(二) 可逆电池电动势
(二) 电化学热力学与可逆电池电动势
将锌板浸入硫酸锌溶液，将铜板浸入硫酸铜溶液，中
间用多孔陶瓷隔开，就构成了丹尼尔（Daniell）电池。该
电池中发生的反应Zn + Cu2+?→ Zn2+ + Cu是一个典型的
氧化还原反应（redox reaction），当其在电池中发生时，则
可在正负极间形成约1.5 V的电势差，并对外输出电能。
化学反应与电化学反应两者为什么不同？如何将一
个反应设计成电池而使之对外输出电功？电极间的电势
差是如何形成的？输出的电功与体系化学能变化之间有
何关系？这些问题都要由电化学来回答。所谓电化学
(electrochemistry)就是研究化学现象与电现象之间的关系，
以及电能与化学能之间相互转化规律的科学。
电化学反应需在电化学装置中才能发生。将化学能转
化为电能的装置称为原电池(galvanic cell)，将电能转化成电能的装置称为电解池(electrolytic cell)。无论原电池还是电解池通常的均由2个电极和对应的电解质溶液构成。电极的命名有2种，即正负极和阴阳极。其中，电势高的一极称为正极，电势低的为负极；发生氧化反应的一极是阳极，而发生还原反应的是负极。例如，图7.15中，Zn电极电势低，为负极，发生氧化反应Zn ?→ Zn2+ +2e-，是阳极；而Cu电极电势高，是正极，发生还原反应Cu2+ +2e-?→ Cu，所以是阴极。对于原电池和电解池，电极名称的对应关系如表7.7 所示。
表7.7 原电池和电解池的电极名称对应关系
原电池电解池
电势高低高低
正极负极正极负极
反应还原氧化氧化还原
阴极阳极阳极阴极
§7.6 可逆电池的设计
1．原电池设计的原理
通常的氧化还原反应在电池中发生时，会拆成单纯的氧化反应（oxidation reaction）和还原反应（reduction reaction）在两个电极上分别发生，如上例：
负极：Zn ?→ Zn2+ + e2-
正极：Cu2+ + e2-?→ Cu
总反应：Zn + Cu2+?→ Zn2+ + Cu
在电极上发生的反应称为电极反应（electrode reaction），也称半反应(half reaction)，因为它们仅是完整氧化还原反应的一半。上述反应发生时，在负极Zn变成Zn2+进入溶液并将电子留在极板上，导致极板电子过剩，电势变负；在正极，溶液中的Cu2+到电极上夺取电子，导致铜板带正电，电势变正。可见，电极间电势差的形成是电极上分别发生氧化、还原反应的必然结果。因此，只要将一个反应拆成氧化和还原两个半反应，让它们在两个电极上
solution
4 partition
图7.15 丹尼尔电池示意图
分别发生，就可以获得电势差和电流。这是原电池设计的基本思路。
电池(cell)由电极（electrode）和电解质溶液组成。本章主要研究讨论可逆电池（reversible cell），即按照热力学可逆的方式将化学能转化为电能的装置
．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。研究可逆电池不仅可以建立热力学与电化学的联系，而且可以为热力学研究提供方法和手段。
已知在恒温恒压条件下，体系吉布斯函数的减小-(?r G m)T,p等于体系对外所做的最大有效功W r'。电功W’= -QE是一种重要的有效功。如果反应过程中电子转移的物质的量为n，则通过电化学装置的电荷量Q= nF。在可逆情况下，电池两电极间的电势差最大，称为该电池的可逆电池电动势（electromotive force, E），所以
- (?r G m)T,p = W r'= -nFE (7.23)
该式将热力学参数(?r G m)T,p与电化学参数（E）联系起来，是沟通电化学和热力学的桥梁和最重要的基本关系。
所谓电池的热力学可逆，包含两方面内容：反应可逆和过程可逆。所谓反应可逆是指同一个电极在发生氧化或还原反应时，其反应式相同但反应方向相反；所谓过程可逆，是指不存在任何不可逆过程（如扩散过程），且电池电动势（E）与外加电压（V）之间只差无限小，从而使流经电池的电流强度为零或者无限小。其中，过程可逆多数易于人为控制，而反应可逆则主要由体系自身性质决定，要构成可逆电池必须采用可逆电极（reversible electrode）。2．可逆电极
电极通常由导体、活性物质（active materials）和电解质溶液三部分构成。例如，丹尼尔电池的负极是锌板加上硫酸锌溶液，记为Zn(s)?Zn2+(m)，其中的“?”表示两相界面。该电极中，锌板本身既是导体又是活性物质。将电极理解为单一的金属板是错误的。
可逆电极必须满足单一电极(single electrode)、反应可逆和处于电化学平衡三个条件。所谓单一电极是指只发生一种电化学反应的电极。将Zn片插入硫酸，则Zn片上发生Zn→Zn2+ + 2e-和2H++ 2e-→H2两个反应，因此，Zn(s) ?H+(m)电极就不是单一电极。同理，Na(s) ?Na+(aq, m)和Fe(s) ?Fe3+(m)均不是单一电极，因而也就不可逆。而如果电极未达电化学平衡，则电极必然发生不可逆的变化而破坏电极的可逆性。为方便判断电极的可逆性，现将主要的可逆电极种类介绍如下：
1）第一类电极：
该类电极以金属电极为代表。所谓金属电极，就是将金属浸在含有该种金属离子的溶液中所构成的电极，以符号M?M z+表示，电极反应通式为Array M z+ + ze-?→M
显然，丹尼尔电池的正负极都是金属电极。
通常将气体电极如氢电极：(Pt)H2(g, p)?H+(m)、汞齐电极如
镉汞齐电极Cd(Hg)x?Cd2+(m)和配合物电极如Ag(s)?Ag(CN)2－也
归入第一类电极。该类电极的最大特点就是只有金属/电解质溶
液一个界面，界面处不仅有电子的转移还伴有金属离子的转移。
氢电极、氧电极等气体电极的基本结构见图7.16。是将作
为导体的Pt片浸入含H+或OH-的溶液中，而后将H2、O2冲打
图7.16氢电极示意图
在其上构成。用符号(Pt)H2(g, p)?H+(m)或(Pt)H2(g, p)?OH-(m)，以
及(Pt)O2(g, p)?OH-(m)或(Pt)O2(g, p)?H2O，H+(m)表示，其电极反
应的写法也略有不同，如：
氢电极：酸性：2H+(m)+2e-?→ H2；碱性：2H2O + 2e-?→ 2OH-(m)+ H2；
氧电极：酸性：O2 + 2H2O + 4e-?→ 4OH-(m)；碱性：O2 + 4H+(m) + 4e-?→2H2O
第一类电极在电化学中有重要应用，如丹尼尔电池中的Cu(s)?Cu2+(m)和Zn(s)?Zn2+(m)电极，干电池中的负极Zn(s)?Zn(NH3)42+(m)和Zn(s)?Zn(OH)42-(m)电极等。
【习题】试写出下列第一类电极的电极反应
(1) Sb(s)?Sb3+(m)(2) Zn(s)?Zn(NH3)42+(m)
(3) Au(s) ?Au(CN)3-(m1), CN-(m2)(4) Pt (s), Cl2(g, p)?Cl-(m)
【思考题】为什么Fe(s) ?Fe3+(m)不可能构成可逆电极？试写出其中发生的反应。
2）第二类电极：
主要包括微溶盐电极和微溶氧化物电极。以微溶盐电极为例，该类电极是在金属电极表面覆盖一薄层该金属的一种微溶盐，然后浸入含有该微溶盐阴离子的溶液中构成。最常见的有甘汞电极Hg(l)-Hg2Cl2(s)?Cl-(m)和银—氯化银电极Ag(s)-AgCl(s)?Cl-(m)。这种电极的特点是对微溶盐的阴离子可逆。以Ag(s)-AgCl(s)?Cl-(m)为例，其电极反应为
AgCl (s) + e-?→ Ag(s) + Cl-(m)
该类电极有金属/微溶盐和微溶盐/电解质溶液两个界面，界面处不仅有电子转移而且有阴离子的转移。该类电极在电化学研究中具有较重要的理论意义，因为绝大多数参比电极（reference electrode）都属于该类电极，另外，该类电极在可充电电池中的应用也相当广泛，如铅酸蓄电池中的负极Pb(s)?PbSO4(s) ?SO42-(m)和正极Pb(s)?PbO2(s)?PbSO4(s) ?SO42-(m)等。
