ΔrHm =ΔrGm +TΔrSm = -35.94 + 14.64×298.15×10-3 = -31.57 kJ·mol-1 Qr,m = TΔrSm = 4.36 kJ·mol-1
(3)Qp,m =ΔrHm = -31.57 kJ·mol-1
7.14 25 ℃时,电池Zn|ZnCl2(0.555 mol·kg-1)|AgCl(s)|Ag的电动势E = 1.015V。已知E(Zn2+|Zn)=-0.7620V,E(Cl-|AgCl|Ag)=0.2222V,电池电动势的温度系数为:
(1)写出电池反应;
(2)计算反应的标准平衡常数K; (3)计算电池反应的可逆热Qr,m;
(4)求溶液中ZnCl2的平均离子活度因子γ±。 解:(1)电池反应为
Zn(s)+ 2AgCl(s)= Zn2+ + 2Cl- + 2Ag(s)
(2)即:
K= 1.90×1033
(3)
(4)
γ± = 0.5099
7.15 甲烷燃烧过程可设计成燃料电池,当电解质微酸性溶液时,电极反应和电池反应分别为:
阳极:CH4(g)+ 2H2O(l)= CO2(g)+ 8H+ + 8e- 阴极:2 O2(g)+ 8H+ + 8e- = 2H2O(l)
电池反应: CH4(g)+ 2 O2(g)= CO2(g)+ 2H2O(l) 已知,25℃时有关物质的标准摩尔生成吉布斯函数
物质
为: H2O(l) -237.129
CH4(g) -50.72
CO2(g) -394.359
计算25℃时该电池的标准电动势。 解:
因为:
7.16写出下列各电池的电池反应。应用表7.7.1的数据计算25 ℃时各电池的电动势、各电池反应的摩尔Gibbs函数变及标准平衡常数,并指明的电池反应能否自发进行。
(1)Pt|H2(100kPa)|HCl(a=0.8)|Cl2(100kPa)| Pt (2)Zn| Zn Cl2(a=0.6)|AgCl(s)|Ag
(3)Cd| Cd 2+(a=0.01)‖Cl-(a=0.5)| Cl2(100kPa)| Pt
解:(1)电池反应: H2(g)+ Cl2(g)= 2HCl
K= 8.24×1045
(2)电池反应: Zn(s)+ 2AgCl(s)= ZnCl2 + 2Ag(s)
K= 1.898×1033
(3)电池反应: Cd(s)+ Cl2(g)= Cd 2+ + 2Cl-
K= 3.55×1059
7.17 应用表7.4.1的数据计算下列电池在25 ℃时的电动势。 Cu| CuSO4 (b1=0.01mol·kg-1)‖CuSO4 (b2=0.1mol·kg-1)| Cu 解:该电池为浓差电池,电池反应为
CuSO4 (b2=0.1mol·kg-1)→ CuSO4 (b1=0.01mol·kg-1) 查表知,γ±(CuSO4,b1=0.01mol·kg-1)= 0.41 γ±(CuSO4,b2=0.1mol·kg-1)= 0.16
7.18电池Pt|H2(100kPa)|HCl(b=0.10 mol·kg-1)|Cl2(100kPa)|Pt在25℃时电动势为1.4881V,试计算HCl溶液中HCl的平均离子活度因子。
解:该电池的电池反应为
H2(g,100kPa)+ Cl2(g,100kPa)= 2HCl(b=0.10 mol·kg-1 ) 根据Nernst方程
7.19 25℃时,实验测定电池Pb| PbSO(| H2SO(kg-1)4s)40.01 mol·| H2(g,p)| Pt的电动势为0.1705V。已知25℃时,aq)=
(
,aq)= -744.53kJ·mol-1,
(H2SO4,
(PbSO4,s)=
-813.0kJ·mol-1。
(1)写出上述电池的电极反应和电池反应; (2)求25℃时的E(
| PbSO4|Pb);
(3)计算0.01 mol·kg-1 H2SO4溶液的a±和γ±。 解:(1)上述电池的电极反应和电池反应如下 正极:2H+ + 2e- = H2(g,p) 负极:Pb(s)+
- 2e- = PbSO4(s)
电池反应:H2SO4(0.01 mol·kg-1)+ Pb(s) = PbSO4(s)+ H2(g,p) (2)
因为: