《物理化学(第五版)》第九章复习题答案.ppt

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作业辅导作业辅导第九章第九章小结小结l

（1）用用实验测定可逆定可逆电池的池的E，E，就可以就可以计算如下的算如下的热力学函数的力学函数的变化化值rGm,rGm,rHm和和rSm和可逆和可逆电池的池的热效效应QR。

l

（2）求化学反应的平衡常数。

只要能设计合适的求化学反应的平衡常数。

只要能设计合适的电池，使电池反应就是所电池，使电池反应就是所要的化学反要的化学反应，则有有了了该电池的池的标准准电动势就能就能计算相算相应的平街常的平街常数。

如氧化数。

如氧化还原反原反应的平衡常数的平衡常数Ka，难溶溶盐的的活度活度积Ksp，水的解离平衡常数，水的解离平衡常数Kw等。

等。

应用应用应用应用l（3）判断化学反应的方向。

只要能设计合适判断化学反应的方向。

只要能设计合适的电池，使电池反应就是所要的化学反应，的电池，使电池反应就是所要的化学反应，则根据电动势的正、负，就可以判断化学则根据电动势的正、负，就可以判断化学反应的方向，若反应的方向，若E0.反应能正向进行，反反应能正向进行，反之则逆向反应是自发的。

之则逆向反应是自发的。

l（4）求电解质溶液的平均离子活度因子求电解质溶液的平均离子活度因子。

l（5）求未知电极的标准电极电势中求未知电极的标准电极电势中。

l（6）从液体接界电势计算离子的迁移数。

从液体接界电势计算离子的迁移数。

应用应用l（7）利用利用醌醌氢酿电极或玻璃极或玻璃电极极测定溶液的定溶液的pH。

l（8）进行行电势滴定，从滴定滴定，从滴定终点点测定离子的定离子的浓度度。

l（9）利用利用电势pH图，指，指导湿法冶金和金属防湿法冶金和金属防腐等。

腐等。

基本公式基本公式l电化学与热力学的联系公式电化学与热力学的联系公式l可逆电池反应的可逆电池反应的Nernst方程方程l对于可逆的电池反应对于可逆的电池反应:

aA+bB=fF+gG基本公式基本公式l可逆电极反应的可逆电极反应的Nernst方程方程l电极反应电极反应:

mOx（氧化态氧化态）+zenRed（还原态还原态）l液接电势计算公式液接电势计算公式Pt,H2（p）|HCl（m）|HCl（m）|H2（p）,Ptl高价型高价型:

Mz+Az-（m1）|Mz+Az-（m2）基本公式基本公式l用可逆电池的测定值计算热力学函数变化值用可逆电池的测定值计算热力学函数变化值基本公式基本公式l浓度积浓度积lpH值值l膜膜电势复习题复习题l1.可逆可逆电极有哪些主要极有哪些主要类型型?

每种每种类型型试举一例，并写一例，并写出出该电极的极的还原反原反应。

对于气体于气体电极和氧化极和氧化还原原电极极在在书写写电极表示式极表示式时应注意什么注意什么问题?

l答：

可逆电极有三种类型：

答：

可逆电极有三种类型：

l

（1）金属气体电极金属气体电极如如Zn（s）|Zn2+（m）Zn2+（m）+2e-=Zn（s）l

（2）金属难溶盐和金属难溶氧化物电极金属难溶盐和金属难溶氧化物电极如：

如：

Ag（s）|AgCl（s）|Cl-（m）AgCl（s）+e-=Ag（s）+Cl-（m）l（3）氧化还原电极氧化还原电极如：

如：

Pt|Fe3+（m1）,Fe2+（m2）Fe3+（m1）+e-=Fe2+（m2）l对于气体电极和氧化还原电极，在书写时要标明电极对于气体电极和氧化还原电极，在书写时要标明电极反应所依附的惰性金属。

反应所依附的惰性金属。

复习题复习题l2.什么叫电池的电动势什么叫电池的电动势?

用伏特表侧得的电用伏特表侧得的电池的端电压与电池的电动势是否相同池的端电压与电池的电动势是否相同?