【思考题】Hg(l)-Hg2Cl2(s)?Cl-(m)和Pb(s)?PbO2(s)?PbSO4(s)?SO42-(m)电极的导体、活性物质各是什么？试分别写出电极发生氧化和还原时的电极反应。
【习题】写出下列第二类电极的电极反应：
(1) Pb(s)?PbSO4(s) ?SO42-(m)(2) Ni(s) ?NiOOH(s)?Ni(OH)2(s)?OH-(m)
(3) Hg (l) ?HgO(s)?OH-(m)(4) Ag (s) ?Ag2O(s)?OH-(m)
3）第三类电极：
又称氧化还原电极，是将惰性金属如铂片插入含有某种离子(或化合物)的两种不同氧化态的溶液中而构成的，最典型的例子是(Pt)?Fe3+(m1), Fe2+(m2)电极，其电极反应为
Fe3+(m1) + e-?→ Fe2+(m2)
该类电极只有一个固/液界面，界面处只有
．．电子的转移，金属片只起传导电流的作用而不参与电极反应。
该类电极在电分析化学(electroanalysis)、流体电池(fluid cell)和溶液中进行的电化学催化(electrocatalysis)研究中比较常见。
(5) Sb(s)-Sb2O3(s)? H2O, H+(m)(6) (Pt)O2(g)? H+(m)
(7) Na(Hg x)? Na+(m) (8) (Pt)H2(g)?OH-(m)
(9) (Pt)? Cr3+, Cr2O72-, H+(m) (10) (Pt)? Sn4+, Sn2+(m)
3．电池表达式
所谓电池的表达方式就是采用人为规定的一些符号来表示电池组成的式子。例如，图7.15所示的丹尼尔电池就可以简单地用下列表达式表示：
Zn(s) ?Zn2+(m1) ??Cu2+(m2) ?Cu(s)
表达式要比采用图7.15的图示形式简单方便得多。在书写电池表达式时，通常需遵循以下几个规定：
1）以化学式表示电池中各种物质的组成，并注明固(s)、液(l)、气(g)等物态。对气体还要注明压力(p)，对溶液需注明浓度(m)或活度(a)；
2）以单竖线“?”表示不同物相间的界面。用双竖线“??”表示盐桥。书写电池表达式时要求各化学式及符号的排列顺序要真实反映电池中各种物质的接触次序；
3）电池的负极写在左方，正极写在右方。
4. 可逆电池的设计
采用可逆电极构成的电池，在其他条件满足要求的情况下，可以构成可逆电池。根据可逆电池设计的原理，可逆电池的设计可按以下步骤进行：
1）拆分氧化还原反应，确定电池的正、负极；
2）确定电解质溶液的种类和是否使用盐桥；
3）书写电池表达式，
4）复核电池反应与给定反应是否一致。
以下通过几个实例略作说明。
【例题】将下列反应设计成电池：
（1）H2(g) + Hg2SO4(s) ?→ 2Hg(l) + H2SO4(m)；（2）H+(m1)＋OH-(m2) ?→ H2O(l)；
（3）H2(p1) ?→ H2(p2) （4）HCl(m1) ?→ HCl(m2)
解（1）显然，该反应中H2(g)被氧化，Hg2SO4(s)被还原，所以总反应可拆解为
氧化反应：H2(g)?→ 2H+(m) + 2e-为氢电极(Pt) H2(g)?H+(2m)，作负极，在左侧
还原反应：Hg2SO4(s)+ 2e-?→2Hg(l) + SO42-(m) 为Hg(1)-Hg2SO4(s)? SO42-(m)，作正极，在右侧电解质溶液含H+和SO42-，可组合成H2SO4，只有一种电解质溶液，不需要盐桥。故电池可设计为：
(Pt)H2(g)?H2SO4(m)?Hg2SO4(s)-Hg (1)
复核：左侧负极：H2(g)?→ 2H+(m) + 2e-
+)右侧正极：Hg2SO4 (s)+ 2e-?→2Hg(l) + SO42-(m)
电池反应：H2(g) + Hg2SO4(s) ?→ 2Hg(l) + H2SO4(m)
与给定反应一致，所以设计正确。
（2）该反应不是氧化还原反应，设计相对复杂。由于存在H+和OH-，可以选择对H+和OH-均可逆的电极，如氢电极，则上述反应可拆解为：
氧化反应：2OH-(m2)＋H2(g, p) ?→ 2H2O(l) + 2e-，即碱性氢电极(Pt) H2(g)?OH-(m2)作负极，在左侧还原反应：2H+(m1) + 2e-?→ H2(g, p)，即酸性氢电极(Pt) H2(g)?H+(m1)作正极，在右侧
电解质溶液分别含有OH-和H+，两者不能共存，需使用盐桥分开并连接。电池设计为：
(Pt) H2(g, p)?OH-(m2)??H+(m1) ?H2(g, p) (Pt)
复核：左侧负极：2OH-(m2)＋H2(g, p) ?→ 2H2O(l) + 2e-
+)右侧正极：2H+(m1) + 2e-?→ H2(g, p)
电池反应：2OH-(m2)＋2H+(m1) ?→ 2H2O(l)
约分后即为H+(m1)＋OH-(m2) ?→ H2O(l)，与给定反应一致，设计正确。
（3）该式表示的不是化学反应，而是一个物理过程。反应显然涉及氢电极，但电解质溶液不明，单采用酸性和碱性氢电极应该都没有影响。以酸性氢电极为例，反应可分拆为：
氧化反应：H2(g, p1) ?→ 2H+(m) + 2e-，即酸性氢电极(Pt) H2(g, p1)?H+(m)作负极，在左侧
还原反应：2H+(m) + 2e-?→ H2(g, p2)，即酸性氢电极(Pt) H2(g, p2)?H+(m)作正极，在右侧
电解质溶液可采用同一酸溶液而不使用盐桥。所以，电池可设计为
(Pt) H2(g, p1)?HCl(m) ?H2(g, p2) (Pt)
复核：左侧负极：H2(g, p1) ?→ 2H+(m) + 2e-
+)右侧正极：2H+(m) + 2e-?→ H2(g, p2)
电池反应：H2(p1) ?→ H2(p2)
与给定反应一致，设计正确。
（4）该式也不是化学反应，可以设想为一个从高浓度向低浓度的扩散过程。该过程只给出电解质溶液，必须选取与该电解质可逆的电极，对H+可逆可选取氢电极或者氧电极等，对Cl?可能，可选择甘汞电极、银－氯化银电极或者氯电极等。现以银－氯化银电极为基础进行拆分：
氧化反应：Ag(s)+ Cl?(m1)?→ AgCl(s) + e-，即Ag(s)-AgCl(s)?Cl?(m1)作负极，在左侧
还原反应：AgCl(s) + e-?→ Ag(s)+ Cl?(m2)，即Ag(s) -AgCl(s)?Cl?(m2)作正极，在右侧
电解质溶液为两个不同浓度的盐酸溶液。为保证不发生扩散这一不可逆过程，必须将电解液隔开并用盐桥链接。所以，电池可设计为
Ag(s)－AgCl(s)?HCl (m1)??HCl(m2) ?AgCl(s)－Ag(s)
复核：左侧负极：Ag(s)+ Cl?(m1)?→ AgCl(s) + e-
+)右侧正极：AgCl(s) + e-?→ Ag(s) + Cl?(m2)
电池反应：HCl(m1) ?→ HCl(m2)
与给定反应一致，所以设计正确。
上述的四个电池中，（1）、（2）的电池反应为化学反应，其所构成的电池称为化学电池（chemical cell）。其中，（1）电池只有一种电解质溶液，属于“单液化学电池”，而（2）有两个不同的溶液，称为“双液化学电池”；（3）、（4）的电池反应不是化学反应，且电解质或者电极活性物质的浓度不同，属于浓度电池（concentration cell）。其中，（3）是“单液浓度电池”，由于该类电池仅电极活性物质的活度或分压不同，所以也称为“电极浓度电池”，而（4）则属于“双液浓度电池”，也称为“电解液浓度电池”。
【思考题】试写出电池
（1）(Pt)H2(g)?HCl (m1)??HCl(m2)?H2(g)(Pt)
（2）(Pt)H2(g)?HCl (m1)? AgCl(s)－Ag(s)－Ag(s)－AgCl(s)?HCl(m2) ?H2(g) (Pt)
