题,分,各大题标有题量和总分) 一、选择(25小题,共分) 1．(2分)电极 Tl 3+,Tl +/Pt 的电势为 1$＝ V,电极 Tl +/Tl 的电势 2$＝ V 则电极 Tl 3+/Tl 的电势 3$ 为: ( ) A 、 V B 、 V C 、 V D 、 V 2．(2分)以下关于玻璃电极的说法正确的是: ( ) A 、 玻璃电极是一种不可逆电极 B 、 玻璃电极的工作原理是根据膜内外溶液中被测离子的交换 C 、 玻璃电极易受溶液中存在的氧化剂、还原剂的干扰 D 、 玻璃电极是离子选择性电极的一种 3．(2分)反应 Cu 2+(a 1)─→Cu 2+(a 2), 已知 a 1>a 2, 可构成两种电池 (1) Cu(s)│Cu 2+(a 2)‖Cu 2+(a 1)│Cu(s) (2) Pt │Cu 2+(a 2),Cu +(a ＇)‖Cu 2+(a 1),Cu +(a ＇)│Pt 这两个电池电动势 E 1与E 2的关系为： ( ) A 、 E 1＝E 2 B 、 E 1＝2 E 2 C 、 E 1＝12E 2 D 、 无法比较 4．(2分)298 K 时,在下列电池的右边溶液中加入 mol ·kg -1的 Na 2S 溶液, 则电池的电动 势将： ( ) Pt │H 2(p )│H +(a =1)‖CuSO 4 mol ·kg -1)│Cu(s) A 、 升高 B 、 下降 C 、 不变 D 、 无法判断 5．(1分)已知 (Zn 2+,Zn)＝－ V, 则下列电池反应的电动势为：Zn(s)＋2 H +(a =1)＝ Zn 2+(a =1)＋H 2(p ) ( ) A 、 V B 、 V C 、 0 V D 、 无法确定 6．(2分)已知 (Cl 2/Cl -)＝ V, (Br 2/Br -)＝ V, (I 2/I -)＝ V, (Fe 3+/Fe 2+) ＝ V 。请判断在相同温度和标准态下说法正确的是： ( ) A 、 只有 I - 能被 Fe 3+ 所氧化 B 、 Br - 和Cl - 都能被 Fe 3+ 所氧化 C 、 卤离子都能被 Fe 3+ 所氧化 D 、 卤离子都不能被 Fe 3+ 所氧化 7．(2分)298 K 时,已知 (Fe 3+,Fe 2+)＝ V, (Sn 4+,Sn 2+)＝ V, 当这两个电极组成 自发电池时, E 为： ( ) A 、 V B 、 V C 、 V D 、 V 8．(2分)在 298 K 时，浓度为 mol ·kg -1和 mol ·kg -1 HCl 溶液的液接电势为E J (1)， 浓度为 mol ·kg -1和 mol ·kg -1 KCl 溶液的液接电势 E J (2) 则： ( ) A 、 E J (1) = E J (2) B 、 E J (1) > E J (2)
第九章可逆电池 本章用化学热力学得观点讨论电极反应得可逆行为.原电池就是将化学能转变为电能得装置，两个电极与电解质溶液就是电池最重要得组成部分。电极电势就是本章主要概念之一,它就是相对于标准氢电极而言得电势,就是一种相对值，即把一个电极与标准氢电极组成一个已消除了液接电势得原电池，其电动势就就是给定电极得标准电极电势.对于一个可逆化学电池,电极两极间得电势差称电池得电动势,可用电池反应得能斯特方程计算.因为电池电动势与热力学量之间密切相关,所以本章内容就是围绕电动势而展开。 一、基本内容 (一) =－zFE 式中为电池反应得摩尔吉布斯自由能变；z就是电池反应得电子得物质得量；E 为电池得电动势。此式运用于等温等压得可逆过程,所以Ｅ为可逆电池得电动势。此式表明,在可逆电池中，化学反应得化学能(）全部转变成了电能ｚＦＥ。该式将化学反应得性质与电池得性质联系起来，就是电化学得基本公式之一。若参与电池反应得所有物质均处于各自得标准态，则上式成为 =-zFE＄ 其中E＄称为电池得标准电动势,对于指定得电池,E＄只就是温度得函数. （二）电池反应得能斯特公式 若电池反应为aA＋bＢ=gＧ+hH E=E＄—㏑ 此式表明，电池得电动势取决于参加反应得各物质得状态,它对如何改变电池电动势具有指导得意义,计算时首先要正确写出电池反应式。 （三)电极反应得能斯特公式 若电极反应为aA+bB+ｚe-=ｇＧ+ｈH Ｅ=E —㏑ 式中E与Ｅ 分别为该电极得电极电势与标准电极电势。此式表明,一个电极得电势取决于参与电极还原得各物质得状态。计算得关键就是要正确写出电极上得还
