第4章1原电池.ppt

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1、氧化还原与电化学第4章本章学习要求(1)了解原电池的组成、半反应式以及电极电势的概念。能用能斯特方程计算电极电势和原电池电动势。(2)熟悉浓度对电极电势的影响以及电极电势的应用：能比较氧化剂还原剂的相对强弱，判断氧化还原反应进行的方向和程度。目录4.1原电池4.3电极电势在化学上的应用4.2电极电势4-1原电池原电池是将化学能转变为电能的装置Cu极——正极Cu2++2e-→CuZn极——负极Zn-2e-→Zn2+Zn+Cu2+→Zn2++Cue-Cu~Zn原电池1.原电池放电过程(动画演示)原电池:使氧化还原反应产生电流的装置电极电极反应正极(Cu

2、极)Cu2++2e-→Cu还原反应(电子流入的电极)负极(Zn极)Zn-2e-→Zn2+氧化反应(电子流出的电极)电池反应Cu2++Zn→Cu+Zn2+e-思考题：常见的化学电源的电极反应和电池反应半电池半电池原电池理论上讲，任何两个氧化还原电对构成的电极都可以组成原电池Zn2+(氧化型物质)Zn(还原型物质)Zn2+/Zn氧化还原电对Cu2+(氧化型物质)Cu(还原型物质)Cu2+/Cu氧化还原电对氧化还原电对：由同一种元素的氧化型物质和还原型物质构成2.电极及电极反应(2)电极反应（半反应）:由氧化还原电对构成a(氧化型)+neb(还原型)用符

3、号“氧化型/还原型”表示2.电极及电极反应(1)电极（又叫半电池）任一自发的氧化还原反应都可以组成一个原电池3.四类常见电极电极类型电对(举例)电极金属电极Zn2+/ZnZn2+(c)

4、Zn非金属电极H+/H2H+(c)

5、H2(p)

6、Pt两种离子电极Fe3+/Fe2+Fe3+(c1),Fe2+(c2)

7、Pt难溶盐电极AgCl/AgCl-(c)

8、AgCl

9、Ag(-)Zn

10、Zn2+(c1)Cu2+(c2)

11、Cu(+)负极写在左边正极写在右边“

12、”表示相与相之间的界面浓度用“

13、

14、”表示盐桥浓度4.原电池的表示方法电极中无金属时，应插入惰性电极：如Pt，石

15、墨。4.原电池的表示方法Fe3+(c1),Fe2+(c2)

16、Pt(+)(-)Pt

17、H2(p)

18、H+(c)气体物质应靠近电极，在括号内注明压力参与电极反应其它的物质也应写入电极符号中Cr2O7(c1),Cr3+(c3),H+(c2)

19、Pt(+)2-例如：将下面氧化还原反应做成原电池H2+2Fe3+=2H++2Fe2+Cr2O72-+6Cl-+14H+→2Cr3++3Cl2↑+7H2O电极反应原电池的表示方法课堂练习2Cl--2e-→Cl2氧化Cr2O7+14H++6e-→2Cr3++7H2O还原2-原电池符号Cr2O7(c1),H+(c2),Cr3+

20、(c3)Pt(+)(-)Pt,Cl2(p)Cl-(c)2-思考题练习：P118：5写出：实用电池：锌锰干电池；铅蓄电池；燃料电池的电极和电池反应及原电池符号。参考资料：4.5实用电池4.1.2原电池的热力学1.电池反应的△Gm与电动势E的关系对电动势为E的电池反应：Cu2++Zn→Zn2++CurHm=-217.2kJ·mol-1rGm=-212.69kJ·mol-1ΔrGm=-nFE或ΔrGm=-nFEΔrGm=We=-QE=-nFE2.电池反应的K与标准电动势E的关系而ΔrGm=-nFE可得：已知K与rGm的关系如下：4.1.2原电池的热

21、力学1.电池反应的△Gm与电动势E的关系Cu2++Zn→Zn2++CurHm=-217.2kJ·mol-1rGm=-212.69kJ·mol-1ΔrGm=w'max=-QE=-nFE从热力学的化学反应等温式中，可得到下式：上式称为电动势的能斯特（W.Nernst）方程。ΔrGm=w'max=-QE=-nFE而在原电池中,非体积功w'即为电功we。从热力学的化学反应等温式中，可得到下式：上式称为电动势的能斯特（W.Nernst）方程。所以ΔrGm=-nFE或ΔrGm=-nFE是系统可用来做非体积功的那部分能量,ΔrGm由于4.1.2原电池的热力学

22、2.电池反应的K与标准电动势E的关系而ΔrGm=-nFE可得：当T=298.15K时：已知K与rGm的关系如下：第二节电极电势第四章氧化还原与电化学无机化学第二节电极电势4-2-1电极电势的产生原电池能够产生电流,表明原电池两极间存在电势差,即每个电极都有一个电势,称为电极电势。Cu~Zn原电池电极电势的绝对值现还无法测知但可用比较方法确定它的相对值选用标准氢电极作为比较标准规定它的电极电势值为零即E(H+/H2)=0V4-2-2电极电势的测定H2(100kpa)→H2←Pt→←H+(1mol·L-1)E(H+/H2)=0V1.标准氢电极(动画演

23、示)电极符号Pt,H2(100kPa)H+(1mol·L-1)电极反应2H++2e-→H2(g)标准氢电极的电极电势(H