物理化學習題解答(十)【整理版】-資料下載頁
2025-04-04 02:30本頁面
【正文】 電勢降各為多少？解：(1) 2NaCl(aq) + H2O(l) == 2NaOH(aq) + Cl2(p?) + H2(p?)Q實=It=20003600=7200000C nNaOH=103ξ=6865/2= Q理= zξF=2=η電流效率= Q理/ Q實=(2) W實=IVt=20003600=32400000JW理=IEt=20003600=16560000Jη能量效率= W理/ W實=(3) V電阻=IR=20008104=V極化=V–E–V電=––=以Ni(s)為電極，KOH水溶液為電解質的可逆氫、氧燃料電池，在298K和標準壓力下穩(wěn)定地連續(xù)工作，試回答下述問題：(1) 寫出該電池的表示式，電極反應和電池反應；(2) 求一個100W(1W=)的電池，每分鐘需要供給298K，100kPa壓力的H2(g)的體積？已知該電池反應每消耗1molH2(g)時的△rG?m = –；(3) 該電池的電動勢為多少？解：(1) 電池符號：Ni(s)∣H2(p?)∣KOH(aq)∣O2(p?)∣Ni(s) 負極電極反應：H2(p?) + 2OH(aq)–2e→2H2O(l) 正極電極反應：O2(p?) + 2H2O(l) + 4e→4OH(aq)電池反應：1/2O2(p?) + H2(p?)== H2O(l)(2) Wf=–1001/60h= –=ξ△rG?mξ=–(–)= nH2= V H2=n H2RT/p H2=298/(100103)=104m3 (3) E?=△rG?m/ (–zF)= 103/(2)=2金屬的電化學腐蝕是金屬作原電池的陽極而被氧化，在不同的pH條件下，原電池中的還原作用可能有下列幾種情況：酸性條件：2H3O+ (aq) + 2e→2H2O(l) + H2(p?) O2( p?) + 4H+(aq) + 4e→2H2O(l)堿性條件：O2( p?) + 2H2O(l) + 4e→2OH(aq)所謂金屬腐蝕是指金屬表面附近能形成離子的活度至少為106?，F有如下6種金屬：Au、Ag、Cu、Fe、Pb和Al，試問哪些金屬在下列pH條件下會被腐蝕：(1) 強酸性溶液pH=1；(2) 強堿性溶液pH=14；(3) 微酸性溶液pH=6；(4) 微堿性溶液pH=8；所需的標準電極電勢自己查閱，設所有的活度因子均為1。解：陽極：Au(s) –e→Au+(aq)φAu+/Au= φ?Au+/Au+ RT/FlnaAu+= + = 陽極：Au(s) –3e→Au3+(aq)φAu3+/Au= φ?Au3+/Au+ RT/3FlnaAu3+= + = 陽極：Ag(s) –e→Ag+(aq)φAg+/Ag= φ?Ag+/Ag+ RT/FlnaAg+= + = 陽極：Cu(s) –2e→Cu2+(aq)φCu2+/Cu= φ?Cu2+/Cu+ RT/2FlnaCu2+= + = 陽極：Cu(s) –e→Cu+(aq)φCu+/Cu=φ?Cu+/Cu+ RT/FlnaCu+= + = 陽極：Fe(s) –2e→Fe2+(aq)φFe2+/Fe=φ?Fe2+/Fe+ RT/2FlnaFe2+= – + = –陽極：Fe(s) –3e→Fe3+(aq)φFe3+/Fe= φ? Fe3+/Fe+ RT/3FlnaFe3+= – + = –陽極：Pb(s) –2e→Pb2+(aq)φPb2+/Pb= φ?Pb2+/Pb+ RT/2FlnaPb2+= –+ = –陽極：Ai(s) –3e→Al3+(aq)φAl3+/Al= φ? Al3+/Al+ RT/2FlnaAl3+= – + –(1) 陰極：2H3O+ (aq) + 2e→2H2O(l) + H2(p?)φH3O+/H2=φ? H3O+/H2+ RT/FlnaH3O+= – = –凡是電極電勢低于–，即： Pb、Fe、Al陰極：O2( p?) + 4H+(aq) + 4e→2H2O(l)φO2/H2O=φ?O2/H2O+RT/FlnaH+=– =，即：Ag、Cu、Pb、Fe、Al(2) 陰極：O2( p?) + 2H2O(l) + 4e→2OH(aq)φO2/OH= φ?O2/OH– RT/2FlnaOH= + ，即：Cu、Pb、Fe、Al(3) 陰極：2H3O+ (aq) + 2e→2H2O(l) + H2(p?)φH3O+/H2=φ? H3O+/H2+ RT/FlnaH3O+= – = –凡是電極電勢低于–，即：Fe、Al陰極：O2( p?) + 4H+(aq) + 4e→2H2O(l)φO2/H2O= φ? O2/H2O+RT/FlnaH+=– =，即：Ag、Cu、Pb、Fe、Al(4) 陰極：O2( p?) + 2H2O(l) + 4e→2OH(aq)φO2/OH= φ?O2/OH– RT/2FlnaOH= + ，即：Ag、Cu、Pb、Fe、Al2在298K和標準壓力時，將反應CO(p?)+1/2O2(g)==CO2(p?)安排成燃料電池，計算該電池的熱效率(△rG?m/△rH?m)。已知該反應的△rG?m = –，△rH?m = –。若將反應放出的熱量利用Carnot機做功，設高溫熱源為1000K，低溫熱源300K，計算所做的功，并計算該功占燃料電池所做功的分數。解：電池的熱效率η=△rG?m/△rH?m= (–)/(–)=%電池所做的功Wf =△rG?m= – Carnot機的熱效率η=(ThTc)/Th=(1000300)/1000=%Carnot機所做的功We = η△rH?m=%(–)= – We/ Wf=
物理相關推薦
鄂ICP備17016276號-1