原反应. （四）Ｅ=，E = 式中E与E＄分别为可逆电池得电动势与标准电动势;(）与(）分别为正极与负极得电极电势（标准电极电势）. (五）标准电动势E＄与标准平衡常数K＄得关系 （六）电池反应得熵变就是与电池电动势得温度系数关系 （七）电池反应得焓变与电池电动势E与电池电动势得温度系数得关系 (八）可逆电池得反应热效应QＲ与电池电动势得温度系数得关系 (九) 液接电势E1得计算公式 E1=㏑［（a±)负/(a±)正] 式中z+,z－代表正、负离子得价数,t+与ｔ—分别代表在液-液界面处正、负离子得迁移数,一般认为就是两溶液中迁移数得平均值,即 ｔ+=1/２(t+,负+ t＋，正） ｔ －＝1/2（ｔ －,负 ＋ｔ-，正) （十）膜电势E m计算公式 式中E m就是离子B得膜电势;zＢ就是离子Ｂ得价数；ａＢ,左与a B，右分别为膜左右 两侧离子B得活度。此式表明，E ｍ 取决于透过性离子在两侧溶液中得活度差异，活度差异越大，︱E m︱越大。 二、重点与难点 1、电化学主要研究电能与化学能之间得相互转化及转化过程中得有关规律。必须将电池表示式与电池反应“互译”，即将化学反应与电池反应相关联，尤其就是将已知化学反应,设计成电池表示式，读者往往难以入手，这里除了熟悉几类典型得电极反应外,还需善于分析反应中有关元素在反应前后氧化态有无变化。
可逆电池练习题Revised on November 25, 2020
第十章 可逆电池练习题 一、判断题： 1．电池(a) Ag,AgCl|KCl(aq)|Hg 2Cl 2,Hg 与电池(b) Hg,Hg 2Cl 2|KCl(aq)|AgNO 3(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|ZnCl 2(aq)|AgCl(s)|Ag 在25℃、p 下可逆放电2F 时放热 kJ ，则该电池 反应：Zn + 2AgCl(s) ZnCl 2 + 2Ag 的m r H ?(298K) = kJ·mol -1。 4．Zn 2+ + 2e Zn ，E 1，m r G ?(1)；Zn 2++e Zn ，E 2，m r G ?(2)。因 E 1= E 2 ，所以有：m r G ?(1) = m r G ?(2)。 5．Fe 2+ + 2e Fe ，E 1，m r G ?(1) ；Fe 3+ + e Fe 2+ ，E 2 ，m r G ?(2)； (1) + (2)，得：Fe 3+ + 3e Fe ，E 3 ，m r G ?(3)。 则：m r G ?(3) = m r G ?(1) + m r G ?(2)，E 3=E 1 + E 2。 6．2H + + 2e H 2，E 1与2H 2O + 2e H 2 + 2OH -，E 2 ，因它们都是氢电极反应， 所以φ1 = φ2。 7．对于电极Pt |Cl 2(p )|Cl - 其还原电极电势为： φ(Cl -/Cl 2) = φ(Cl -/Cl 2) - (RT /2F )ln{[p (Cl 2)/[p a 2(Cl -)]] 。 8．对于电池Pt|H 2|H 2SO 4(aq)|O 2|Pt ， 其电池反应可表示为：H 2(g) + O 2(g) H 2O(l)，E 1，m r G ?(1) 或2H 2(g) + O 2(g) 2H 2O(l)，E 2，m r G ?(2)。 因2m r G ?(1) = m r G ?(2)，所以2E 1= E 2。 9．