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化学
题目

在 298.15K 时,已知 (AgBr) 的溶度积 K_({sp)}((AgBr))=4.88 times 10^-13,E^theta((AgBr)/(Ag))=0.0715V,E^theta((Br)_(2)/(Br)^-1)=1.065V ,其中 F=96485C/mol。(1) 将 (AgBr)(s) 的生成反应:(Ag)(s)+1/2 (Br)_(2)(g) arrow (AgBr)(s),设计成原电池并写出电极反应和电池反应。求出此电池的标准电池电动势和 (AgBr)(s) 的标准摩尔生成吉布斯函数。(2) 若上述电池在标准压力下,电池电动势的温度系数为 ((partial E)/(partial T))_(p)=1 times 10^-4 V cdot K^-1 ,计算该电池反应的 Delta_(r)H_(m)^theta、Delta_(r)S_(m)^theta 及可逆热 Q_(r.m)。

在 298.15K 时,已知 $\text{AgBr}$ 的溶度积 $K_{\text{sp}}(\text{AgBr})=4.88 \times 10^{-13}$,$E^{\theta}(\text{AgBr}/\text{Ag})=0.0715V$,$E^{\theta}(\text{Br}_{2}/\text{Br}^{-1})=1.065V$ ,其中 $F=96485C/mol$。

(1) 将 $\text{AgBr}(s)$ 的生成反应:$\text{Ag}(s)+1/2 \text{Br}_{2}(g) \rightarrow \text{AgBr}(s)$,设计成原电池并写出电极反应和电池反应。求出此电池的标准电池电动势和 $\text{AgBr}(s)$ 的标准摩尔生成吉布斯函数。

(2) 若上述电池在标准压力下,电池电动势的温度系数为 $\left(\frac{\partial E}{\partial T}\right)_{p}=1 \times 10^{-4} V \cdot K^{-1}$ ,计算该电池反应的 $\Delta_{r}H_{m}^{\theta}$、$\Delta_{r}S_{m}^{\theta}$ 及可逆热 $Q_{r.m}$。

题目解答

答案

1. 原电池设计: 负极(阳极):$ Ag(s) + Br^-(aq) - e^- \rightarrow AgBr(s) $ 正极(阴极):$ \frac{1}{2}Br_2(g) + e^- \rightarrow Br^-(aq) $ 电池符号: \[ (-) Ag(s) | AgBr(s) | Br^-(aq) $ Br^-(aq) | Br_2(g) | Pt(s) (+) \] 总反应:$ Ag(s) + \frac{1}{2}Br_2(g) \rightarrow AgBr(s) $。 标准电动势: \[ E^\circ = 1.065V - 0.0715V = 0.9935V \] 标准摩尔生成吉布斯函数: \[ \Delta_fG_m^\circ = -z F E^\circ = -1 \times 96485 \times 0.9935 = -95.86 \, kJ/mol \] 2. 根据 $ \left( \frac{\partial E}{\partial T} \right)_p = \frac{\Delta S^\circ}{z F} $: \[ \Delta S^\circ = z F \left( \frac{\partial E}{\partial T} \right)_p = 1 \times 96485 \times 1 \times 10^{-4} = 9.65 \, J/(mol \cdot K) \] 由 $ \Delta G^\circ = \Delta H^\circ - T \Delta S^\circ $: \[ \Delta H^\circ = \Delta G^\circ + T \Delta S^\circ = -95857.525 + 298.15 \times 9.6485 = -92.98 \, kJ/mol \] 可逆热: \[ Q_{r,m} = T \Delta S^\circ = 298.15 \times 9.6485 = 2.88 \, kJ/mol \] 最终结果: - $ E^\circ = 0.9935 \, V $ - $ \Delta_fG_m^\circ = -95.86 \, kJ/mol $ - $ \Delta_rH_m^\circ = -92.98 \, kJ/mol $ - $ \Delta_rS_m^\circ = 9.65 \, J/(mol \cdot K) $ - $ Q_{r,m} = 2.88 \, kJ/mol $

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