Question

我想问电极反应和电池反应的题

Answer 1

问：我想问电极反应和电池反应的题

答：# (1) 电极反应： 负极：Ag+e- -> Ag 正极：AgCl + e- -> Ag + Cl- 电池反应式：Ag + AgCl -> 2Ag + Cl- # (2) 电池的标准电动势为： E°cell = E°(cathode) - E°(anode) = E°(Ag/AgCl) - E°(Ag) = (0.2223 - (-0.7996)) V = 1.022 V 根据 热力学关系式，有：-rGm = nFE°cell 其中，n=2 （由于反应式中涉及到2个电子）F为法拉第常数，其值为96485C/molE°cell计算得到为1.022 V，带入上式，可得：-rGm = 2 × 96485C/mol × 1.022V-rGm = -197170.1 J/mol # (3) 根据 纳塞定律（Nernst equation）： E = E° - RT/nF lnQ 其中，E为当前电池电动势，E°为标准电动势，R为理想气体常数，T为温度，n为电子数，F为法拉第常数，Q为反应物浓度比值。对于该电池反应，化学反应式为：Ag + AgCl -> 2Ag + Cl-

答：首先，根据标准电极电位的定义，有： E°cell = E°(cathode) - E°(anode) 把已知的电极电位值代入，可得： E°cell = E°(Hg2+/Hg) - E°(Sn2+/Sn++) = 0.85 - 0.15 = 0.7 V 接下来，可以用以下公式计算化学反应的标准生成焓ΔH°和标准自由能变化ΔG°： ΔH° = ∑(nΔH°f) 首先，根据标准电极电位的定义可以得到反应： Hg2+ + 2e- → Hg，E°(Hg2+/Hg) = 0.85V Sn2+ + 2e- → Sn，E°(Sn2+/Sn) = 0.15V 将它们相加可得到： Hg2+ + Sn2+ → Hg + Sn，E°cell = E°(cathode) - E°(anode) = 0.85V - 0.15V = 0.70V 求G°：G°=-nFE°cell其中，n=2，F为法拉第常数 首先，写出电池反应式： Sn2+ + 2Hg2+ → Sn2+ + 2Hg 根据该反应式，我们可以得到标准电动势E°： E° = E°(cathode) - E°(anode) = (0.85 V)

答：- (0.15 V) = 0.7 V 接下来，我们可以计算该电池的标准生成自由能变化ΔG°和标准反应熵变ΔS°。 根据热力学关系式，有： ΔG° = -nFE° 其中，n为电子数，F为法拉第常数，E°为标准电动势。 对于该反应，n=2，F=96485C/mol，E°=0.7V。 代入上式计算可得： ΔG° = -(2 mol) × (96485 C/mol) × (0.7 V) = -13270.2 J/mol 又，根据热力学基本方程，有： ΔG° = ΔH° - TΔS° 其中，ΔH°和ΔS°分别为反应的标准焓变和标准熵变，T为温度。 于是，可以解出ΔS°： ΔS° = (ΔH° - ΔG°)/T 由于该反应在常温下进行，取298.15K，因此： ΔS° = (ΔH° - ΔG°)/(298.15 K) = ΔH°/(298.15 K) + (13270.2 J/mol)/(298.15 K) 接下来，我们可以计算该反应的标准反应熵变ΔS°。 根据热力学基本方程，有： ΔG° = -RTlnK° 其中，R为气体常数，T为温度，K°为反应的平衡常数。

答：解出 K°： K° = exp(-ΔG°/(RT)) 代入已知量可以得到： K° = exp(-(-13270.2 J/mol)/(8.314 J/(mol·K) × 298.15 K)) = 4.95×10^10 由于 ΔG° 和 ΔS° 都是负数，因此 ΔH° 为正数。 带入上述计算式子，可得： ΔH° = ΔS° × T - ΔG° = -(4.98 kJ/mol) 综上所述，该电池的相关物理量为： E° = 0.7 V ΔG° = -13270.2 J/mol K° = 4.95×10^10 ΔH° = 4.98 kJ/mol