电池(1) Ag|AgBr(s)|KBr(aq)|Br 2|Pt ，电池(2) Ag|AgNO 3(aq)||KBr(aq)|AgBr(s)|Ag 的电 池电动势E 1、E 2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|ZnSO 4(aq)||AgNO 3(aq)|Ag ，其中的盐桥可以用饱和KCl 溶液。 12. 电池Ag | Ag +(aq)||Cl -(aq)|Cl 2(g),Pt 与Ag(s),AgCl(s)|Cl -(aq)|Cl 2(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： (A) C d 2+ + 2e Cd ； (B) PbSO 4(s) + 2e Pb + SO 42- ； (C) H g 2SO 4(s) + 2e 2Hg(l) + SO 42- ；(D) Hg 2Cl 2(s) + 2e 2Hg(l) + 2Cl - 。 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Δr G m = 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： (A) Z n|Zn 2+||Cu 2+| Cu ； (B) Zn|H 2SO 4| Cu ； (C) P t,H 2(g)| HCl(aq)| AgCl,Ag ； (D) Pb,PbSO 4| H 2SO 4| PbSO 4,PbO 2 。
原电池基础练习题文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]
原电池基础练习题 一、选择题 1. 下列关于原电池的叙述正确的是 A．原电池将化学能转化为电能 B．原电池负极发生的反应是还原反应 C．原电池在工作时其正极不断产生电子并经过外电路流向负极 D．原电池的电极只能由两种不同的金属构成 答案选A 2．某金属能跟稀盐酸作用放出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是 A．铁 B．铜 C．铝 D．镁 答案选A 3．在盛有稀H 2SO 4 的烧杯中放入导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的 是（） A．正极附近的SO 4 2-离子浓度逐渐增大 B．电子通过导线由铜片流向锌片 C．正极有O 2逸出 D．铜片上有H 2 逸出 答案选D 4．对铜—锌—稀硫酸组成的原电池装置中，当导线中有1mol电子通过时，理论上的两极变化是（） ①锌片溶解了克②锌片增重了克 ③铜片上析出1克氢气④铜片上析出1mol氢气
A ． ①③ B ．①④ C ． ②③ D ． ②④ 答案选A 5．某金属与稀盐酸作用无氢气产生，该金属与铜能组成原电池，此金属是（ ） A ．Mg B ．Fe C ．Ag D ．Cu 答案选C 6． 对于锌、铜和稀硫酸组成的原电池，下列有关说法中，不正确的是 A ．Zn 是负极 B ．电子由Zn 经外电路流向Cu C ．溶液中H + 向负极移动 D ．原电池工作时，若有13 g 锌被溶解，电路中就有 mol 电子通过 答案选D 、Y 、Z 、M 、N 代表五种金属。有如下化学反应，(1)水溶液中： X+Y 2+=X 2++Y (2)Z+2H 2O(冷)=Z(OH)2+H 2(3)M 、N 为电极，与N 的盐酸溶液组成原电池，发生的电极反应为：M-2e —=M 2+(4)Y 可以溶于稀H 2SO 4中，M 不被稀H 2SO 4氧化。则金属性强弱顺序正确的是( ) A. M 可逆电池电动势及其应用 一、简答题 1.标准电极电势等于电极与周围活度为1的电解质之间的电势差，这种说法对吗？为什么？ 2.为什么要提出标准氢电极？标准氢电极θ?实际上是否为零？当H ＋的活度不等 于1时，2,H H ?+是否仍为零？ 3.在公式m r H ?