Question

将反应pbcl2(s)+2I-(aq)=PbI2+2Cl2设计为一可逆电池并写出电池符号各电极？

Answer 1

可逆电池分为两半反应，正反两极必须成对出现。应用 Nernst 方程，电池电动势 E（电位差）可表示为：

E = E° - (RT/nF) lnQ

其中， E° 表示标准电动势； R 为气体常数； T 为温度（Kelvin）； n 是电子数， F 为法拉第常数； Q 为反应物浓度之比。在标准状态下（T=298.15 K，P=10^5 Pa），Q=1，此时电动势为标准电动势 E°。

对反应 PbCl2(s)+2I-(aq)=PbI2(s)+2Cl-(aq) 设计的可逆电池，可写为：

Pb(s) ∣ Pb2+ (aq) ∣ Cl- (aq) ∣ Cl2 (g) ∣|I- (aq) ∣ PbI2(s) ∣ Pb(s)

其中，“∣”表示相界，“|”表示气相。

该电池符号表示，电池的阳极是 Pb 上，电子由 Pb 释放到 Pb2+，生成 PbCl2；阴极是 Pb 上，电子由 PbI2 吸收，生成 PbI2。因为溴素（Cl2）是气态，所以桥连接的是电解质相界面，用“∣”表示。正极反应是 PbCl2(s)+2e-=Pb(s)+2Cl-(aq)，标准电动势E°= -0.13 V；负极反应是 PbI2(s)+2e-=Pb(s)+2I-(aq)，标准电动势E°= -0.14 V。故该可逆电池的标准电动势为 -0.13 - (-0.14) = 0.01 V。

Answer 2

将反应PbCl2(s) + 2I^-(aq) PbI2(s) + 2Cl^-(aq) 设计为一可逆电池，可以写出电池符号如下：
Pb(s) | PbCl2(s) | Cl^-(aq) || I^-(aq) | PbI2(s) | Pb(s)
其中，竖线“|”表示相界面，双竖线“||”表示盐桥。左侧为负极（即氧化反应发生的电极），右侧为正极（即还原反应发生的电极）。
在负极（左侧），PbCl2(s)被氧化为Pb(s)和Cl^-(aq)，即：
PbCl2(s) + 2e^- Pb(s) + 2Cl^-(aq)
在正极（右侧），2I^-(aq)被还原为PbI2(s)，即：
2I^-(aq) PbI2(s) + 2e^-
整个反应是可逆的，因此电池符号中需要用双箭头“”表示。整个电池反应的电动势（E°）可以通过标准电极电势（E°）计算得出。