的电极反应和电池反应，并比较两者的异同。这两个电池各属于哪一类？
【思考题】在钢铁缝隙表面的水中溶解氧的浓度（m1）高于缝隙内部溶解氧的浓度（m2），从而构成浓度电池，试写出相应的电极反应，判断何处是电池的阳极，发生何种反应，并写出该电池的表达式。
【思考题】氮气可以在金属钯表面发生电化学还原。试分别采用H+离子交换树脂和Li3N/熔盐作为电解质，设计电池实现电化学合成氨，并写出电极上发生的反应。
【习题21】写出下列电池所对应的化学反应
(1) (Pt)H2(g)?H2SO4(m)?Hg2SO4(s)-Hg(1) (2) Pb(s) -PbSO4(s)?K2SO4(m1)??KCl(m2)?PbCl2(s)-Pb(s)
(3) (Pt)H2(g)?NaOH(m)?O2(g)(Pt) (4) (Pt)H2(g)?HCl(m)?Cl2(g)(Pt)
(5) Ag(s)-AgCl(s)?CuCl2(m)?Cu(s) (6) (Pt) ?Sn4+, Sn2+??Tl3+, Tl+? (Pt)
高二化学原电池知识点总结
原电池知识点归纳小结 一、原电池 1、原电池的形成条件 原电池的工作原理原电池反应属于放热的氧化还原反应，但区别于一般的氧化还原反应的是,电子转移 不是通过氧化剂和还原剂之间的有效碰撞完成的,而是还原剂在负极上失电子发生氧化反应，电子通过外电 路输送到正极上，氧化剂在正极上得电子发生还原反应，从而完成还原剂和氧化剂之间电子的转移。两极 之间溶液中离子的定向移动和外部导线中电子的定向移动构成了闭合回路,使两个电极反应不断进行，发生 有序的电子转移过程,产生电流,实现化学能向电能的转化。 从化学反应角度看，原电池的原理是氧化还原反应中的还原剂失去的电子经导线传递给氧化剂,使氧化还 原反应分别在两个电极上进行。 ?原电池的构成条件有三个: （1)电极材料由两种金属活动性不同的金属或由金属与其他导电的材料（非金属或某些氧化物等)组成。(２)两电极必须浸泡在电解质溶液中。 （3)两电极之间有导线连接,形成闭合回路。 只要具备以上三个条件就可构成原电池。而化学电源因为要求可以提供持续而稳定的电流，所以除了必须具备原电池的三个构成条件之外,还要求有自发进行的氧化还原反应。也就是说，化学电源必须是原电池, 但原电池不一定都能做化学电池。 (4）形成前提:总反应为自发的氧化还原反应 ?电极的构成： a.活泼性不同的金属—锌铜原电池，锌作负极,铜作正极； ｂ.金属和非金属(非金属必须能导电)—锌锰干电池,锌作负极，石墨作正极； ｃ.金属与化合物—铅蓄电池，铅板作负极,二氧化铅作正极;d.惰性电极—氢氧燃料电池,电极均为铂。 ?电解液的选择：电解液一般要能与负极材料发生自发的氧化还原反应。 ?原电池正负极判断:负极发生氧化反应，失去电子;正极发生还原反应,得到电子。 电子由负极流向正极，电流由正极流向负极。溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极 2、电极反应方程式的书写 正确书写电极反应式 (１)列出正、负电极上的反应物质,在等式的两边分别写出反应物和生成物。 (２）标明电子的得失。(3)使质量守恒。 电极反应式书写时注意： ①负极反应生成物的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存,则该电解质溶液中的阴离子应该写入负极反应式; ②若正极上的反应物质是O2,且电解质溶液为中性或碱性,则H2O必须写入正极反应式，且生成物为OＨ-;若电解液为酸性，则H＋必须写入反应式中，生成物为H２O。 ③电极反应式的书写必须遵循离子方程式的书写要求。 （4）正负极反应式相加得到电池反应的总的化学方程式。若能写出总反应式,可以减去较易写出的电极反应式，从而写出较难书写的电极方程式。注意相加减时电子得失数目要相等。 负极:活泼金属失电子,看阳离子能否在电解液中大量存在。如果金属阳离子不能与电解液中的离子共存,则进行进一步的反应。例:甲烷燃料电池中，电解液为KOH，负极甲烷失8个电子生成CＯ2和Ｈ２O,但ＣＯ2不能与OH-共存,要进一步反应生成碳酸根。
可逆电池练习题
第九章可逆电池练习题 一、判断题： 1.电池(a) Ag,AgCl|KCl(aq)|Hg2Cl2,Hg与电池(b) Hg,Hg2Cl2|KCl(aq)|AgNO3(aq)|Ag 的电池反应可逆。 2.恒温、恒压下，ΔG > 0的反应不能自发进行。 3.电池Zn|ZnCl2(aq)|AgCl(s)|Ag在25℃、pф下可逆放电2F时放热23.12 kJ，则该电池反应： Zn + 2AgCl(s)→ZnCl2 + 2Ag 的Δr H mф(298K) = -23.12 kJ·mol-1。 4．Zn2+ + 2e →Zn ，E1ф，Δr G mф(1)；?Zn2++e →?Zn，E2ф，Δr G mф(2)。因E1ф= E2ф，所以有Δr G mф(1) =Δr G mф(2)。 5．Fe2++ 2e → Fe，E1ф，Δr G mф(1) ；Fe3++ e→Fe2+，E2ф，Δr G mф(2)；(1) + (2)，得： Fe3++ 3e→Fe，E3ф,Δr G mф(3)。则：Δr G mф(3) =Δr G mф(1) +Δr G mф(2)，E3ф=E1ф+ E2ф。6．2H++ 2e →H2，E1ф与2H2O + 2e→H2 + 2OH-，E2ф，因它们都是氢电极反应，所以φ1ф=φ2ф。 7．对于电极Pt |Cl2(p)|Cl- 其还原电极电势为： φ(Cl-/Cl2)=φф(Cl-/Cl2)-(RT/2F)ln{[p(Cl2)/[pфa2(Cl-)]} 。 8．对于电池Pt|H2|H2SO4(aq)|O2|Pt ,其电池反应可表示为： H2(g)+ ?O2(g)→H2O(l)，E1ф,Δr G mф(1) 或2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)，E2ф，Δr G mф(2)。因2Δr G mф(1) =Δr G mф(2)，所以2E1ф= E2ф。 9．电池(1) Ag|AgBr(s)|KBr(aq)|Br2|Pt ，电池(2) Ag|AgNO3(aq)|| KBr(aq)|AgBr(s)|Ag的电池电动势E1、E2都与Br-浓度无关。 10．在有液体接界电势的浓差电池中,当电池放电时，在液体接界处，离子总是从高浓度向低浓度扩散。 11．对于电池Zn|ZnSO4(aq)||AgNO3(aq)|Ag，其中的盐桥可以用饱和KCl溶液。 二、单选题： 1．丹聂尔电池(铜- 锌电池)在放电和充电时锌电极分别称为：（） (A)负极和阴极； B)正极和阳极；(C)阳极和负极； (D)阴极和正极。 2．韦斯登标准电池放电时正极上发生的反应为：（） (A) Cd2++2e→Cd ；(B) PbSO4(s)+2e→Pb + SO42-； (C)Hg2SO4(s)+2e→2Hg(l)+SO42-；(D)Hg2Cl2(s)+2e→2Hg(l) + 2Cl-。 3.下列说法不属于可逆电池特性的是：（） (A)电池放电与充电过程电流无限小；(B)电池的工作过程肯定为热力学可逆过程；
(二) 可逆电池电动势