＝－zEF ＋zFT (E T ??)p 中，当(E T ??)p <0时，测定m r H ?<－zEF ，则m r H ?一部分转变为电功，一部分以热的形式放出。所以在相同的始终态下，化学反应的m r H ?比安排成电池的m r H ?大，这种说法对不对？为什么？ 4.将下列化学反应设计成电池： (1)AgBr(s)→Ag ++Br -； (2) Fe 3++Ag→Fe 2++Ag +； (3) 2Br -+Cl 2(g)→Br 2(l)+2Cl -。 5.将下列反应物设计成电池： (1) Ti ++Sn 4+→Ti 3++Sn 2+； (2) 2Br -+Cl 2→Br 2+2Cl -； (3) AgCl+I -→AgI+Cl -。 6.为什么不能用普通电压表直接测量可逆电池的电动势？ 7.Zn 和Ag 插在HCl 溶液中所构成的原电池是否是可逆电池？为什么？ 8.下列两个反应设计成电池，此两个电池的E θ、电池反应的ΔG θ及K θ是否相同？为什么？（1）H 2(g)+1/2O 2(g)→H 2O(l) （2）2H 2(g)+ O 2(g)→2H 2O(l) 9.已知电池Ag-AgCl(s)|HCl （m=0.01 mol·kg -1）| Cl 2 (g, p )| Pt 在25℃时，E=1.135V ，如果以m=0.10 mol·kg -1代替m=0.01 mol·kg -1的HCl ，电池电动势将改变多少? 10.同一反应，如Cu 2+ + Zn = Cu + Zn 2+，化学反应的热效应和电池反应的热效应是否相同？为什么？ 二、计算题 可逆电池的电动势及其应用的分章练习题 一、选择题 1．在应用电势差计测定电池电动势的实验中，必须使用下列何种电池或溶液: ( ) D (A) 标准氢电极组成电池； (B) 甘汞电极组成电池； (C) 活度为 1 的电解质溶液； (D) 标准电池； 2. 298K时，要使下列电池成为自发电池，Na(Hg)(a1)|Na+(aq)|Na(Hg)(a2)则必须使两个活度的关系为（） C （A)a1 第九章 可逆电池 本章用化学热力学的观点讨论电极反应的可逆行为。原电池是将化学能转变为电能的装置，两个电极和电解质溶液是电池最重要的组成部分。电极电势是本章主要概念之一，它是相对于标准氢电极而言的电势，是一种相对值，即把一个电极与标准氢电极组成一个已消除了液接电势的原电池，其电动势就是给定电极的标准电极电势。对于一个可逆化学电池，电极两极间的电势差称电池的电动势，可用电池反应的能斯特方程计算。因为电池电动势与热力学量之间密切相关，所以本章内容是围绕电动势而展开。 一、基本内容 (一) m r G ?=－zFE 式中m r G ?为电池反应的摩尔吉布斯自由能变；z 是电池反应的电子的物质的量；E 为电池的电动势。此式运用于等温等压的可逆过程，所以E 为可逆电池的电动势。此式表明，在可逆电池中，化学反应的化学能（m r G ?）全部转变成了电能z FE 。该式将化学反应的性质与电池的性质联系起来，是电化学的基本公式之一。若参与电池反应的所有物质均处于各自的标准态，则上式成为 θ m r G ?=－zFE $ 其中E $称为电池的标准电动势，对于指定的电池，E $只是温度的函数。 (二) 电池反应的能斯特公式 若电池反应为 aA+bB ＝gG+hH E=E $ -zF RT ㏑b B a A h H g G a a a a ?? 此式表明，电池的电动势取决于参加反应的各物质的状态，它对如何改变电池电动势具有指导的意义，计算时首先要正确写出电池反应式。 (三) 电极反应的能斯特公式 若电极反应为 aA+bB+ze -＝gG+hH E=E $ -zF RT ㏑b B a A h H g G a a a a ?? (二) 电化学热力学与可逆电池电动势 将锌板浸入硫酸锌溶液，将铜板浸入硫酸铜溶液，中 间用多孔陶瓷隔开，就构成了丹尼尔（Daniell）电池。该 电池中发生的反应Zn + Cu2+?