余高奇博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 经典热力学也称平衡态热力学,研究系统由一个热力学平衡态变化至另一个热力学平衡态的准静态过程的自发性; 它是真实热力学过程发生的必要条件。

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电动势与化学反应自发性判定典型题目

已有 512 次阅读 2024-11-20 21:41 |系统分类:教学心得

       本文拟结合具体实例,介绍用电动势判定化学反应自发性的方法,供参考.

[]. Cu-Ag原电池符号为:-)Cu│Cu2+(0.052mol·dm-3‖Ag+(0.50mol·dm-3│Ag(+

已知:Eθ(Cu2+/Cu)=0.340V;Eθ(Ag+/Ag)=0.7991V. 试判断原电池反应的自发进行的方向.

 1. 原电池反应

     由Cu-Ag原电池符号可得:

     +)Ag+(0.50mol·dm-3)+e→ Ag

      -)Cu → Cu2+(0.052mol·dm-3)+ 2e-

     原电池总反应:2Ag+(0.50mol·dm-3)+ Cu → 2Ag + Cu2+(0.052mol·dm-3

  2. 原电池的电动势

      由Nernst 方程可得:

      E+=Eθ(Ag+/Ag)- 0.05917V·lgJ

          =Eθ(Ag+/Ag)- 0.05917V·lg[cθ/c(Ag+)]             (1)

      将Eθ(Ag+/Ag)=0.7991V及c(Ag+)=0.50mol·dm-3 代入式(1),并整理可得:

      E+=Eθ(Ag+/Ag)- 0.05917V·lg[cθ/c(Ag+)]

          =0.7991V- 0.05917V·lg[1mol·dm-3/0.50mol·dm-3]  

          =0.7813V                                                                   (2)  

      同理可得:

       E-=Eθ(Cu2+/Cu)- (0.05917V/2)·lgJ

          =Eθ(Cu2+/Cu)- (0.05917V/2)·lg[cθ/c(Cu2+)]                 (3)

       将Eθ(Cu2+/Cu)=0.340V及c(Cu2+)=0.052mol·dm-3 代入式(3),并整理可得:

       E-=Eθ(Cu2+/Cu)- (0.05917V/2)·lg[cθ/c(Cu2+)] 

          =0.340V- (0.05917V/2)·lg[1mol·dm-3/0.052mol·dm-3

          =0.3020V                                                                                 (4)

备注:电极电势也称还原电势,在计算电极电势时,必须将原电池负极发生的氧化半反应改写成还原半反应. 

      则原电池电动势:

      E=E+-E-=0.7813V-0.3020V=0.4793V>0                                      (5)

备注:电动势或电极电势均类似“强度性质”,其数值与反应式写法无关.    

 3. 原电池反应自发进行的方向判定

    对于原电池总反应:2Ag+(0.50mol·dm-3)+ Cu → 2Ag + Cu2+(0.052mol·dm-3

    ΔrGm=-ZFE=-2mol×96500C·mol-1×0.4793V=-92.50kJ<0              (6)

    式(6)结果显示:原电池总反应可正向自发进行.

 4. 结论

  电极电势也称还原电势,在计算电极电势时,必须将原电池负极发生的氧化半反应改写成还原半反应;

  ⑵ 电动势或电极电势均类似“强度性质”,其数值与反应式写法无关;

  ⑶ 原电池电动势E>0,ΔrGm<0,则原电池反应正向自发进行.

 



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