[工学]06章_可逆电池电动势

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1、物理化学电子教案—第六章可逆电池电动势2021/7/10主要内容可逆电池电动势可逆电池与电极电势可逆电池的定义与书写可逆电极的类型,标准氢电极Nernst方程可逆电池的热力学电池电动势与Kθ的关系电池电动势与热力学量的关系电动势的测定与应用标准电池求标准平衡常数测平均活度系数γ±测溶液的pH2021/7/106.1-6.2可逆电池与电极电势可逆电池的定义与条件可逆电极的类型可逆电池的书面表达标准氢电极Nernst方程2021/7/10组成可逆电池的必要条件以热力学可逆的方式将化学能转化为电能的装置称可逆电池.1.可

2、逆电池放电反应与充电反应必须互为逆反应(物质可逆)2.可逆电池所通过的电流必须无限小.(能量可逆)2021/7/10组成可逆电池的必要条件E>≈V(电池电动势稍大于外加电压)-锌电极ZnZn2++2e氧化+铜电极Cu2++2eCu还原放电反应Zn+Cu2+Cu+Zn2+E<≈V(电池电动势稍大于外加电压)阴极锌电极Zn2++2eZn阳极铜电极CuCu2++2e充电反应Zn2++CuCu2++Zn原电池电解池2021/7/10例题1如果把上图中的ZnSO4,CuSO4溶液换成H2SO4溶液,其他不变,那么

3、此电池还是可逆电池吗?原电池(E>≈V)-锌电极ZnZn2++2e+铜电极Cu2++2eCu放电:Zn+Cu2+Zn2++Cu电解池(E<≈V)阴极锌电极2H++2eH2阳极铜电极CuCu2++2e充电:Cu+2H+Cu2++H22021/7/10可逆电极的类型电极类型电极表示法电极反应金属电极M(s)

4、Mz+(a+)Mz+(a+)+zeM(s)汞齐电极Na(Hg)(a)

5、Na+(a+)Na+(a+)+Hg+eNa(Hg)(a)氢电极Pt,H2(p)

6、H+(a+)2H+(a+)+2eH2(p)氧电

7、极Pt,O2(p)

8、OH-(a-)O2(p)+2H2O+4e4OH-(a-)卤素电极Pt,Cl2(p)

9、Cl-(a-)Cl2(p)+2e2Cl-(a-)2021/7/10可逆电极的类型电极类型电极表示法电极反应金属-难溶盐电极Ag(s),AgCl(s)

10、Cl-(a-)AgCl(s)+eAg(s)+Cl-(a-)甘汞电极Hg(l),Hg2Cl2(s)

11、Cl-(a-)Hg2Cl2(s)+2e2Hg(l)+2Cl-(a-)氧化-还原电极Pt

12、Fe3+(a1),Fe2+(a2)Fe3+(a1)+eFe2+(a2)

13、难溶氧化物电极Pb(s),PbO(s)

14、OH-(a)PbO(s)+H2O+2ePb(s)+2OH-(a)2021/7/10可逆电池的书面表示法1.负极在左边,起氧化作用;正极在右边,起还原作用。Zn(s)

15、Zn2+(a1)

16、

17、Cu2+(a2)

18、Cu(s)√Cu(s)

19、Cu2+(a2)

20、

21、Zn2+(a1)

22、Zn(s)×2.“

23、”表示相界面，有时也用“,”表示。3.“

24、

25、”表示盐桥，“┆”表示半透膜。4.各化学式与符号的顺序要反映电池中各种物质的接触顺序.Zn2+(a1)

26、Zn(s)

27、

28、Cu2+(a2)

29、Cu(s)×

30、5.要注明温度，不注明就是298.15K；要注明物态,气体要注明压力；溶液要注明浓度。6.若电极没有固体物质，则要加上导电的惰性电极。Pt,H2(p)

31、H+(aH+)

32、

33、Cu2+(aCu2+)

34、Cu(s)2021/7/10标准氢电极规定标准氢电极铂片H2(pθ)2H+(a=1)+2e2021/7/10标准电极电势φθ以标准氢电极为负极，待测电极为正极，所测电动势即为待测电极的电极电势φθ。待测电极实际进行的是还原反应,则φθ为正。待测电极实际进行的是氧化反应,则φθ为负。φθ(标准电极电势):标准状态下电极各物质

35、的活度都为1时的φ.φθ越正，说明氧化态物质的氧化性越强，φθ越负，说明还原态物质的还原性越强。φθ可查表得到。2021/7/10Nernst方程电极反应式:氧化态+ne-→还原态或a(Ox)+ne-→a(Red)Nernst方程电极电势为:若电极反应为:aA+dD+negG+hH电极电势为:固体:a=1;气体:a=p/pθ;液体a=b/bθ(c/cθ)2021/7/10Nernst方程Cu2+/Cu电极的电极电势:两个标准电极组成的电池,电池的标准电动势为:两个电极组成的电池,电池的电动势为:2021/7/10

36、电极电势的注意点Cu2++2eCu(正极)CuCu2++2e(负极)判断正负极:φ大的为正,φ小的为负.例如与标准氢电极(φθ=0)组成电池,则Cu电极(φθ=0.34V)就是正极,与Ag+/Ag电极(φθ=0.80)组成电池,则Cu电极就成为负极.不管是正是负,φ(Cu2+/Cu)总是=φθ-RT/2Fln(1/aCu2+)φ(Cu2+/Cu)2021