无机化学原电池计算

无机化学原电池的有关计算1．将铜片插入0.10mol∙L－1Cu(NO3)2溶液中构成原电池的半电池，再将银片插入硝酸银溶液中构成另一个半电池，在银半电池中加入过量的HBr以产生AgBr沉淀，并使溴离子浓度[Br－]＝0.10mol∙L－1。在上述条件下原电池的电动势E＝0.22v，Ag电极为负极。计算AgBr的溶度积Ksp，并写出电池反应式。（已知：Θ(Ag+/Ag)＝0.80v，Θ(Cu2+/Cu)＝0.34v）解：(Cu2+/Cu)＝Θ(Cu2+/Cu)＋20591.0lg[Cu2＋]＝0.34＋20591.0lg0.10＝0.31(v)(Ag+/Ag)＝Θ(Ag+/Ag)＋0.0591lg[Ag＋]∵[Ag＋]＝][BrKspAgBr＝10.0AgBrKsp∴(Ag+/Ag)＝0.80＋0.0591lg10.0AgBrKsp而E＝(Cu2+/Cu)－(Ag+/Ag)0.22＝0.31－(Ag+/Ag)(Ag+/Ag)＝0.31－0.22＝0.09(v)则0.09＝0.80＋0.0591lg10.0AgBrKspAgBrKsp＝9.7×10－142．某氢氧燃料电池，其电池反应为：2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)电极反应在碱性溶液中进行，写出该电池反应的两个半反应，确定正、负极；计算反应的标准吉布斯函数变ΔrGmΘ，电池的电动势EΘ，电池反应的标准平衡常数KΘ。（已知：ΔfGmΘ(298K，H2O，l)＝－237.2kJ·mol－1）解：正极反应O2＋2H2O＋4e－＝4OH－负极反应2H2＋4OH－－4e－＝4H2O①＋②即得电池反应式2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)ΔrGmΘ＝2×ΔfGmΘ(298K，H2O，l)＝2×(－237.2)＝－474.4(kJ∙mol－1)ΔrGmΘ＝－nFEΘEΘ＝5.9644.474＝1.23(v)lgKΘ＝0591.0nE＝0591.023.14＝83.25KΘ＝1.78×10833．现有下列两个电极：①金属银插在AgBr的饱和溶液中；②氢电极2Hp＝100kPa，溶液中[HAc]＝0.1mol·L－1。已知Θ(Ag+/Ag)＝0.7996v，KspΘAgBr＝5.35×10－13，KaΘHAc＝1.8×10－5，把上述两个电极组成原电池，写出电池符号，计算其电动势。解：Ag电极电势的计算：(AgBr饱和/Ag)＝Θ(Ag+/Ag)＋0.0591lg[Ag＋]在AgBr的饱和溶液中，[Ag＋]＝(KspΘAgBr)1/2所以(AgBr饱和/Ag)＝0.7996＋0.0591lg(5.35×10－13)1/2＝0.437(v)氢电极电势的计算：(H＋/H2)＝Θ(H＋/H2)＋20591.0lgppHH/][22＝0.0591lg5108.11.0＝－0.17(v)该电池的Ag电极为正极，氢电极为负极，电动势E＝0.437＋0.17＝0.607(v)电池符号Pt，H2(100kPa)│HAc(0.1mol·L－1)║Br－(AgBr饱和液)│AgBr，Ag4．已知Θ(Cu+/Cu)＝0.52v，Θ(CuCl/Cu)＝0.14v。若将这两个电对组成原电池，写出电池符号，电池反应式，计算KspΘCuCl和电池反应的ΔrGmΘ及标准平衡常数KΘ。解：电池符号Cu│CuCl│Cl－(1.0mol·L－1)║Cu＋(1.0mol·L－1)│Cu电池反应式Cu2＋＋Cu＋Cl－＝Cu＋CuClΘ(CuCl/Cu)＝(Cu+/Cu)＝Θ(Cu+/Cu)＋0.0591lgKspΘCuCl0.14＝0.52＋0.0591lgKspΘCuCllgKspΘCuCl＝－6.43KspΘCuCl＝3.7×10－7ΔrGmΘ＝－nFEΘ＝＝－1×96.485×(0.52－0.14)＝－36.7(kJ·mol－1)lgKΘ＝0591.0nE＝0591.0)()()(n＝0591.014.052.0＝6.43KΘ＝2.7×1065．有一原电池，其中一电极是将银片插入0.10mol·L－1，AgNO3溶液中，另一电极是：往镀有铂黑的铂片上不断地通入101325Pa的H2(g)，并将其插入0.10mol·L－1HA溶液中(HA为一元弱酸，KaΘ＝1.0×10－5)：⑴指出该电池的正、负极；⑵写出两极上的电极反应式和电池反应式；⑶写出该原电池的符号；⑷计算该原电池的电动势E。（已知：Θ(Ag＋/Ag)＝0.80v，Θ(H＋/H2)＝0.00v）解：⑴银电极(Ag＋/Ag)＝Θ(Ag＋/Ag)＋10591.0lg[Ag＋]＝0.80＋10591.0lg0.10＝0.741(v)氢电极(H＋/H2)＝Θ(H＋/H2)＋20591.0lg22][HpH＝0.00＋0.0591lg(10.0100.15)＝－0.177(v)故银电极为正极，氢电极为负极。⑵正极反应Ag＋＋e－＝Ag负极反应H2－2e－＝2H＋电池反应2Ag＋＋H2＝2Ag＋2H＋⑶Pt，(H2，g，pΘ)│H＋(0.00100mol·L－1)║Ag＋(0.100mol·L－1)│Ag⑷E＝(Ag＋/Ag)－(H＋/H2)＝0.741＋0.177＝0.918(v)