(二) 电化学热力学与可逆电池电动势 将锌板浸入硫酸锌溶液，将铜板浸入硫酸铜溶液，中 间用多孔陶瓷隔开，就构成了丹尼尔（Daniell）电池。该 电池中发生的反应Zn + Cu2+?→ Zn2+ + Cu是一个典型的 氧化还原反应（redox reaction），当其在电池中发生时，则 可在正负极间形成约1.5 V的电势差，并对外输出电能。 化学反应与电化学反应两者为什么不同？如何将一 个反应设计成电池而使之对外输出电功？电极间的电势 差是如何形成的？输出的电功与体系化学能变化之间有 何关系？这些问题都要由电化学来回答。所谓电化学 (electrochemistry)就是研究化学现象与电现象之间的关系， 以及电能与化学能之间相互转化规律的科学。 电化学反应需在电化学装置中才能发生。将化学能转 化为电能的装置称为原电池(galvanic cell)，将电能转化成电能的装置称为电解池(electrolytic cell)。无论原电池还是电解池通常的均由2个电极和对应的电解质溶液构成。电极的命名有2种，即正负极和阴阳极。其中，电势高的一极称为正极，电势低的为负极；发生氧化反应的一极是阳极，而发生还原反应的是负极。例如，图7.15中，Zn电极电势低，为负极，发生氧化反应Zn ?→ Zn2+ +2e-，是阳极；而Cu电极电势高，是正极，发生还原反应Cu2+ +2e-?→ Cu，所以是阴极。对于原电池和电解池，电极名称的对应关系如表7.7 所示。 表7.7 原电池和电解池的电极名称对应关系 原电池电解池 电势高低高低 正极负极正极负极 反应还原氧化氧化还原 阴极阳极阳极阴极 §7.6 可逆电池的设计 1．原电池设计的原理 通常的氧化还原反应在电池中发生时，会拆成单纯的氧化反应（oxidation reaction）和还原反应（reduction reaction）在两个电极上分别发生，如上例： 负极：Zn ?→ Zn2+ + e2- 正极：Cu2+ + e2-?→ Cu 总反应：Zn + Cu2+?→ Zn2+ + Cu 在电极上发生的反应称为电极反应（electrode reaction），也称半反应(half reaction)，因为它们仅是完整氧化还原反应的一半。上述反应发生时，在负极Zn变成Zn2+进入溶液并将电子留在极板上，导致极板电子过剩，电势变负；在正极，溶液中的Cu2+到电极上夺取电子，导致铜板带正电，电势变正。可见，电极间电势差的形成是电极上分别发生氧化、还原反应的必然结果。因此，只要将一个反应拆成氧化和还原两个半反应，让它们在两个电极上 solution 4 partition 图7.15 丹尼尔电池示意图
物理化学试卷(手动组卷)第9章可逆电池选择
题目部分，(卷面共有25题,47.0分,各大题标有题量和总分) 一、选择(25小题,共47.0分) 1．(2分)电极 Tl 3+,Tl +/Pt 的电势为φ1$ ＝1.250 V,电极 Tl +/Tl 的电势 φ2$＝-0.336 V 则电极 Tl 3+/Tl 的电势 φ3$为: ( ) A 、 0.305 V B 、 0.721 V C 、 0.914 V D 、 1.568 V 2．(2分)以下关于玻璃电极的说法正确的是: ( ) A 、 玻璃电极是一种不可逆电极 B 、 玻璃电极的工作原理是根据膜内外溶液中被测离子的交换 C 、 玻璃电极易受溶液中存在的氧化剂、还原剂的干扰 D 、 玻璃电极是离子选择性电极的一种 3．(2分)反应 Cu 2+(a 1)─→Cu 2+(a 2), 已知 a 1>a 2, 可构成两种电池 (1) Cu(s)│Cu 2+(a 2)‖Cu 2+(a 1)│Cu(s) (2) Pt │Cu 2+(a 2),Cu +(a ＇)‖Cu 2+(a 1),Cu +(a ＇)│Pt 这两个电池电动势 E 1与E 2的关系为： ( ) A 、 E 1＝E 2 B 、 E 1＝2 E 2 C 、 E 1＝ 1 2 E 2 D 、 无法比较 4．(2分)298 K 时,在下列电池的右边溶液中加入 0.01 mol ·kg -1的 Na 2S 溶液, 则电池的电动势将： ( ) Pt │H 2(p ?)│H +(a =1)‖CuSO 4(0.01 mol ·kg -1)│Cu(s) A 、 升高 B 、 下降 C 、 不变 D 、 无法判断 5．(1分)已知 φ? (Zn 2+,Zn)＝－0.763 V, 则下列电池反应的电动势为：Zn(s)＋2 H +(a =1)＝Zn 2+(a =1)＋H 2(p ?) ( ) A 、 -0.763 V B 、 0.763 V C 、 0 V D 、 无法确定 6．(2分)已知 φ? (Cl 2/Cl -)＝1.36 V, φ? (Br 2/Br -)＝1.07 V, φ? (I 2/I -)＝0.54 V, φ? (Fe 3+/Fe 2+)＝0.77 V 。请判断在相同温度和标准态下说法正确的是： ( ) A 、 只有 I - 能被 Fe 3+ 所氧化 B 、 Br - 和Cl - 都能被 Fe 3+ 所氧化 C 、 卤离子都能被 Fe 3+ 所氧化 D 、 卤离子都不能被 Fe 3+ 所氧化 7．(2分)298 K 时,已知 φ? (Fe 3+,Fe 2+)＝0.77 V, φ? (Sn 4+,Sn 2+)＝0.15 V, 当这两个电极组成自发电池时, E ?为： ( ) A 、 1.39 V B 、 0.62 V C 、 0.92 V D 、 1.07 V 8．(2分)在 298 K 时，浓度为 0.1 mol ·kg -1和 0.01 mol ·kg -1 HCl 溶液的液接电势为E J (1)，浓度为 0.1 mol ·kg -1和 0.01 mol ·kg -1 KCl 溶液的液接电势 E J (2) 则： ( ) A 、 E J (1) = E J (2) B 、 E J (1) > E J (2)
傅献彩物理化学选择题———第八章 可逆电池的电动势及其应用 物化试卷(二)
目录（试卷均已上传至“百度文库”，请自己搜索）第一章热力学第一定律及其应用物化试卷（一）第一章热力学第一定律及其应用物化试卷（二）第二章热力学第二定律物化试卷（一） 第二章热力学第二定律物化试卷（二） 第三章统计热力学基础 第四章溶液物化试卷（一） 第四章溶液物化试卷（二） 第五章相平衡物化试卷（一） 第五章相平衡物化试卷（二） 第六章化学平衡物化试卷（一） 第六章化学平衡物化试卷（二） 第七章电解质溶液物化试卷（一） 第七章电解质溶液物化试卷（二） 第八章可逆电池的电动势及其应用物化试卷（一）第八章可逆电池的电动势及其应用物化试卷（二）第九章电解与极化作用 第十章化学动力学基础（一）物化试卷（一） 第十章化学动力学基础（一）物化试卷（二） 第十一章化学动力学基础(二) 物化试卷（一） 第十一章化学动力学基础(二) 物化试卷（二） 第十二章界面现象物化试卷（一） 第十二章界面现象物化试卷（二） 第十三章胶体与大分子溶液物化试卷（一） 第十三章胶体与大分子溶液物化试卷（二） 参考答案
1. 某一反应，当反应物和产物的活度都等于1 时，要使该反应能在电池内自发进行，则： ( ) (A) E 为负(B) Eθ为负(C) E 为零(D) 上述都不是 2. 298 K 时，φθ(Au+/Au) = 1.68 V，φθ(Au3+/Au) = 1.50 V，φθ(Fe3+/Fe2+) = 0.77 V 则反应2Fe2++Au3+=2Fe3++Au+的平衡常数Kθ值为：( ) (A) 4.33×1021(B) 2.29×10－22 (C) 6.61×1010(D) 7.65×10－23 3. 25℃时，电池反应 Ag +1/2Hg2Cl2= AgCl + Hg 的电池电动势为0.0193V，反应时所对应的Δr S m为32.9 J/(K·mol)，则电池电动势的温度系数(αE/αT) 为：( ) (A) 1.70×10－4 V/K (B) 1.10×10－6 V/K (C) 0.101 V/K (D) 3.40×10－4 V/K 4. 已知298.15 K 及101325 Pa 压力下，反应 A(s) + 2BD(aq) = AD2(aq) + B2(g) 在电池中可逆地进行，完成一个单位的反应时，系统做电功150 kJ ，放热80 kJ，该反应的摩尔等压反应热为： ( ) (A) －80 kJ/mol (B) －230 kJ/mol (C) －232.5 kJ/mol (D) －277.5 kJ/mol 5. 某电池在298 K、pθ下可逆放电时，放出 100 J 的热量，则该电池反应的焓变值Δ H m为：( ) r (A) 100J (B) >100J (C) <－100J (D) －100J 6. 298 K时,反应为Zn(s)＋Fe2+(aq)＝Zn2+(aq)＋Fe(s) 的电池的Eθ为0.323 V,则其平衡常数 Kθ为：( )