为何为何在测电动势时要用对消法在测电动势时要用对消法?

l答：

正、负两端的电势差叫电动势。

不同。

答：

正、负两端的电势差叫电动势。

不同。

当把伏特计与电池接通后，必须有适量的当把伏特计与电池接通后，必须有适量的电流电流通过才能使伏特计显示，通过才能使伏特计显示，这样电池中这样电池中发生化学反应，发生化学反应，溶液浓度发生改变，溶液浓度发生改变，同时同时电池有内阻，也会有电压降，所以只能在电池有内阻，也会有电压降，所以只能在没有电流通过的情况下才能测量电池的电没有电流通过的情况下才能测量电池的电动势。

动势。

复习题复习题l3.为什么为什么Weslon标准电池的负极采用含有标准电池的负极采用含有Cd的质量分数约为的质量分数约为0.040.12的的Cd一一Hg齐齐时，标准电池都有稳定的电动势值时，标准电池都有稳定的电动势值?

试用试用Cd一一Hg的二元相图说明。

标准电池的电动的二元相图说明。

标准电池的电动势会随温度而变化吗势会随温度而变化吗?

l答：

在答：

在Cd一一Hg的二元相图上，的二元相图上，Cd的质量的质量分数约为分数约为0.040.12的的Cd一一Hg齐落在与齐落在与Cd一一Hg固溶体的两相平衡区，在一定温度下固溶体的两相平衡区，在一定温度下Cd一一Hg齐的活度有定值。

因为标准电池的齐的活度有定值。

因为标准电池的电动势在定温下只与电动势在定温下只与Cd一一Hg齐的活度有关，齐的活度有关，所以电动势也有定值，但电动势会随温度所以电动势也有定值，但电动势会随温度而改变。

而改变。

复习题复习题l4.用用书面表示面表示电池池时有哪些通用符号有哪些通用符号?

为什什么么电极极电势有正有正、有有负？

用用实验能能测到到负的的电动势吗？

l答：

用答：

用“|”表示不同界面，用表示不同界面，用“|”表示表示盐桥。

电极电势有正有负是相对于标准氢盐桥。

电极电势有正有负是相对于标准氢电极而言的。

不能测到负电势。

电极而言的。

不能测到负电势。

复习题复习题l5.电极极电势是否就是是否就是电极表面与极表面与电解解质溶液溶液之之间的的电势差差?

单个个电极的极的电势能否能否测量量?

如如何用何用Nernst方程方程计算算电极的极的还原原电势?

l答：

答：

电极电势不是电极表面与电解质溶液之电极电势不是电极表面与电解质溶液之间的电势差。

单个电势是无法测量的。

用间的电势差。

单个电势是无法测量的。

用Nernst方程进行计算方程进行计算:

复习题复习题l6.如果如果规定定标准准氢电极的极的电极极电势为1.0V，则各各电极的极的还原原电极极电势将如何将如何变化化?

电池池的的电动势将如何将如何变化化?

l答：

各电极电势都升高答：

各电极电势都升高1，但电池的电动势，但电池的电动势值不变。

值不变。

复习题复习题l7.在公式在公式rGm=-zEF中中，rGm是否表示是否表示该电池各物都处于标准态时，电池反应的该电池各物都处于标准态时，电池反应的Gibbs自由能变化值自由能变化值？

l答：

在公式答：

在公式rGm=-zEF中，中，rGm表示该表示该电池各物都处于标准态时，在电池各物都处于标准态时，在T,p保持不变保持不变的条件下，按电池反应进行的条件下，按电池反应进行1mol的反应时的反应时系统的系统的Gibbs自由能变化值。

自由能变化值。

l8.有哪些求有哪些求算算标准电动势标准电动势E的方法的方法？

在公式在公式中，中，E是否是电池反应达平衡时的电动势是否是电池反应达平衡时的电动势？

K是否是电是否是电池中各物质都处于标准态时的平衡常数池中各物质都处于标准态时的平衡常数?

答：

答：

求求算算标准电动势标准电动势E的方法的方法较多，常用的有：

较多，常用的有：

公式公式是由是由rGm联系在一起，但联系在一起，但E和和K处在不处在不同状态，同状态，E处在标准态，不是平衡态处在标准态，不是平衡态（在平衡态时所有在平衡态时所有的电动势都等于零，因为的电动势都等于零，因为rGm等于零等于零）。

K处在平衡处在平衡态，而不是标准态态，而不是标准态（在标准态时平衡常数都等于在标准态时平衡常数都等于1）。

复习题复习题l9.联系电化学与热力学的主要公式是什么联系电化学与热力学的主要公式是什么?

电化电化学中能用实验测定哪些数据学中能用实验测定哪些数据?

如何用电动势法如何用电动势法测定下述各热力学数据测定下述各热力学数据?

