1、第九章 電化學基礎知識習題答案9-15 電池Zn(s) | ZnSO4(0.01mol kg-1, =0.38) | PbSO4(s) | Pb(s)在298.15K時Emf =0.5477V (1) 已知(Zn2+2e-Zn) = -0.763V，求(PbSO4+2e-Pb+SO42-) (2) 已知298.15K時PbSO4的Ksp=1.5810-8求 (Pb2+2e-Pb) (3) 當ZnSO4的b=0.050mol kg-1時，Emf=0.5230V , 求此濃度下ZnSO4的。解：電池反應：Zn(s)+ PbSO4(s)= ZnSO4(aq)+Pb(s)(1) Emf=(PbSO4+

2、2e-Pb+SO42-)-(Zn2+2e-Zn)- (RT/F)ln() , (PbSO4+2e-Pb+SO42-)= -0.3585V (2) (Pb2+2e-Pb)= (PbSO4+2e-Pb+SO42-)- (RT/2F)ln(Ksp)= -0.1278V (3) =b/,當b=0.050mol kg-1，Emf=0.5230V , =0.1989-16 298.15K時電池（Pt）H2( )| HCl(b)| AgCl(s)|Ag有下列數據：b(HCl)/ (mol kg-1)0.0050.0100.0200.0500.10E mf / V0.498410.464160.430220.

3、385870.35239 (1) 求 (AgCl+e-Ag +Cl-) ; (2) 已知298.15K時AgCl的Ksp=1.6910-10, 求(Ag+e-Ag); (3) 29815K時電池Ag|AgCl(s)|HCl(a)|Hg2Cl2(s)|Hg(l)的E=0.0456V，求(Hg2Cl2+2e-Hg+2Cl-)。解：(1) E mf+0.1183log(b/)=(AgCl+e-Ag +Cl-)-0.1183A (b/)0.5 以E mf+0.1183log(b/)對(b/)0.5作圖，直線的截距(AgCl+e-Ag +Cl-)0.22V(2) (Ag+e-Ag)(AgCl+e-Ag

4、+Cl-) - (RT/F)ln(Ksp)= 0.798V(3) 電池反應：Hg2Cl2(s)2Ag(s)=2Hg(l)+2AgCl(s), E=0.0456V，E mf =(Hg2Cl2+2e-Hg+2Cl-)-(AgCl+e-Ag +Cl-),z (Hg2Cl2+2e-Hg+2Cl-)=0.266V。9-17 電池Pt | H2( )| HCl (0.1 mol dm-3)| AgCl (s) | Ag在298.15K時的電動勢E=0.3524V。求0.1 mol dm-3 HCl的平均離子活度a、平均離子活度因子及溶液的pH。解：電池反應：0.5H2( )+ AgCl (s)= Ag (

5、s)+ HCl(aq) E mf =- (2RT/F)ln() , (AgCl+e-Ag +Cl-)=0.2223V, =7.9510- 2=(/ b)=0.795 , pH=-log=1.109-18 在298K時,查得下列物質的標準熵如下 物質Ag AgCl Hg2Cl2 Hg(298.2K)/(JK-1mol-1) 42.70 96.11 195.8 77.4若反應 Ag (s)+0.5Hg2Cl2(s)=AgCl(s)+Hg(s)的r等于7950 J mol-1 ,求電池 Ag(s) | AgCl(s)KCl(aq) | Hg2Cl2(s) |Hg(l) 的電動勢Eemf及()p?解：

6、=32.91 JK-1 mol-1 , =r- T= -1.857 kJ mol-1電池反應：AgCl (s)=Ag(s)+0.5 Cl2(g) =109.7 kJ mol-1Eemf= -/F = 0.0192V , ()p = / F=3.4 110-4VK-1 9-19 將反應: PbO2(s) + Pb(s) + 2H2SO4(a) = 2PbSO4(s)+2H2O(1) 布置在電池中進行,已知298.2K時該電池的Emf=1.9188V, =2.041V(1) 寫出該電池的表示式和電極反應(2) 計算H2SO4的平均離子活度(3) 計算該電池反應的G(4)計算該電池反應的?解：(1)

7、電池的表示式 Pb(s)| PbSO4(s)| H2SO4(a)| PbSO4(s)| PbO2(s)(2) E mf = (2RT/F)ln() ，=0.0927 (3)G = - zFEmf= -370.33kJmol-1(4) =expz F/( RT)= 10699-20 測得電池反應為 Ag(s)+0.5Hg2Cl2 (s)=AgCl(s)+Hg(l)的電池在298K時的電動勢為0.0455V,電動勢的溫度系數為3.3810-4VK-1 (1) 若有1mol Ag發生反應,求該反應在298K時的H,S,G (2) 若該反應在電池中可逆進行時放熱(或吸熱)多少? (3) 若讓A g 與

8、Hg2Cl2直接作用時,放熱(或吸熱)多少? 解：(1) G = - n F Emf = - 4.39 k Jmol-1 , S= n F()p=32.6J K-1mol-1H=G+TS=5.33kJmol-1 (2)QR = TS=9.71 k J (3) Qp =H=5.33kJ9-21 反應 H2(g)+Ag2O(s)=2Ag(s)+H2O(l)的恒容熱效應QV = -252.79 kJmol-1,在標準壓力及298.2K下,將上述反應體系構成一個可逆原電池,測得其電動勢的溫度系數為 -5.04410-4 VK-1,求(Ag2O+H2O+2e- 2OH- +2Ag),已知298K時水的離子積 Ksp=1.010-14 。.解：H=QV RT=-255.27 kJmol-1,S= n F()p, G= -226.24 kJmol-1, (Ag2O+2H+2e- H2O +2Ag)=-1.172V, (Ag2O+H2O+2e-2OH- +2Ag)=(Ag2O+2H+2e-H2O +2Ag)- (RT/F)ln(Ksp)= -0.345V9-22 實驗測得酸性溶液（pH=1.0）中氫在鐵上析出的極化曲線符合Tafel公式，得到a=0.7V, b=128mV,(電流密度的單位是A cm-2)。試求外電流為1