南京大学《物理化学》练习 第八章 可逆电池的电动势及其应用
第八章可逆电池的电动势及其应用 返回上一页 1. 试将下述化学反应设计成电池: (1) AgCl(s)=Ag+(aAg+)+Cl-(aCl-) (2) AgCl(s)+I-(aI-)=AgI(s)+Cl-(aCl-) (3) H2(pH2)+HgO(s)=Hg(l)+H2O(l) (4) Fe2+(aFe2+)+Ag+(aAg+)=Fe3+(aFe3+)+Ag(s) (5) H2(pH2)+1/2 O2(pO2)=H2O(l) (6) Cl2(pCl2)+2I-(aI-)=I2(s)+2Cl-(aCl-) 2. 298K时下述电池的E为1.228 V Pt,H2( )|H2SO4(0.01 mol/kg)|O2( ),Pt 已知H2O(l)的生成热为-286.1 kJ/mol.试求: (1) 该电池的温度系数. (2) 该电池在273 K时的电动势.该反应热在该温度区间内为常数.
3. 电池Zn(s)|ZnCl2(0.05 mol/kg)|AgCl(s)+Ag(s) 的电动势E ={1.015- 4.92×(T/K-298)}V.试计算在298 K当电池有2 mol 电子的电量输出时,电池反应的Δr G m, Δr H m, Δr S m和此过程的可逆热效应Q R. 4. 一个可逆电动势为1.07 V的原电池,在恒温槽中恒温至293 K.当此电池短路时(即直接发生化学反应,不作电功),有1000 C的电量通过.假定电池中发生的反应与可逆放电时的反应相同,试求以此电池和恒温槽都看作体系时总的熵变化.如果要分别求算恒温槽和电池的熵变化,还需何种数据? 5. 试为下述反应设计一电池 Cd(s)+I2(s)=Cd2+(aCd2+=1.0)+2I-(aI-=1.0) 求电池在298K时的 ,反应的和平衡常数 .如将反应写成 1/2 Cd(s)+1/2 I2(s)=1/2 Cd2+(aCd2+=1)+I-(a I-=1) 再计算, 和 ,以此了解反应方程式的写法对这些数值的影响. 6. 列式表示下列两组标准电极电势之间的关系.
可逆电池的电动势及其应用习题
第九章可逆电池的电动势及其应用习题一、选择题 1．某电池的电池反应可写成: （1）H 2 (g)+ 2 1 O 2 (g)→ H 2 O(l) （2）2H 2 (g)+ O 2 (g)→ 2H 2 O(l) 相应的电动势和化学反应平衡常数分别用E 1，E 2 和K 1 ，K 2 表示，则 （A）E 1=E 2 K 1 =K 2 （B）E 1 ≠E 2 K 1 =K 2 （C）E 1=E 2 K 1 ≠K 2 （D）E 1 ≠E 2 K 1 ≠K 2 2．通过电动势的测定，可以求难溶盐的活度积。欲测AgCl(s)的活度积K SP ，应设计的电池是： （A）Ag|AgCl(s)|HCl(aq)|Cl 2 (g,pθ)|Pt （B）Pt| Cl 2 (g,pθ)| HCl(aq)||AgNO 3 (aq)|Ag （C）Ag |AgNO 3 (aq)| HCl(aq)|AgCl(s)|Ag （D）Ag|AgCl(s)| HCl(aq)||AgNO 3 (aq)|Ag 3．下列电池中，电动势E与Cl-的浓度无关的是 （A）Ag|AgCl(s)|KCl(aq)| Cl 2 (g,100kPa)| Pt （B）Ag|Ag+(aq)|| Cl- (aq)| Cl 2 (g,100kPa)| Pt （C）Ag|Ag+(aq)|| Cl- (aq)| AgCl(s) |Ag （D）Ag|AgCl(s) |KCl(aq)|Hg 2Cl 2 (s)|Hg 4．在电池Pt| H2 (g,pθ)| HCl （1mol·kg-1）||CuSO4（0.01 mol·kg-1）|Cu 的阴极中加入下面四种溶液，使电池电动势增大的是 （A）0.1 mol·kg-1CuSO 4 （B）0.1 mol·kg-1Na 2 SO 4 （C）0.1 mol·kg-1Na 2 S （D）0.1 mol·kg-1氨水 5．298K时，电池Zn|ZnCl2(m=0.5mol·kg-1)|AgCl(s)-Ag的电动势E=1.015V，其温度系数为-4.92×10-3V·K-1，若电池以可逆方式输出2法拉第的电量， 则电池反应的Δ r H m (单位：kJ·mol-1)应为 （A）–196 （B）–95 （C）224 （D）–224 6．在298K时，为了测定待测液的pH值而组成电池： Pt，H 2 (p?)|pH(x)溶液|甘汞电极
第九章 可逆原电池
第六章 可逆原电池 习 题 1．写出下列原电池中各电极反应、电池反应及E 的计算公式。 ① Cu(s)|)(Cu ||)(SO |)s (PbSO Pb(s),2-24 Cu 2SO -244++ a a ② Pt,H 2(101325Pa)｜KOH(a )｜O 2(101325Pa),Pt ③ Sb(s)),s (O Sb |)aq (H |)(H Pt,32H 22+p ④ Ag(s)AgCl(s),|)(Cl ||)(I |)s (AgI Ag(s),Cl I --- -a a 解：(1) 负极 Pb(s)+- 24SO (a - 24 SO ) → PbSO 4(s)+2e 正极 Cu 2+(+2Cu a ) + 2e → Cu(s) 电池反应 Pb(s)+SO 4(a -24 SO ) + Cu 2+ (a Cu 2+) ==== PbSO 4(s)+Cu(s) +=+=+=- =ΘΘ24 24 Cu SO Cu SO ln 21ln 2a a F RT E a a F RT E E (2) 负极 H 2( p Θ ) -2e → 2H + (a H +) 正极 O 2( p Θ ) + H 2O +2e → 2OH - (a OH -) 电池反应 H 2(p Θ ) + O 2(p Θ ) → H 2O(l) ΘΘΘ Θ =+=-=E p p p F RT E a a F RT E E 3H 2 O H 2O ) (ln 21ln 22222 (3) 负极 3H 2(p H 2) - 6e → 6H +(aq) 正极 Sb 2O 3(s) + 6e + 6H +(aq) → 2Sb(s) +3H 2O(l) 电池反应 Sb 2O 3 +3H 2 (p H 2) → 2Sb(s) + 3H 2O(l) ΘΘ Θ +=-=p p F RT E a F RT E E 22 H 3H ln 21ln 6 (4) 负极 Ag(s) + I - (a I -) → AgI(s) + e 正极 AgCl(s) + e → Ag(s) + Cl - (a Cl -) 电池反应 Agl(s) + I -(a I -) → Ag(s) + Cl - (a Cl -)
可逆电池练习题
