Question

鋰電池廣泛用于手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)及便攜式電腦中．鋰電池的負(fù)極通常由金屬鋰構(gòu)成，正極由二氯亞砜和碳材料構(gòu)成．此種鋰電池在放電時有氣體產(chǎn)生．

（1）寫出鋰電池放電時的負(fù)極反應(yīng)、正極反應(yīng)及總反應(yīng)．
（2）從下面所給電對中選擇合適的電對，利用其標(biāo)準(zhǔn)電極電勢計算電池反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電動勢．
E°（

Li

Li+

）=-3.045V；E°（

Cl2

Cl-

）=1.360V；E°（

S

S2-

）=-0.310V；E°（

S4+

S

）=-0.520V
（3）常溫下，若電池反應(yīng)系數(shù)為整數(shù)時的平衡常數(shù)為1.0×10³ Pa，求所產(chǎn)生氣體的平衡分壓．
（4）該反應(yīng)的熵是增加還是減少？反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行？

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理,焓變和熵變

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）原電池的負(fù)極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，正極和負(fù)極反應(yīng)的和即為總反應(yīng)，據(jù)此回答判斷；
（2）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電動勢的計算方法E^θ=E^θ（正）-E^θ（負(fù)）來回答；
（3）根據(jù)平衡常數(shù)和氣體產(chǎn)物的平衡濃度系數(shù)次冪之積和氣體反應(yīng)物的平衡濃度系數(shù)次冪之積之比來回答；
（4）根據(jù)電池反應(yīng)中物質(zhì)的狀態(tài)結(jié)合反應(yīng)的自發(fā)性進(jìn)行判斷．

解答： 解：（1）鋰電池廣泛用于手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)及便攜式電腦中，鋰電池的負(fù)極通常由金屬鋰構(gòu)成，電極反應(yīng)是：4Li-4e^-=4Li⁺，正極由二氯亞砜和碳材料構(gòu)成，電極反應(yīng)是：SOCl₂-4e^-=S+SO₂+4Cl^-，正極和負(fù)極反應(yīng)的和即為總反應(yīng)：4Li+SOCl₂=S+SO₂+4LiCl，
答：鋰電池放電時的負(fù)反應(yīng)、正極反應(yīng)及總反應(yīng)分別為：4Li-4e^-=4Li⁺；SOCl₂-4e^-=S+SO₂+4Cl^-；4Li+SOCl₂=S+SO₂+4LiCl；
（2）根據(jù)電極反應(yīng)中，元素的化合價變化，借助E°（

Li

Li+

）=-3.045V；E°（

S4+

S

）=-0.520V，則電池反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電動勢：E^θ=E^θ（正）-E^θ（負(fù)）=-3.045V-（-0.520V）=2.525V，答：池反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電動勢是2.525V；
（3）根據(jù)電池反應(yīng)中只有二氧化硫是氣體，所以所產(chǎn)生氣體的平衡分壓Kp=P（二氧化硫）=1.0×10³ Pa，答：所產(chǎn)生氣體的平衡分壓是1.0×10³ Pa；
（4）該反應(yīng)產(chǎn)物氣體的系數(shù)和大于反應(yīng)物，所以熵變是大于零的，電池的設(shè)計條件是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，所以反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，
答：該反應(yīng)的熵是增加的，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行．

點(diǎn)評：本題是一道和大學(xué)知識接軌的電化學(xué)知識的考查題，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，在省化學(xué)奧賽題中出現(xiàn)，難度較大．