→ Zn2+ + Cu是一个典型的 氧化还原反应（redox reaction），当其在电池中发生时，则 可在正负极间形成约1.5 V的电势差，并对外输出电能。 化学反应与电化学反应两者为什么不同？如何将一 个反应设计成电池而使之对外输出电功？电极间的电势 差是如何形成的？输出的电功与体系化学能变化之间有 何关系？这些问题都要由电化学来回答。所谓电化学 (electrochemistry)就是研究化学现象与电现象之间的关系， 以及电能与化学能之间相互转化规律的科学。 电化学反应需在电化学装置中才能发生。将化学能转 化为电能的装置称为原电池(galvanic cell)，将电能转化成电能的装置称为电解池(electrolytic cell)。无论原电池还是电解池通常的均由2个电极和对应的电解质溶液构成。电极的命名有2种，即正负极和阴阳极。其中，电势高的一极称为正极，电势低的为负极；发生氧化反应的一极是阳极，而发生还原反应的是负极。例如，图7.15中，Zn电极电势低，为负极，发生氧化反应Zn ?→ Zn2+ +2e-，是阳极；而Cu电极电势高，是正极，发生还原反应Cu2+ +2e-?→ Cu，所以是阴极。对于原电池和电解池，电极名称的对应关系如表7.7 所示。 表7.7 原电池和电解池的电极名称对应关系 原电池电解池 电势高低高低 正极负极正极负极 反应还原氧化氧化还原 阴极阳极阳极阴极 §7.6 可逆电池的设计 1．原电池设计的原理 通常的氧化还原反应在电池中发生时，会拆成单纯的氧化反应（oxidation reaction）和还原反应（reduction reaction）在两个电极上分别发生，如上例： 负极：Zn ?→ Zn2+ + e2- 正极：Cu2+ + e2-?→ Cu 总反应：Zn + Cu2+?→ Zn2+ + Cu 在电极上发生的反应称为电极反应（electrode reaction），也称半反应(half reaction)，因为它们仅是完整氧化还原反应的一半。上述反应发生时，在负极Zn变成Zn2+进入溶液并将电子留在极板上，导致极板电子过剩，电势变负；在正极，溶液中的Cu2+到电极上夺取电子，导致铜板带正电，电势变正。可见，电极间电势差的形成是电极上分别发生氧化、还原反应的必然结果。因此，只要将一个反应拆成氧化和还原两个半反应，让它们在两个电极上 solution 4 partition 图7.15 丹尼尔电池示意图 第十章 可逆电池练习题 一、判断题： 1．电池(a) Ag,AgCl|KCl(aq)|Hg 2Cl 2,Hg 与电池(b) Hg,Hg 2Cl 2|KCl(aq)|AgNO 3(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|ZnCl 2(aq)|AgCl(s)|Ag 在25℃、p 下可逆放电2F 时放热23.12 kJ ，则该电池 反应：Zn + 2AgCl(s) ZnCl 2 + 2Ag 的m r H ?(298K) = -23.12 kJ ·mol -1。 4．Zn 2+ + 2e Zn ，E 1，m r G ?(1)；?Zn 2++e ?Zn ，E 2 ，m r G ?(2)。因 E 1= E 2，所以有：m r G ?(1) = m r G ?(2)。 5．Fe 2+ + 2e Fe ，E 1，m r G ?(1) ；Fe 3+ + e Fe 2+ ，E 2 ，m r G ?(2)； (1) + (2)，得：Fe 3+ + 3e Fe ，E 3，m r G ?(3)。 则：m r G ?(3) = m r G ?(1) + m r G ?(2)，E 3=E 1 + E 2。 6．2H + + 2e H 2，E 1与2H 2O + 2e H 2 + 2OH -，E 2，因它们都是氢电极反应， 所以φ1 = φ2。 7．对于电极Pt |Cl 2(p )|Cl - 其还原电极电势为： φ(Cl -/Cl 2) = φ(Cl -/Cl 2) - (RT /2F )ln{[p (Cl 2)/[p a 2(Cl -)]] 。 