第九章 可逆电池练习题 一、判断题： 1．电池(a) Ag,AgCl|KCl(aq)|Hg 2Cl 2,Hg 与电池(b) Hg,Hg 2Cl 2|KCl(aq)|AgNO 3(aq)|Ag 的电 池反应可逆。 2．恒温、恒压下，ΔG > 0的反应不能进行。 3．电池Zn|ZnCl 2(aq)|AgCl(s)|Ag 在25℃、p 下可逆放电2F 时放热 kJ ，则该电池 反应：Zn + 2AgCl(s) ZnCl 2 + 2Ag 的m r H ?(298K) = kJ·mol -1。 4．Zn 2+ + 2e Zn ，E 1，m r G ?(1)；?Zn 2++e ?Zn ，E 2 ，m r G ?(2)。因 E 1= E 2，所以有：m r G ?(1) = m r G ?(2)。 5．Fe 2+ + 2e Fe ，E 1，m r G ?(1) ；Fe 3+ + e Fe 2+ ，E 2 ，m r G ?(2)； (1) + (2)，得：Fe 3+ + 3e Fe ，E 3，m r G ?(3)。 则：m r G ?(3) = m r G ?(1) + m r G ?(2)，E 3=E 1 + E 2。 6．2H + + 2e H 2，E 1与2H 2O + 2e H 2 + 2OH -，E 2，因它们都是氢电极反应， 所以φ1 = φ2。 7．对于电极Pt |Cl 2(p )|Cl - 其还原电极电势为： φ(Cl -/Cl 2) = φ(Cl -/Cl 2) - (RT /2F )ln{[p (Cl 2)/[p a 2(Cl -)]] 。 8．对于电池Pt|H 2|H 2SO 4(aq)|O 2|Pt ， 其电池反应可表示为：H 2(g) + ?O 2(g) H 2O(l)，E 1，m r G ?(1) 或2H 2(g) + O 2(g) 2H 2O(l)，E 2，m r G ?(2)。 因2m r G ?(1) = m r G ?(2)，所以2E 1= E 2。 9．电池(1) Ag|AgBr(s)|KBr(aq)|Br 2|Pt ，电池(2) Ag|AgNO 3(aq)||KBr(aq)|AgBr(s)|Ag 的电 池电动势E 1、E 2都与Br - 浓度无关。 10．在有液体接界电势的浓差电池中，当电池放电时，在液体接界处，离子总是从高浓 度向低浓度扩散。 11．对于电池Zn|ZnSO 4(aq)||AgNO 3(aq)|Ag ，其中的盐桥可以用饱和KCl 溶液。 12. 电池Ag | Ag +(aq)||Cl -(aq)|Cl 2(g),Pt 与Ag(s),AgCl(s)|Cl -(aq)|Cl 2(g),Pt 对应 一个电池反应. 二、单选题： 1．丹聂尔电池(铜 - 锌电池)在放电和充电时锌电极分别称为： (A) 负极和阴极 ； (B) 正极和阳极 ； (C) 阳极和负极 ； (D) 阴极和正极 。 2．韦斯登标准电池放电时正极上发生的反应为： (A) Cd 2+ + 2e Cd ； (B) PbSO 4(s) + 2e Pb + SO 42- ； (C) Hg 2SO 4(s) + 2e 2Hg(l) + SO 42- ；(D) Hg 2Cl 2(s) + 2e 2Hg(l) + 2Cl - 。 3．下列说法不属于可逆电池特性的是： (A) 电池放电与充电过程电流无限小； (B) 电池的工作过程肯定为热力学可逆过程； (C) 电池内的化学反应在正逆方向彼此相反； (D) 电池所对应的化学反应Δr G m = 0 。 4．电池在下列三种情况：(1)I→0；(2)有一定电流；(3)短路。忽略电池内电阻，下列说 法正确的： (A) 电池电动势改变 ； (B) 电池输出电压不变 ； (C) 对外输出电能相同 ； (D) 对外输出电功率相等 。
主要原电池反应式大全
常见化学电池反应式 1.氢氧燃料电池（酸性电解质）： 负： 正： 总： 2. 氢氧燃料电池（碱性电解质）： 负： 正： 总： 3. 氢氧燃料电池（中性电解质）： 负： 正： 总： 4. 氢氧燃料电池（熔融金属氧化物）：负： 正： 5. 酸性锌锰电池： 负： 正： 总：Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H2 6.碱性锌锰电池： 负： 正： 总：Zn+MnO2+2H2O= Zn (OH)2+Mn(OH)2 7.铅蓄电池： ①放电： 负： 正： 总： ②充电： 阴： 阳： 总： 8. 甲烷燃料电池（碱性电解质）： 负： 正： 总： 8.甲醇燃料电池（酸性电解质）： 负：正： 总： 9.甲醇燃料电池（碱性电解质）： 负： 正： 总： 10.乙醇燃料电池（碱性电解质）: 负： 正： 总： 11.铝—镁—氢氧化钠电池： 负： 正： 总： 12.铝—铜—浓硝酸电池： 负： 正： 总： 13.铝--空气—海水电池： 负： 正： 总： 14.熔融盐燃料电池(CO/CO2 O2(Na2CO3溶液)) 负： 正： 总： 15.锂电池： 负： 正： 总：Li+ MnO2=LiMnO2 16.镍氢电池： 负： 正： 总：H2+2NiO(OH)=2Ni(OH)2 17.银锌电池： 负： 正： 总：Zn+Ag2O+H2O=2Ag+ Zn(OH)2
答案 2.氢氧燃料电池（酸性电解质）： 负：2H2-4e-=4H+ 正：O2+4H++4e-=2H2O 总：2H2+O2=2H2O 3.氢氧燃料电池（碱性电解质）： 负：2H2+4OH--4e-=4H2O 正：O2+2H2O+4e-=4OH- 总：2H2+O2=2H2O 4.氢氧燃料电池（中性电解质）： 负：2H2-4e-=4H+ 正：O2+2H2O+4e-=4OH- 总：2H2+O2=2H2O 5.氢氧燃料电池（熔融金属氧化物）：负：2H2 + 2O2- -4e- =2H2O 正：O2+4e- =2O2- 6.酸性锌锰电池： 负：Zn-2e-=Zn2+ 正：2NH4++2e-=2NH3+H2 总：Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H2 7.碱性锌锰电池： 负：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2 正：MnO2+2H2O+2e-=Mn(OH)2+2OH-总：Zn+MnO2+2H2O= Zn (OH)2+Mn(OH)2 8.铅蓄电池： ③放电： 负：Pb+SO42--2e-=PbSO42- 正：PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO42-+2H2O 总：Pb+PbO2+2H2SO42-=2PbSO4+2H2O ④充电： 阴：PbSO42-+2e-= Pb+SO42 阳：PbSO42-+2H2O-2e-= PbO2+4H++SO42-总：2PbSO4+2H2O= Pb+PbO2+2H2SO42-9.甲烷燃料电池（碱性电解质）： 负：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O 正：2O2+4H2O+8e-=8OH- 总：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O 10.甲醇燃料电池（酸性电解质）： 负：2CH3OH+2H2O=2CO2+12H++12e-正：3O2+12H++12e-=6H2O 总：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O 11.甲醇燃料电池（碱性电解质）： 负：2CH3OH+16OH-=2CO32-+12H2O+12e-正：3O2+6H2O+12e-=12OH- 总：2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O 12.乙醇燃料电池（碱性电解质）: 负：C2H5OH-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O 正：3O2+6H2O+12e-=12OH- 总：C2H5OH+4OH-+3O2=2CO32-+5H2O 13.铝—镁—氢氧化钠电池： 负：2Al+8OH--6e-=2AlO2-+4H2O 正：6H2O+6e-=6OH-+3H2↑ 总：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+ 3H2↑ 14.铝—铜—浓硝酸电池： 负：Cu-2e-=Cu2+ 正：2NO3-+4H++2e-=2NO2↑+2H2O 总：Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2+2H2O 15.铝--空气—海水电池： 负：4Al-12e-=4Al3+ 正：3O2+6H2O+12e-=12OH- 总：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3↓ 16.熔融盐燃料电池： 负：2CO+2CO32—4e-=4CO2 正：O2+2CO2+4e-=2CO32- 总：2CO+ O2=2CO2 17.锂电池： 负：Li-e-=Li+ 正：MnO2+e- +Li+= LiMnO2 总：Li+ MnO2=LiMnO2 18.镍氢电池： 负：H2+2OH--2e-=2H2O 正：2NiO(OH)+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH- 总：H2+2NiO(OH)=2Ni(OH)2 19.银锌电池： 负：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2 正：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH- 总：Zn+Ag2O+H2O=2Ag+ Zn(OH)2
