原电池电池热力学电极电势

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1、第五节原电池一、可逆电池与不可逆电池1.可逆电池的3个条件如电动势为E的铜锌电池，将一外加电动势E’与之相联。当E>E’，电池将放电(1)化学反应可逆，即电池充、放电反应互为逆反应可逆电池的概念十分重要，因为只有可逆电池才能进行严格的热力学处理。负极ZnSO4溶液ZnCue-e-素烧瓷铜-锌电池示意图E’正极CuSO4溶液负极反应ZnZn2++2e正极反应Cu2++2eCu电池反应Zn+CuSO4Cu+ZnSO4阴极ZnSO4溶液ZnCue-e-素烧瓷铜-锌电池示意图E’阳极CuSO4溶液当E

2、Zn阳极反应CuCu2++2e电池反应Cu+ZnSO4Zn+CuSO4可以看出，铜锌电池的化学反应可逆（2）能量的转换必须可逆，即电池充放电时电流无限小。（3）其它过程可逆。同时满足以上条件的电池即是可逆电池，构成可逆电池的电极都是可逆电极。一、可逆电池与不可逆电池若电池充、放电时，反应不可逆，则为不可逆电池。如将金属铜和锌插入稀硫酸中构成的电池就不是可逆电池。ZnCuH2SO4正极反应2H++2eH2负极反应Zn2eZn2+电池反应Zn+2H+Zn2++H2当E>E’，电池将放电E’2.不可逆电池当E

3、Cu2+负极反应2H＋＋2e→H2电池反应Cu＋2H+→Cu2+＋H2由此可见，该电池的电极不可逆，是不可逆电池。二、可逆电极的类型1.第一类电极主要包括金属电极和气体电极（1）将金属插入含有该金属离子的溶液中，构成的电极为金属电极。如Cu(s)插在CuSO4溶液中构成的金属电极当电极作为正极时电极表示CuSO4(aq)∣Cu(s)电极反应Cu2+(aq)+2eCu(s)当电极作为负极时电极表示Cu(s)∣CuSO4(aq)电极反应Cu(s)Cu2+(aq)+2eCuCuSO4一些活泼的金属，可以把金属溶于汞，做成汞齐电极Na+(a+)∣Na（Hg）(a)（2）

4、吸附了某气体的惰性金属插入含有该元素离子的溶液中构成的电极是气体电极。二、可逆电极的类型氢电极（碱性溶液中）电极表示OH(aq)H2(g)Pt电极反应2H2O+2eH2(g)+2OH(a)氧电极电极表示H+(a)O2(g)Pt电极反应O2(p)+4H+(a)+4e2H2O卤素电极电极表示Cl(aq)Cl2(g)Pt电极反应Cl2(l)+2e2Cl惰性金属在这里不仅起导电作用，还有促进电极平衡建立的作用，使用最多的金属是铂Pt含Az-溶液二、可逆电极的类型2．第二类电极包括金属－难溶盐电极和金属－难溶氧化物电极。（1）金属-难溶盐电极：在

5、金属表面覆盖一层该金属的难溶盐，然后浸入含有该难溶盐的负离子溶液中构成。如银-氯化银电极电极组成Cl(a)｜AgCl(s)｜Ag(s)电极反应AgCl(s)+eAg(s)+Cl(a)HgHg2Cl2KCl如甘汞电极电极组成Cl(a)｜Hg2Cl2(s)｜Hg(l)电极反应Hg2Cl2(s)+2e2Hg(l)+2Cl(a)甘汞电极制作简单，电势稳定，使用方便，常用作参比电极。二、可逆电极的类型（2）金属-难溶盐电极：在金属表面覆盖一层该金属的氧化物，然后浸在含有H+或OH－的溶液中构成的。电极表示OH(a)｜HgO(s)｜Hg(l)电极反应HgO(s)+

6、H2O+2eHg(l)+2OH(a)在酸性溶液中电极表示H+(a)｜HgO(s)｜Hg(l)电极反应HgO(s)+2H+(a)+2eHg(l)+H2O例如汞-氧化汞电极在碱性溶液中二、可逆电极的类型3．第三类电极这类电极由惰性金属（如Pt）插入含有某种离子的两种不同氧化态的溶液中构成。如Fe3+与Fe2+构成的电极电极表示Fe3+(a1)，Fe2+(a2)∣Pt电极反应Fe3+(a1)＋e→Fe2+(a2)Sn4+与Sn2+构成的电极电极表示Sn4+(a1)，Sn2+(a2)∣Pt电极反应Sn4+(a1)＋2e→Sn2+(a2)这类电极中的惰性金属仅起导电

7、作用。由于电极反应只涉及到组成电极的溶液中离子间的氧化-还原反应，故又称氧化还原电极。三、电池的书写方式电池的组成和结构可以方便地用电池符号来表示。规定如下（1）负极（发生氧化反应）写在左边，正极（发生还原反应）写在右边。（2）不同相间界面用“｜”表示；若液体接界电势已经用盐桥消除，用“‖”表示盐桥。（3）注明电池中各物质所处的相态，气体要标明压力，溶液要标明浓度或活度。（4）不能直接作为电极的气体和液体，必须吸附在惰性金属（如Pt、Au）上，一般也应标明。（5）注明电池工作的温度和压力。若不写明，则通常为298K