可逆电池的电动势及其应用(精).ppt

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1、可逆电池的电动势及其应用可逆电池和可逆电极可逆电池的书写方法可逆电池的热力学电动势产生的机理电极电势和电池的电动势电动势测定的应用电动势的测定可逆电池及可逆电极∵定T、p、可逆－＝zFE∴－＝①定T、p、＝－最大功电能与化学能转换极限②、电学性质、、etc反应的热力学性质可逆E可逆电池电极反应可逆能量转换可逆电池可在接近平衡状态下工作可逆电极类型第一类电极金属电极气体电极第二类电极金属－难溶盐电极金属－难溶氧化物电极第三类电极氧化－还原电极标准氢电极甘汞电极醌氢醌电极P580图（a）H22H＋氢电

2、极(－):Ag∕AgCl电极:(+)电池反应:++2e→AgCl－+AgCl+e→2AgClH2电解池Ag+2HCl原电池电解池2H＋+2eH2→AgCl－+→AgCl+e原电池P580图（b）电极反应可逆？《大学化学》1993年No.7，P46构成：含该金属离子溶液金属┃示例：Cu2+Cu┃Zn2+Zn┃反应：Mz++zeM金属电极：气体电极：构成：示例：反应：含该气体离子溶液气体┃┃惰性电极H+H2┃┃PtOH－O2┃┃Pt2H＋+2eH2→4OH－+4eO2→2H2O+()标准氢电极(a=1

3、)()(a)(a)(a)(a=1)(a)(p)(p)(a)标准氢电极构成：同阴离子易溶盐溶液金属难溶盐┃示例：Cl－(a)Hg2Cl2(s)┃反应：+2e金属－难溶盐电极：构成：示例：反应：含┃┃金属OH－2OH－(a)2e+金属┃Hg(l)┃甘汞电极Hg2Cl2(s)2Hg(l)+2Cl－(a)金属－难溶氧化物电极：H+溶液或金属难溶氧化物OH－(a)HgO(s)┃Hg(l)┃HgO(s)+2H2O+Hg(l)构成：示例：反应：氧化态┃惰性电极2e氧化－还原电极：Sn4+、Pt┃+(a1)、还原

4、态(a2)Sn2+(a1)(a2)Sn4+(a1)Sn2+(a2)Q·H2QPt┃H＋┃醌氢醌电极QH2Q2e+2H++工作电池RPABENEx检流计坡根多夫对消法测定原电池电动势原理图Ex=IRAC’C’I=CEx=IRAC’电动势的测定工作电源电位计检流计标准电池待测电池标准电池结构图电池反应：(－)Cd(Hg)→Cd2++Hg(l)+2e-(+)Hg2SO4(s)+2e-→2Hg(l)+SO42－净反应：Hg2SO4(s)+Cd(Hg)(a)+8/3H2O→CdSO4·8/3H2O(s)+H

5、g(l)标准电池电动势与温度的关系ET/V=1.01845－4.05×10－5(T/K－293.15)－9.5×10－7(T/K－293.15)2+1×10－8(T/K－293.15)3ET/V=E(293.15K)/V－{39.94(T/K-293.15)+0.929(T/K－293.15)2－0.009(T/K－293.15)3+0.00006(T/K－293.15)4}×10－6我国在1975年提出的公式为：通常要把标准电池恒温、恒湿存放，使电动势稳定。可逆电池的书写方法②用单实垂线“│”表

6、示不同相界面之间的接界面,若原电池中包括①将构成原电池的物质按它们相互接触的顺序依次写出,写出时应保证负极在左;正极在右(即保证电池反应的吉布斯自由能变为正值),同时注明物质的聚集状态、T、P及溶液组成等;③气体不能直接作为传输电子的电极,必须附在惰性电极如:铂、石两种溶液,用双垂线“‖”表示已加入盐桥,两液体接界电势已消除后的液体之间的接界;墨等上,通常在电池图示中标出。Pt(s)H2(p)HCl(m)AgCl(s)Ag(s)││││电池反应:H2(g)＋AgCl(s)H＋(m)＋Cl－(m)Z

7、n(s)ZnSO4(a)CuSO4(a’)Cu(s)│‖│电池反应:Cu2＋(a’)＋Zn(s)Zn2＋(a)＋Cu(s)可逆电池热力学1.可逆电池电动势E与参加反应各组分活度的关系能斯特方程ΔrGm设一电池总反应:0＝热力学等温方程式:＝＋RTln∵＝ΔrGmzFE－＝zF－∴E＝－ln能斯特方程强度性质，与方程式写法无关浓度对E的影响标准电池电动势1920NoblePrizeGermany1864/06/25~1941/11/18StudiesonthermodynamicsWaltherH.

8、Nernst由标准电动势求反应的平衡常数2．∵＝－RTln∴＝ln＝zF－标准态平衡态3.从电池电动势E及其温度系数求反应的ΔrHm和ΔrSm∵ΔrGm＝－ΔrSm而zFE＝－∴＝－zF＝－ΔrSmzF＝ΔrSmΔrHm由:ΔrGm＝zF而∴＋＝－zFEzFT恒温下Qr＝TΔrSm＝zFΔrＨm＝ΔrGm＋ＴΔrＳmΔrＳm＝－zFＥ可逆热(可逆放电过程)zFT由ΔrHm＝－zFE＋zFT电功zFE＝－ΔrHm＋＝恒压化学反应热＋＞0Qr＞0电功＞反应热Qr＜0＜0电功＜反应热＝0