物理化学试卷第9章可逆电池选择
题目部分，(卷面共有25题,分,各大题标有题量和总分) 一、选择(25小题,共分) 1．(2分)电极 Tl 3+,Tl +/Pt 的电势为 1$＝ V,电极 Tl +/Tl 的电势 2$＝ V 则电极 Tl 3+/Tl 的电势 3$ 为: ( ) A 、 V B 、 V C 、 V D 、 V 2．(2分)以下关于玻璃电极的说法正确的是: ( ) A 、 玻璃电极是一种不可逆电极 B 、 玻璃电极的工作原理是根据膜内外溶液中被测离子的交换 C 、 玻璃电极易受溶液中存在的氧化剂、还原剂的干扰 D 、 玻璃电极是离子选择性电极的一种 3．(2分)反应 Cu 2+(a 1)─→Cu 2+(a 2), 已知 a 1>a 2, 可构成两种电池 (1) Cu(s)│Cu 2+(a 2)‖Cu 2+(a 1)│Cu(s) (2) Pt │Cu 2+(a 2),Cu +(a ＇)‖Cu 2+(a 1),Cu +(a ＇)│Pt 这两个电池电动势 E 1与E 2的关系为： ( ) A 、 E 1＝E 2 B 、 E 1＝2 E 2 C 、 E 1＝12E 2 D 、 无法比较 4．(2分)298 K 时,在下列电池的右边溶液中加入 mol ·kg -1的 Na 2S 溶液, 则电池的电动 势将： ( ) Pt │H 2(p )│H +(a =1)‖CuSO 4 mol ·kg -1)│Cu(s) A 、 升高 B 、 下降 C 、 不变 D 、 无法判断 5．(1分)已知 (Zn 2+,Zn)＝－ V, 则下列电池反应的电动势为：Zn(s)＋2 H +(a =1)＝ Zn 2+(a =1)＋H 2(p ) ( ) A 、 V B 、 V C 、 0 V D 、 无法确定 6．(2分)已知 (Cl 2/Cl -)＝ V, (Br 2/Br -)＝ V, (I 2/I -)＝ V, (Fe 3+/Fe 2+) ＝ V 。请判断在相同温度和标准态下说法正确的是： ( ) A 、 只有 I - 能被 Fe 3+ 所氧化 B 、 Br - 和Cl - 都能被 Fe 3+ 所氧化 C 、 卤离子都能被 Fe 3+ 所氧化 D 、 卤离子都不能被 Fe 3+ 所氧化 7．(2分)298 K 时,已知 (Fe 3+,Fe 2+)＝ V, (Sn 4+,Sn 2+)＝ V, 当这两个电极组成 自发电池时, E 为： ( ) A 、 V B 、 V C 、 V D 、 V 8．(2分)在 298 K 时，浓度为 mol ·kg -1和 mol ·kg -1 HCl 溶液的液接电势为E J (1)， 浓度为 mol ·kg -1和 mol ·kg -1 KCl 溶液的液接电势 E J (2) 则： ( ) A 、 E J (1) = E J (2) B 、 E J (1) > E J (2)
南京大学《物理化学》考试 第八章 可逆电池的电动势及其应用
第八章可逆电池的电动势及其应用 物化试卷（一） 1．下列电池中，哪个电池的电动势与 Cl-离子的活度无关？ (A) Zn│ZnCl2(aq)│Cl2(g)│Pt (B) Zn│ZnCl2(aq)‖KCl(aq)│AgCl(s)│Ag (C) Ag│AgCl(s)│KCl(aq)│Cl2(g)│Pt (D) Hg│Hg2Cl2(s)│KCl(aq)‖AgNO3(aq)│Ag 2．下列对原电池的描述哪个是不准确的： (A) 在阳极上发生氧化反应 (B) 电池内部由离子输送电荷 (C) 在电池外线路上电子从阴极流向阳极 (D) 当电动势为正值时电池反应是自发的 3．用补偿法（对消法）测定可逆电池的电动势时，主要为了：
(A) 消除电极上的副反应 (B) 减少标准电池的损耗 (C) 在可逆情况下测定电池电动势 (D) 简便易行 4．用对消法测定由电极Ag(s)│AgNO3(aq) 与电极 Ag,AgCl(s)│KCl(aq) 组成的电池的电动势,下列哪一项是不能采用的? (A) 标准电池(B) 电位计 (C) 直流检流计(D) 饱和KCl盐桥 5．若算得电池反应的电池电动势为负值时，表示此电池反应是： (A) 正向进行(B) 逆向进行 (C) 不可能进行(D) 反应方向不确定
6．电池电动势与温度的关系为： 298 K 时，电池可逆放电，则： (A) Q > 0 (B) Q < 0 (C) Q = 0 (D) 不能确定 7．25℃时，φ(Fe3+,Fe2+) = 0.771 V，φ (Sn4+,Sn2+) = 0.150 V，反应的为： (A) -268.7 kJ/mol (B) -177.8 kJ/mol (C) -119.9 kJ/mol (D) 119.9 kJ/mol 8．某燃料电池的反应为： H2(g)＋ O2(g) ---> H2O(g) 在 400 K 时的Δr H m和Δr S m分别为 -251.6 kJ/mol和 -50 J/(K·mol),则该电池的电动势为： (A) 1.2 V (B) 2.4 V (C) 1.4 V (D) 2.8 V
可逆电池的电动势及其应用物理化学
第九章可逆电池的电动势及其应用 （12学时） 物理化学教研室
第九章 可逆电池的电动势及其应用（教学方案） 章节名称 第九章 可逆电池的电动势及其应用 备 注 授课方式 理论课（√）；实验课（ ）；实习 （ ） 教学时数12 教学目的及要求1、掌握形成可逆电池的必要条件、可逆电极的类型和电池的书面表示方法， 2、了解对消法测电动势的基本原理和标准电池的作用 3、学会所给电池、电极写出有关的化学反应方程，以及根据所给化学反应设计原电池。 4、掌握热力学与电化学之间的联系，了解电动势产生的原因。 5、熟悉电极电势的一套惯用符号和掌握标准电极电势表的应用。 6、掌握能斯特方程及其应用.熟悉电动势测定的主要应用 7、理解浓差电池产生的机理及盐桥的作用。 教学内容提要 时间分配 9.1、可逆电池和可逆电极 9.2、电动势的测定： 对消法测电动势、标准电池 9.3、可逆电池的书写方法及电动势的取号 9.4、可逆电池的热力学：能斯特方程、可逆电池热力学 9.5、电动势产生的机理 9.6、电极电势和电池的电动势 标准氢电极与参比电极 可逆电池电动势的计算 9.7、电动势测定的应用： 电解质平均活度系数的计算、微溶盐的活度积、溶液PH值的测定、电势滴定、电势-pH图的绘制及应用 1 1.5 2 2 1 2.5 2 重点 难点 重点：1.可逆电池的条件；2.电极反应、电池反应与电池表示式的互译 3.电极电势、电池电动势的数值、符号的规定，标准电极电势、标准电池电动势的意义； 4.能斯特方程； 5.电动势测定的应用 难点：1.电池电动势和电极电势的符号；2.双电层理论 讨论 思考 作业 讨论题目：1、可逆电池的条件是什么？为什么要提出可逆电池来讨论？ 2、电池反应与电池表示式之间的互相转化？ 3、可逆电池的设计方法？ 思考题目：为什么不能用伏特计直接测量电池的电动势？ 练习作业：习题：1（2、4、6、8）、2（2、4、6、8、10）、5、6、8（1、3、5）、9、11、13、14、16、21、（2、4、6）、25、26、28、29、32、34、37、38 教学手段 课堂讲授 参考 文献 1.王绪。物理化学学习指导。陕西人民教育出版社，1992 2.物理化学——概念辨析解题方法。中国科学技术大学出版社.2002
