题目
物理化学 小测验三下列电池的电动势在25℃时为1.448 V:Pt | H2( p ) | HCl ( b=0.1 mol·kg-1,=0.796 ) |Cl2 ( p ) | Pt(1)写出电极反应和电池反应;(2)计算氯电极的标准电极电势E (Cl|Cl2|Pt)。
物理化学 小测验三
下列电池的电动势在25℃时为1.448 V:
Pt | H2( p ) | HCl ( b=0.1 mol·kg-1,=0.796 ) |Cl2 ( p ) | Pt
(1)写出电极反应和电池反应;
(2)计算氯电极的标准电极电势E (Cl|Cl2|Pt)。
题目解答
答案
解:(1)电极反应: H2(p ) === H+ + e
Cl2( p ) + e ===Cl-
电池反应: H2(p ) + Cl2( p ) === HCl (b=0.1 mol·kg-1,=0.796) (2)
E = E (Cl|Cl2|Pt) E (H+|H2|Pt) ln a (HCl)
= E (Cl|Cl2|Pt) ln a2
E (Cl|Cl2|Pt) = E+2 ln a = [1.4882×ln (0.1×0.796)]V
=(1.4880.130)V = 1.358 V
解析
步骤 1：写出电极反应
在电池中，氢气在阴极被氧化，氯气在阳极被还原。因此，电极反应如下：
阴极反应：H2(g) → 2H+(aq) + 2e-
阳极反应：Cl2(g) + 2e- → 2Cl-(aq)
步骤 2：写出电池反应
将阴极反应和阳极反应相加，得到电池反应：
H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(aq)
步骤 3：计算氯电极的标准电极电势
根据能斯特方程，电池的电动势E可以表示为：
E = E°(Cl2/Cl-) - E°(H+/H2)
其中，E°(Cl2/Cl-)是氯电极的标准电极电势，E°(H+/H2)是氢电极的标准电极电势。已知电池的电动势E为1.448 V，氢电极的标准电极电势E°(H+/H2)为0 V，因此：
E°(Cl2/Cl-) = E + E°(H+/H2) = 1.448 V + 0 V = 1.448 V
在电池中，氢气在阴极被氧化，氯气在阳极被还原。因此，电极反应如下：
阴极反应：H2(g) → 2H+(aq) + 2e-
阳极反应：Cl2(g) + 2e- → 2Cl-(aq)
步骤 2：写出电池反应
将阴极反应和阳极反应相加，得到电池反应：
H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(aq)
步骤 3：计算氯电极的标准电极电势
根据能斯特方程，电池的电动势E可以表示为：
E = E°(Cl2/Cl-) - E°(H+/H2)
其中，E°(Cl2/Cl-)是氯电极的标准电极电势，E°(H+/H2)是氢电极的标准电极电势。已知电池的电动势E为1.448 V，氢电极的标准电极电势E°(H+/H2)为0 V，因此：
E°(Cl2/Cl-) = E + E°(H+/H2) = 1.448 V + 0 V = 1.448 V