北师大《无机化学》第四版习题答案11(2)

2019-02-16 17:40

已知:

?3=(n1

θ

?1 +n2

θ

?2)/n3 ,且

θ

?2=0.558V,

θ

?3=1.679V,

θ

n1=2, n2=1, n3= 3 代入可解得:

?1=2.2395V

?要求半反应:MnO42-+2 H2O+2e-? MnO2+4OH-的标准电极电势,

2--?MnO4+4H+2 e? MnO2+2 H2O的能斯特方程式修正项的[H

?∴

=

?( MnO42-/ MnO2) =

?]=10

-14

θ

+0.0592/2 Lg[H]4

?=2.2395V+0.0592/2 Lg10-56V =0.5819V

11-21 写出以K2CO3熔融盐为电解质的氢氧燃料电池的电极反应和电池反应。(注:在该电解质中不存在游离的O2- 和HCO3- ,为使电解质溶液的组成保持稳定,需在空气中添加一种物质,这种物质是电池放出的反应产物)。

11-22 碱性银锌可充电干电池的氧化剂为Ag2O,电解质为KOH水溶液,试写出它的电极反应和电池反应。

11-23 为什么检测铅蓄电池电解质硫酸的浓度可以确定蓄电池充电是否充足?铅蓄电池充电为什么会放出气体?是什么气体? 11-24 光合作用发生的总反应是: 6CO2(g)+6H2O(l)

θ

6

-1

C6H12O6(g)+6O2(g)

θ

-1

-1

在25C下反应的△H=2.81610J.mol, △S=-182J.K.mol。假设反应的产物可以设计成一个原电池,在电极上氧气和葡萄糖分别被还原和氧化成水和二氧化碳。这样,我们可以通过光合反应的正逆两个反应把光能转化为电能了。 (1)求原电池的电动势。

(2)为使上列光合反应发生需要多少摩500nm的光子?

(3) 用一个边长10m的充满绿藻的正方形游泳池里发生的光合作用的产物来发电,

平均1cm2的面积可产生1mA电流,求电池产生电流的功率。

解:(1)△Hθ=2.816? 106J.mol-1, △Sθ=-182J.K-1.mol-1

△Gθ=△Hθ-T△Sθ=2.816? 106J.mol-1+(298.15 ? 182)J.mol-1=2870kJ.mol-1 又 -ΔG=-nFE

∴Eθ=2870? 103/24?96485V=1.239V

θ

θ

(2)一个光子的能量=6.63?10-34?3?108/500?10-9 =3.978?10-22kJ /mol光子的能量

= 3.978?10?6.02?10 kJ.mol=239.5kJ.mol

n=2870KJ/239.5 KJ.mol-1=12mol

(3)I=1mAcm2

?10 cm=10A

6

2

3-22

23

-1

-1

P=EI=1.239V?103A=1.239?103W

11-26 久置空气中的银器会变黑,经分析证实,黑色物质是Ag2S。通过计算说明,考虑热

力学趋势,以下哪个反应的可能性更大?

Ag + H2S = Ag2S + H2 Ag + H2S + 1/2 O2 = Ag2S + H2O 11-27 高铁电池是正在研制中的可充电干电池起,其设计图如图11-20所示:负极材料是

Zn,氧化产物是Zn(OH)2,正极材料是K2FeO4(易溶盐),还原产物是Fe(OH)3,电解质溶液是KOH水溶液,写出电池反应和电极反应。附图的电池放电曲线说明该电池与通常的碱性电池相比有什么优点?

6

11-28 解释如下现象:

(!)镀锡的铁,铁先腐蚀,镀锌的铁,锌先腐蚀。

解:镀锡的铁,组成了原电池,铁做负极被腐蚀; 镀锌的铁,锌做负极被腐蚀。 (2)锂的电离势和升华热都比钠大,为什么锂的电极电势比钠更小(在金属活动顺序表中

更远离氢)?

解:电极电势的大小主要与离子势、升华热和水化热有关,锂的电极电势比钠低的原因

主要是由于两金属的水化热相差很大

(3) 铜和锌在元素周期系里是邻居,然而它们在金属活动顺序中的位置却相去甚远,试通

过波恩—哈伯循环分析铜和锌的电极电势相差这么大主要是由什么能量项决定的。

解:铜的汽化热比锌大,使铜的活性比锌差很多,这主要是由于两金属汽化热相差较大

的缘故。

(4)有人说,燃料电池是“一种通过燃烧反应使化学能直接转化为电能的装置”。这种说法

正确吗?说明理由。燃料电池的理论效率有可能超过100%吗?燃料电池的工作温度与燃料电池的理论效率呈什么关系?

解:燃烧电池的理论效率有可能超过100%,当反应为S增大反应时,理论效率就将超过

100%,而且在此条件下,温度越高理论效率也将越高。

(5)铁能置换铜而三氯化铁能溶解铜。

解:铁能置换铜以及FeCl3能溶解铜都是由于其对应的电对的电极电势决定的。 (6)ZnO22-{即Zn(OH)42-}的碱性溶液能把铜转化为Cu(OH)42-而把铜溶解。 解:这是由电极电势决定的。

(7)将MnSO4溶液滴入KMnO4酸性溶液得到MnO2沉淀。

解:这是由电极电势决定的。

(8)Cu(aq)在水溶液中会歧化为Cu和铜。

解:该反应的电极电势大于0,这说明该反应有自发趋势。 (9)Cr3+(aq)在水溶液中不稳定,会与水反应。

解:该反应的电极电势大于0,这说明该反应有自发趋势。

(10)将Cl2水(溶液)滴入I- Br-的混合溶液,相继得到的产物是I2、、HIO3 和 Br2,而不、

是I2 Br2 和HIO3.

解:Cl2和I2反应有动力学障碍。

11-29 以M代表储氢材料,MH为负极材料,KOH为电解质,写出镍氢电池的电极反应和

电池反应。(注:镍电极上的反应参考镍镉电池)。

11-30 如若甘汞电极的电极电势为零,氧的电极电势多大?

+

2+

7


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