(完整版)中南大学物化课后习题答案9章可逆原电池
s e 第9章 可逆原电池 1．写出下列原电池中各电极反应、电池反应及E 的计算公式。 ① ② Pt,H 2(101325Pa)｜KOH(a )｜O 2(101325Pa),Pt ③ ④ 解：(1) 负极 Pb(s)+ (a ) → PbSO 4(s)+2e 正极 Cu 2+() + 2e → Cu(s) 电池反应 Pb(s)+SO 4(a ) + Cu 2+ (a Cu 2+) ==== PbSO 4 (s)+Cu(s) (2) 负极 H 2( p Θ ) -2e → 2H + (a H +) 正极 O 2( p Θ ) + H 2O +2e → 2OH -(a OH -) 电池反应 H 2(p Θ) + O 2(p Θ) → H 2 O(l) (3) 负极 3H 2(p H2) - 6e → 6H +(aq) 正极 Sb O (s) + 6e + 6H +(aq) → 2Sb(s) +3H O(l)
d 电池反应 Sb2O3 +3H2 (p H2) → 2Sb(s) + 3H2 O(l) (4) 负极 Ag(s) + I -(a I -) → AgI(s) + e 正极 AgCl(s) + e → Ag(s) + Cl - (a Cl-) 电池反应 Agl(s) + I-(a I -) → Ag(s) + Cl - (a Cl -) 2．试将下列化学反应设计成原电池 （1）Zn(s) + H2SO4(a1) === ZnSO4(a2) + H2(p H2)； （2）Ni(s) + H2O ==== NiO(s) + H2(p H2) （3）H2(p H2) + O2(p O2) ==== H2O(l)； （4）H2(p H2) + HgO(s) ==== Hg(l) + H2O(l) 解：（1）负极 Zn(s) -2e → Zn2+(a2) 正极 2H+(a1) + 2e → H2(P H2) 电池反应 Zn(s) +2H+(a1) ==== Zn2+(a2)+ H2(p H2) 电池符号 Zn(s) | ZnSO4(a2) || H2SO4(a1) | H2(p H2),Pt (2) 负极 Ni(s) + 2OH -→NiO(s) + H2O +2e
实验十六 可逆电池电动势的测定
实验报告 一、数据记录和处理 1. 室温时各电池的电池电动势测定 T室温= 289.15K 表1 室温时各电池的电池电动势 2. 数据处理 （1）写出a、b、c、d各被测电池的表达式、电极反应和电池反应。 a. 电池的表达式：Hg│Hg2Cl2 (s)│KCl(饱和)‖AgNO3(0.0100 mol/L)│Ag 电极反应: Hg + Cl-（饱和） + Ag + = 1/2 Hg2Cl2 + Ag 负极：Hg + Cl-（饱和）= 1/2 Hg2Cl2 + e- 正极：Ag ++ e-= Ag b. 电池的表达式：Hg│Hg2Cl2 (s)│KCl(饱和)‖Q,QH2,H+│Pt 电极反应: C6H4O2（醌）+ 2H+ + 2e- = C6H4(OH）2（氢醌） 负极：2Hg+ 2Cl- - 2e- → Hg2Cl2 正极：Q + 2H+ + 2e- → QH2
c. 电池的表达式：Hg │Hg 2Cl 2(s)│KCl(饱和)‖AgNO 3(0.100 mol/L)│Ag 电极反应: Hg + Cl -（饱和） + Ag + = 1/2 Hg 2Cl 2 + Ag 负极：Hg + Cl -（饱和）= 1/2 Hg 2Cl 2 + e - 正极：Ag + + e - = Ag d. 电池的表达式：Ag │AgCl (s)│HCl (0.1 mol/L)‖AgNO 3(0.100 mol/L)│Ag 电极反应: Ag + + Cl - = Ag 负极：Ag + Cl - - e - → AgCl 正极：Ag + + e - → Ag （2）由电池（a ）的电动势计算银电极电势。根据能斯特公式计算银电极的标准电极电势。与文献值比较，求相对误差（已知0.01001 -?kg mol AgNO 3溶液的离子平均活度系数±γ=0.90） 。饱和甘汞电极电势和银电极的标准电极电势文献值见附表9-17。 查附表9-17计算饱和甘汞电极的电极电势和银电极的标准电极电势： =饱和甘汞?0.24735 V θ?Ag Ag + =0.80773 V 由饱和甘汞??-=+Ag Ag E 得： =+ Ag Ag ?0.70267 V 再由能斯特方程+ ++ -=Ag Ag Ag Ag Ag F RT α??θ1ln 得θ ?Ag Ag + θ ?Ag Ag + =0.70267 + 8.314*289.15/96500*ln(1/0.01) =0.81739 V 并计算银电极标准电极电势的相对误差：
第八章可逆电池的电动势及其应用练习题
第八章可逆电池的电动势及其应用练习题 一、是非题 1．电池的正极即阳极，负极即阴极。 2．在电池工作时，电解质溶液中的阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移。 3．一电池若在可逆条件下工作，必有E-V外=δE。 4. 电极Pt|Cl2(P)|Cl-(a)属于第二类电极。 5．Weston标准工作时，阴极反应为Hg2SO4(s)+2e- 2Hg(l)+SO42-。 6．液接电势与接触电势产生的基本原因相同。 7．国际上规定标准氢电极的电势值为零，且与温度无关。 8．CuSO4浓度不同的两个同电极组成自发性浓差电池时，CuSO4浓度大的 电极为正极。 9．电池中的液接电势不能完全消除。 10．根据H2O的电势-pH图可知，在氧线以上为H2O不稳定区。 二、填空题 1．Pt|O2（P）|OH-属第————类电极。 2．自发性电池的电动势E————。 3．自发性可逆电池的等压热效应与过程热之差Δr H m - Q R————0。
4．有两个电极：① Pt|Cl （P ）|Cl -（a 1）②Cu （s ）|Cu 2+（a 2） 组成一自发性电池时， 正极应是 ————。（填①或②） 5．一电池电动势的温度系数小雨零，则电池反应的过程热Q R ——0。 6．电极Zn|Zn 2+(a 1)和Ag(s)|Ag(a 2) 组成一自发性电池时，应选用的盐桥电解质是————。 7．当任意给定电极与标准氢电极组成原电池：标准氢电极||给定电极 若给定电极发生的是氧化反应， 则 x ?———— 0。 8．电池K(Hg)(a 1)|KCl(m )|K(Hg)(a 2) 若为非自发电池，则必然是a 1————a 2。 9．自发性电池的反应为Ag ++Cl - ?AgCl(s)，达到平衡态时电动势E ———0。 10. Weston 标准电池在298.15K 时,电动势E =———V 。（小数点后第五位4舍5入）。 三、单选题（选一个最佳答案）： 1．实际的电池工作时 (A) 物质变化和能量转换都是可逆的。 (B) 只有物质变化是可逆的 (C) 能量转换肯定不可逆，物质变化可能可逆。 (D) 只有能量转换是可逆的。 2．下例电极中属第二类的是 （A ） K （Ag ）|KCl （m ） （B ） Pt|- r B Br 2（l ）|Br -- r B （a ） （C ） Ag|AgCl （s ）|KCl （m ） （D ） Pt|Fe 3+ , Fe 2+ 3．下面的说法中正确的是 （A ） 原电池的阴极就是正极 （B ） 原电池的负极就是阴极 （C ） 电解池的正极就是阴极