8．对于电池Pt|H 2|H 2SO 4(aq)|O 2|Pt ， 其电池反应可表示为：H 2(g) + ?O 2(g) H 2O(l)，E 1，m r G ?(1) 或2H 2(g) + O 2(g) 2H 2O(l)，E 2，m r G ?(2)。 因2m r G ?(1) = m r G ?(2)，所以2E 1= E 2。 9．电池(1) Ag|AgBr(s)|KBr(aq)|Br 2|Pt ，电池(2) Ag|AgNO 3(aq)||KBr(aq)|AgBr(s)|Ag 的电 池电动势E 1、E 2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|ZnSO 4(aq)||AgNO 3(aq)|Ag ，其中的盐桥可以用饱和KCl 溶液。 12. 电池Ag | Ag +(aq)||Cl -(aq)|Cl 2(g),Pt 与Ag(s),AgCl(s)|Cl -(aq)|Cl 2(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： (A) Cd 2+ + 2e Cd ； (B) PbSO 4(s) + 2e Pb + SO 42- ； (C) Hg 2SO 4(s) + 2e 2Hg(l) + SO 42- ；(D) Hg 2Cl 2(s) + 2e 2Hg(l) + 2Cl - 。 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Δr G m = 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 第九章可逆电池的电动势及其应用习题一、选择题 1．某电池的电池反应可写成: （1）H 2 (g)+ 2 1 O 2 (g)→ H 2 O(l) （2）2H 2 (g)+ O 2 (g)→ 2H 2 O(l) 相应的电动势和化学反应平衡常数分别用E 1，E 2 和K 1 ，K 2 表示，则 （A）E 1=E 2 K 1 =K 2 （B）E 1 ≠E 2 K 1 =K 2 （C）E 1=E 2 K 1 ≠K 2 （D）E 1 ≠E 2 K 1 ≠K 2 2．通过电动势的测定，可以求难溶盐的活度积。欲测AgCl(s)的活度积K SP ，应设计的电池是： （A）Ag|AgCl(s)|HCl(aq)|Cl 2 (g,pθ)|Pt （B）Pt| Cl 2 (g,pθ)| HCl(aq)||AgNO 3 (aq)|Ag （C）Ag |AgNO 3 (aq)| HCl(aq)|AgCl(s)|Ag （D）Ag|AgCl(s)| HCl(aq)||AgNO 3 (aq)|Ag 3．下列电池中，电动势E与Cl-的浓度无关的是 （A）Ag|AgCl(s)|KCl(aq)| Cl 2 (g,100kPa)| Pt （B）Ag|Ag+(aq)|| Cl- (aq)| Cl 2 (g,100kPa)| Pt （C）Ag|Ag+(aq)|| Cl- (aq)| AgCl(s) |Ag （D）Ag|AgCl(s) |KCl(aq)|Hg 2Cl 2 (s)|Hg 4．在电池Pt| H2 (g,pθ)| HCl （1mol·kg-1）||CuSO4（0.01 mol·kg-1）|Cu 的阴极中加入下面四种溶液，使电池电动势增大的是 （A）0.1 mol·kg-1CuSO 4 （B）0.1 mol·kg-1Na 2 SO 4 （C）0.1 mol·kg-1Na 2 S （D）0.1 mol·kg-1氨水 5．298K时，电池Zn|ZnCl2(m=0.5mol·kg-1)|AgCl(s)-Ag的电动势E=1.015V，其温度系数为-4.92×10-3V·K-1，若电池以可逆方式输出2法拉第的电量， 则电池反应的Δ r H m (单位：kJ·mol-1)应为 （A）–196 （B）–95 （C）224 （D）–224 6．