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1[7급 국가직 화학개론] 21년 1회차

다음은 2개의 반쪽 전지와 염다리로 구성된 갈바니 전지의 전지 반응식과, 25 °C에서 반쪽 반응의 표준 환원 전위(E°)이다. 25 °C에서 이 전지에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 패러데이 상수 F = 96,500 C mol^-1이다)전지 반응: 2Ag⁺(aq) + Cu(s) → 2Ag(s) + Cu²⁺(aq)
반쪽 반응: Ag⁺(aq) + e^- ⇄ Ag(s)    E° = +0.80 V
Cu²⁺(aq) + 2e^- ⇄ Cu(s)    E° = +0.34 V

표준 기전력은 1.26 V이다.

Ag 전극은 (－)극이다.

전지 반응의 표준 반응 자유 에너지는 －(0.92 × 96.5) kJ이다.

Cu 전극이 포함된 반쪽 전지에서 Cu²⁺(aq) 농도를 높이면 기전력이 증가한다.

해설

표준 기전력이 0.46 V이고 이동 전자가 2몰이므로 표준 반응 자유 에너지는 −(0.92 × 96.5) kJ이다.
 $E^{\circ} = 0.80 - 0.34 = 0.46\,\mathrm{V}$ 
 $\Delta G^{\circ} = -nFE^{\circ} = -2 \times 96500 \times 0.46\,\mathrm{J} = -(0.92 \times 96.5)\,\mathrm{kJ}$ 
표준 기전력 1.26 V: 표준 환원 전위는 세기 성질이라 계수를 곱하지 않으므로 0.46 V가 맞다.
Ag 전극은 환원이 일어나는 (+)극이다.
 $\mathrm{Cu^{2+}}$  농도를 높이면 반응 지수가 커져 Nernst 식에 따라 기전력이 감소한다.

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