题目
在等温等压的电池反应中,当反应达到平衡时,电池的电动势等于:( )。A. 零; B. E; C. 不一定; D. 随温度、压力的数值而变。
在等温等压的电池反应中,当反应达到平衡时,电池的电动势等于:( )。
A. 零;B. E
;C. 不一定;
D. 随温度、压力的数值而变。
题目解答
答案
A. 零;
解析
本题考查知识点为电池反应达到平衡时电动势的相关知识。解题思路是根据电池反应的吉布斯自由能变与电动势的关系,结合化学反应达到平衡时吉布斯自由能变的特点来确定电池电动势的值。
详细解析
- 首先明确电池反应的吉布斯自由能变$\Delta G$与电池电动势$E$之间的关系:
- 根据热力学原理,在等温等压条件下,电池反应的吉布斯自由能变$\Delta G$与电池电动势$E$的关系为$\Delta G=-nFE$,其中$n$是电池反应中转移的电子数,$F$是法拉第常数($F = 96485\ C/mol$)。
- 然后考虑化学反应达到平衡时的特点:
- 当化学反应达到平衡时,系统的吉布斯自由能变$\Delta G = 0$。这是因为在平衡状态下,系统的自由能不再发生变化,处于最低能量状态。
- 最后根据上述关系计算电池电动势$E$:
- 将$\Delta G = 0$代入$\Delta G=-nFE$中,得到$0=-nFE$。
- 因为$n$(转移电子数)和$F$(法拉第常数)都不为零,所以要使等式成立,只能是$E = 0$。