在298K时，为了测定待测液的pH值而组成电池： Pt，H 2 (p?)|pH(x)溶液|甘汞电极 第九章 可逆电池与电动势 一. 重点内容 * 可逆电池条件：1. 充、放电时的反应完全可逆 2. 流经电池的电流无限小。因而测量电动势用对消法。 * 规定 发生氧化反应的是阳极。发生还原反应的是阴极 电势高的为正极；电势低的为负极 电池：阳极（负极） 阴极（正极） 电解池：阳极（正极） 阴极（负极） 电池式的左边是负极，右边是正极 能熟练地由电池式写出电极反应和电池反应 掌握如何设计电池 可逆电池热力学 O O O m r K RT zFE G ln -=-=? zFE G m r -=? p m r T E zF S ? ?? ????=? p m r R T E zFT S T Q ? ?? ????=?= p R m r m r m r m r T E zFT zFE Q G S T G H ? ?? ????+-=+?=?+?=? 注意：在封闭体系仅作膨胀功时有p Q H =? ；作电功时 p Q H ≠? 例如：对错题 在恒定压力下电解水制氢 ) g (O 2 1)g (H )(O H 2 2 2 + ??→?电解 l ，则 p Q H =? 答：错 当缺乏E 与T 的关系式时，温度系数也可近似计算，1 212T T E E T E p --≈ ??? ???? 已知 T 1 时的电动势 E 1 ,则可由温度系数计算T 2 时的电动势 E 2 * 能斯特方程 电池反应为 hH gG dD cC +?→? + 时 d D c C h H g G O a a a a zF RT E E ??- =ln 对电极电势 （氧化态）还原态）a a zF RT O (ln - =?? 例如： ) (2)(22s Cu e a Cu Cu ?→?+- + + ）（+ + + - =2221ln 2)/()/(Cu a F RT Cu Cu Cu Cu O ?? 又： ) (22)(2=- - ?→?+Cl O a Cl e p Cl - - =- -Cl O a F RT Cl Cl Cl Cl ln )/()/(22?? 计算电动势E 。和标准电动势以及平均活度系数等均需要利用此类方程 活度积的计算 例如： 溶解反应：- + +?→←Cl Ag s AgCl )( 设计电池：氧化电极：- + +?→←e Ag s Ag )( 还原电极：- - +?→?+Cl s Ag e s AgCl )()( 电池反应：- + +?→?Cl Ag s AgCl )( )/()/(Ag Ag Cl Ag AgCl E O O O + - + -+=?? ??? ? ??=?=- + RT zFE a a K O Cl Ag ap exp 二 ，例题 例1. 电池 Cu │Cu +‖Cu +，Cu 2+│Pt 和Cu │Cu 2+‖Cu +，Cu 2+│Pt 的反应均可简写作 Cu ＋Cu 2+＝2Cu +， 此两电池的： (A)O m r G ?、O E 相同 (B) O m r G ?相同，O E 不相同 (C) O m r G ?不相同，O E 相同 (D) O m r G ?、O E 均不相同 答 (B) 例2. 应用能斯特方程计算出电池E ＜0，这表示电池的反应： (A) 不可能进行 (B) 反应已达平衡 (C) 反应能进行，但和电池的书面表示式刚好相反 (D) 反应方向不能确定第九章 可逆电池电动势及其应用
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物理化学第9章可逆电池
(二) 可逆电池电动势
第九章可逆电池练习题
可逆电池的电动势及其应用习题
第九章 可逆电池与电动势小结
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