试写出所设计的电池、试写出所设计的电池、应测的数据及计算公式。

应测的数据及计算公式。

l答：

联系电化学与热力学的主要公式是：

答：

联系电化学与热力学的主要公式是：

rGm=-zEF，rGm=-zEF电化学中用实验能测定电化学中用实验能测定E，E，。

用电动势。

用电动势法测定热力学数据的关键是能设计合适的电池，法测定热力学数据的关键是能设计合适的电池，使电池反应就是所要求的反应，显然答案不是使电池反应就是所要求的反应，显然答案不是唯一的。

现提供一个电池作参考。

唯一的。

现提供一个电池作参考。

复习题复习题l

（1）.H2O

（1）的的标准摩准摩尔尔生成生成Gibbs自由能自由能fGm（H2O,1）;l电池电池:

Pt|H2（pH2）|H+或或OH-（aq）|O2（pO2）|Pt净反应净反应:

H2（p）+1/2O2（p）=H2O（l）fGm（H2O,1）=-zEFl

（2）.H2O

（1）的离子积常数的离子积常数K;l电池电池:

Pt|H2（pH2）|H+（aH+）|OH-（aOH-）|H2（pH2）|Ptl净反应净反应:

H2O（l）H+（aH+）+OH-（aOH-）复习题复习题l（3）Hg2SO2（s）的活度积常数的活度积常数Ksp;l电池电池:

Hg（l）|Hg22+（aHg22+）|SO42-（aSO42-）|Hg2SO4（s）|Hg（l）净反应净反应:

Hg2SO4（s）=Hg22+（aHg22+）+SO42-（aSO42-）|复习题复习题l（4）反反应Ag（s）+1/2Hg2Cl2（s）AgCl（s）+Hg

（1）的的标准标准摩尔反应焓变摩尔反应焓变fHm；l电池电池:

Ag（s）|AgCl（s）|Cl-（aCl-）|Hg2Cl2（s）|Hg（l）净反应：

净反应：

Ag（s）+1/2Hg2Cl2（s）AgCl（s）+Hg

（1）rGm=-ZEF=rHm-TrSm复习题复习题l（5）.稀的稀的HCI水溶液中水溶液中,HCl的平均活度因子的平均活度因子Y；l电池池:

Pt|H2（p）|HCl（m）|AgCl（s）|Ag（s）净反应净反应:

H2（p）+AgCl（s）=H+（aH+）+Cl-（aCl-）+Ag（s）复习题复习题l（6）Ag2O（s）的的标准摩准摩尔尔生成生成焓fHm和分解和分解压。

l电池电池:

Ag（s）+Ag2O（s）|OH-（aOH-）|O2（p）|Ptl净反应净反应:

Ag2O（s）1/2O2（p）+2Ag（s）复习题复习题l（7）.反应反应Hg2Cl2（s）+H2（g）2HCl（aq）+2Hg（l）的标准的标准平衡常数平衡常数Ka；l电池电池:

Pt|H2（p）|HCl（aHCl）|Hg2Cl2（s）|Hg（l）复习题复习题l（8）.醋酸的解离平衡常数。

醋酸的解离平衡常数。

l电池电池:

Pt|H2（p）|HAc（mHAc）,Ac-（mAc-）,Cl-（aCl-）|AgCl（s）|Ag（s）净反应净反应:

AgCl（s）+H2（p）H+（aH+）+Cl-（aCl-）+Ag（s）复习题复习题l10.当当组成成电极的气体极的气体为非理想气体非理想气体时，公式，公式rGm=-zEF是否成立是否成立?

Nernst方程能否使用方程能否使用?

其其电动势E应如何如何计算算?

l答：

因为是非理想气体，所以先计算电池反应答：

因为是非理想气体，所以先计算电池反应的的rGm，公式，公式中代人非理想气中代人非理想气体的状体的状态方程。

然后根据方程。

然后根据rGm与与电动势的关的关系，系，计算算电动势rGm=-zEF公式和公式和Nernst方程方程能使用。

能使用。

复习题复习题复习题复习题l11.什么叫液接什么叫液接电势?

它是怎它是怎样产生的生的?

如何从如何从液接液接电势的的测定定计算离子的迁移数算离子的迁移数?

如何消除如何消除液接液接电势?

用用盐桥能否完全消除液接能否完全消除液接电势?

l答：

在两种含有不同溶质的溶液界面上，或者答：

在两种含有不同溶质的溶液界面上，或者两种溶质相同而浓度不同的溶液界面上，存两种溶质相同而浓度不同的溶液界面上，存在着微小的在着微小的电位差，位差，称称为液体接界液体接界电势。

产生的原因是由于离子迁移速率的不同而引起生的原因是由于离子迁移速率的不同