物理化学电化学例题学习教案.ppt

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1、解 同一(tngy)电池12EErm1rm2(1)2,(2)GE FGE F rm1rm2(1)ln,(2)lnGRTKGRTK $rmrm(1)2(2)GG 212lnlnRTKRTK $212()KK$12EE$第1页/共25页第一页，共26页。例2 298 K时下列电池(dinch)的电动势为1.227 V， Zn(s) | ZnCl2(0.05 molkg-1) | Hg2Cl2(s) | Hg(l)(1) 写出该电池(dinch)的电极反应和电池(dinch)反应；(2) 试求该电池(dinch)的标准电动势E 。第2页/共25页第二页，共26页。(2) 22C1ZnlnRTEEaa

2、zF$23ln2mmRTEEFmm $解22ZnZn(s)Zn()2ea22ClHg Cl (s)2e2Hg(l)2Cl ()a2222ZnClZn(s)Hg Cl (s)2Hg(l)Zn()2Cl ()aa(1)正极(zhngj)反应电池(dinch)反应负极(fj)反应第3页/共25页第三页，共26页。212iiiIm z22111(0.005 20.01 1 ) mol kg20.015 mol kg 10.509 2 1 0.0150.1247gA z zI 0.750 321.227Vln0.7500.010.0051.030 V2RTEF $第4页/共25页第四页，共26页。例3

3、怎样用实验(shyn)方法测定氯化银的标准摩尔生成热？第5页/共25页第五页，共26页。21A (s)C1 (g,298 K,100 kPa)A C1(s)2gg 正极(zhngj)反应21Cl ( ,298K,100kPa)eCl ( )2ga氯化银在标准状态下的生成(shn chn)反应是解这个(zh ge)反应在常温下进行缓慢，不能用量热法测定反应热，需要利用电化学反应设计如下电池：2Ag(s) AgCl(s) HCl( ) Cl (g, 298K, 100kPa) Pta| |Ag(s)Cl ( )AgCl(s)ea负极反应第6页/共25页第六页，共26页。两电极(dinj)反应之和是

4、电池反应，正是AgCl在标准态下的生成反应。 实验中可测定(cdng)该电池在293 K303 K范围内三、四个不同温度下的电动势数值，作ET 图，pET求出相应于298 K时的曲线斜率rmpEHzFEzFTT 由公式求出rHm，此值便是氯化银的标准生成热fmAgCl(s)H$第7页/共25页第七页，共26页。例4 在298 K 和313 K 分别测定(cdng)丹尼尔电池的电动势，得到 E1(298 K)1.1030 V , E2(313 K)1.0961 V。设丹尼尔电池的反应为：并设在上述温度(wnd)范围内E随T的变化率保持不变，求丹尼尔电池在298 K 反应的 rGm、 rHm、 r

5、Sm 和可逆热效应QR。44Zn(s)CuSO (1)Cu(s)ZnSO (1)aa第8页/共25页第八页，共26页。丹尼尔电池(dinch)反应为4121214.6 10 V KpEEETTT 1rm12 101030 V 96500 C mol212.9 kJ molGzEF 解 44Zn(s)CuSO (1)Cu(s)ZnSO (1)aaE1(298 K)=1.1030 V， E2(313 K)=1.0961 V第9页/共25页第九页，共26页。rm141112 96500 C mol( 4.6 10 V K )8878 J KmolpESzFT 1rmrmrm239.4 kJ molH

6、GTS 1Rrm26.46 kJ molQTS 第10页/共25页第十页，共26页。例5 已知电池Pt | H2(0.1MPa) | NaOH(0.01molkg-1)HCl(0.01molkg-1) | H2(0.1MPa) | Pt ，在298 K时的电池电动势为0.587 V,同温度下0.01 molkg-1 NaOH和0.01molkg-1HCl溶液的都等于0.904，求水的离子积 。wK$第11页/共25页第十一页，共26页。解正极(zhngj)反应电池(dinch)反应负极(fj)反应122OH1H (0.1MPa)OH ()H Oe2a2H1H ()eH (0.1MPa)2a12

7、HOHH ()OH ()H Oaa2+H OHOHlnaRTEEFaa$电池电动势第12页/共25页第十二页，共26页。+HOH21ln1(0.5870.05916lg)V0.01 0.9040.829 VRTEEFaa $W1lnlnRTRTEKFFK$W0.829lg14.010.05912K $14W0.98 10K$第13页/共25页第十三页，共26页。p$例6 试设计合适的电池判断在298 K时，将金属银插在碱溶液中，在通常的空气中银是否会被氧化？(空气中氧气分压为0.21 )。如果在溶液中加入大量的CN-，情况又怎样？已知2Ag(CN) eAg(s)2CN0.31V $第14页/共

