余高奇
电动势与化学反应自发性判定典型题目
2024-11-20 21:41
阅读:482

       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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