8、25页第十四页，共26页。电池(dinch)反应2212Ag(s)O (0.21)Ag O(s)2p$ 221O (0.21)H O l2e2OH (aq)2p$21O21ln2()RTEEpFp$解 正极(zhngj)反应负极(fj)反应 222Ag(s)2OH (aq)Ag O(s)H O l2e22Ag(s) Ag O(s) OH (aq) O (0.21) Ptp|$(1) 设计如下电池第15页/共25页第十五页，共26页。222O(OH Ag O,Ag)O OH()ln4pRTEFp|$计算结果表明：0，故该电池反应可以(ky)自发进行，即Ag能被氧化生成Ag2O(s)。0.0591

9、6 V0.401 0.344 Vlg0.2140.0470 V 第16页/共25页第十六页，共26页。(2) 若在溶液中加入(jir)大量CN-时，可比较下列反应的标准电极电势值以作出判断。因为标准电极电势愈正者愈易发生还原发应，且还原电势值相距越远者，越易组成(z chn)氧化还原电对。所以，由以上三者的值大小可以看出，即Ag被络合成Ag(CN)2-，而不被氧化为Ag2O(s)。已知：22(OH Ag O,Ag)(O OH )0.344V, 0.401V|$2Ag(CN) eAg(s)2CN0.31V $第17页/共25页第十七页，共26页。例7 求算298 K时AgC1的活度积Ksp。第1

10、8页/共25页第十八页，共26页。+AgC1spAgC1(AgCl).aaKaaKa$溶解(rngji)过程对应的电池为：解法( j i f)1 溶解(rngji)平衡时，a(AgCl) =1溶解过程为AgClAgCl(s)Ag ()Cl ()aaCl( ) AgCl(s)eAg(s)Cl ()aAg( )Ag(s)eAg ()a AgClAg(s) Ag() Cl () AgCl(s) Ag saa|( )第19页/共25页第十九页，共26页。10spexp()1.76 10E FKRT$rmsplnGzE FRTK $(Cl AgCl, Ag)0.2224V|$(Cl AgCl, Ag)(

11、Ag Ag)(0.22240.7991)V0.5767VE | $AgClAgCl(s)Ag ()Cl ()aa电池(dinch)总反应查表得：(Ag Ag)0.7991V|$第20页/共25页第二十页，共26页。对于电极Ag-AgCl | Cl-，可设想(shxing)其电极反应3为rmsp(1)lnGRTK $rm(Ag+Ag)(2)GF |$解法( j i f)2ClAgCl(s)eAg(s)Cl ()aAgClAgCl(s)Ag ()Cl ()aaAgAg ()eAg(s)aAgCl溶解(rngji)反应1电极反应2rm(Cl AgCl, Ag)(3)GF |$第21页/共25页第二十

12、一页，共26页。rmrmrm(3)(1)(2)GGG $-sp(Cl AgCl,Ag)(AgAg)lnFRTKF |$+sp(C1 AgC1,Ag)(AgAg)ln()FKRT|$10sp1.76 10K第22页/共25页第二十二页，共26页。在解法1所设计(shj)电池的正极含C1-离子的溶液中，实际上已为AgC1(s)饱和，电池反应可写成spC1AgeAg(s)Ka电池(dinch)反应 spAgC1AgAg ()Kaa浓差电池(dinch)电动势AgspC1lnaRTEFKa spAgC1lnKRTFaa解法3AgAg(s)Ag ()ea正极反应负极反应第23页/共25页第二十三页，共2

13、6页。 aAg+aC1-的数值根据所配溶液浓度和可计算(j sun)，因此只要测出E，就可求得Ksp。用类似求算难溶盐活度积的方法还可以求弱酸(或弱碱)的离解常数、水的离子(lz)积常数和化合物不稳定常数。第24页/共25页第二十四页，共26页。感谢感谢(gnxi)观看！观看！第25页/共25页第二十五页，共26页。NoImage内容(nirng)总结解。第1页/共25页。这个反应在常温下进行缓慢，不能用量热法测定反应热，需要利用电化学反应设计如下电池：。两电极反应之和是电池反应，正是AgCl在标准态下的生成反应。计算结果表明：0，故该电池反应可以自发进行，即Ag能被氧化生成Ag2O(s)。(2) 若在溶液中加入大量CN-时，可比较下列反应的标准电极电势值以作出判断(pndun)。因为标准电极电势愈正者愈易发生还原发应，且还原电势值相距越远者，越易组成氧化还原电对第二十六页，共26页。