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时间:2020-06-18
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1、主要内容9.1可逆电池和可逆电极第九章可逆电池的电动势及其应用9.2电动势的测定*9.8内电位、外电位和电化学势9.3可逆电池的书写方法及电动势的取号9.4可逆电池的热力学9.5电动势产生的机理9.6电极电势和电池的电动势补:8.7浓差电池和液体接界电势的计算公式9.7电动势测定的应用2021/7/299.1可逆电池和可逆电极一、电化学与热力学的联系二、组成可逆电池的必要条件三、可逆电极的类型2021/7/29一、电化学与热力学的联系2021/7/291.可逆电池的放电反应与充电反应必须互为逆反应。作为原电池(E>E外)的放电反应应是作为电解池(E2、逆反应。2.可逆电池在放电或充电时所通过的电流必须十分微小(无限小)。由热力学可逆过程,E与E外相差微小,电流为无限小,电池在无限接近平衡的状态下工作。即:电池放电时做最大功,充电时消耗最小功。若将放出的电功用于充电,恰好可使体系和环境都能恢复原状,不会留下电功不可逆地变化为热的现象发生,能量转化将符合可逆过程的条件。二、组成可逆电池的必要条件2021/7/29组成可逆电池的必要条件化学反应可逆能量变化可逆原电池电解池2021/7/29组成可逆电池的必要条件放电反应电极反应原电池=充电反应阴极阳极电解池电极反应=例如有电池Zn(s)3、ZnSO44、5、HCl6、AgCl(s7、)8、Ag(s)2021/7/29Zn(s)-2e-Zn2+(aq)2H+(aq)+2e-H2(g)Zn(s)+2H+(aq)=Zn2+(aq)+H2(g)Cu(s)-2e-Cu2+(aq)Cu(s)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+H2(g)放电反应充电反应电极反应电极反应2H+(aq)+2e-H2(g)负极正极阴极阳极原电池电解池组成可逆电池的必要条件2021/7/29Zn(s)-2e-Zn2+(aq)Cu2+(aq)+2e-Cu(s)Zn(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(aq)+Cu(s)Cu(s)-2e-Cu2+(aq)Cu(s)+Zn2+(aq)=Cu2+9、(aq)+Zn(s)放电反应充电反应电极反应电极反应Zn2+(aq)+2e-Zn(s)负极正极阴极阳极原电池电解池组成可逆电池的必要条件2021/7/29三、可逆电极的类型及电极反应(1)金属与其阳离子组成的电极(2)氢电极(3)氧电极(4)卤素电极(5)汞齐电极1.第一类电极2021/7/29第一类电极及其反应电极电极反应Mz+(a+)10、M(s)Mz+(a+)+ze-→M(s)(1)金属与其阳离子组成的电极2021/7/29H+(a+)11、H2(p),Pt2H+(a+)+2e-→H2(p)OH-(a-)12、H2(p),Pt2H2O+2e-→H2(p)+2OH-(a-)H13、+(a+)14、O2(p),PtO2(p)+4H+(a+)+4e-→2H2OOH-(a-)15、O2(p),PtO2(p)+2H2O+4e-→4OH-(a-)(2)氢电极(3)氧电极电极电极反应2021/7/29Na+(a+)16、Na(Hg)(a)Na+(a+)+nHg+e-→Na(Hg)n(a)Cl-(a-)17、Cl2(p),PtCl2(p)+2e-→2Cl-(a-)电极电极反应(4)卤素电极(5)汞齐电极2021/7/29(1)金属-难溶盐及其阴离子组成的电极(2)金属-氧化物电极2.第二类电极第二类电极及其反应2021/7/29第二类电极及其反应电极电极反应Cl-(a-)18、19、AgCl(s)20、Ag(s)AgCl(s)+e-→Ag(s)+Cl-(a-)Cl-(a-)21、Hg2Cl2(s)22、Hg(l)Hg2Cl2(s)+2e-→2Hg(l)+2Cl-(a-)(1)金属-难溶盐及其阴离子组成的电极2021/7/29电极电极反应OH-(a-)23、Ag2O(s)24、Ag(s)Ag2O(s)+H2O+2e-→2Ag(s)+2OH-(a-)H+(a+)25、Ag2O(s)26、Ag(s)Ag2O(s)+2H+(a+)+2e-→2Ag(s)+H2O(2)金属-氧化物电极2021/7/29第三类电极及其反应Fe3+(a1),Fe2+(a2)27、PtFe3+(a1)+e-→F28、e2+(a2)Cu2+(a1),Cu+(a2)29、PtCu2+(a1)+e-→Cu+(a2)Sn4+(a1),Sn2+(a2)30、PtSn4+(a1)+2e-→Sn2+(a2)电极电极反应氧化-还原电极3.第三类电极2021/7/29三、可逆电极的类型:(1)金属与其阳离子组成的电极(2)氢电极(3)氧电极(4)卤素电极(5)汞齐电极1.第一类电极(1)金属-难溶盐及其阴离子组成的电极(2)金属-氧化物电极2.第二类电极氧化-还原电极3.第三类电极2021/7/299.2电动势的测定一、对消法测电动势的原理二、对消法测电动势的实验装置三、标准电池五、电动
2、逆反应。2.可逆电池在放电或充电时所通过的电流必须十分微小(无限小)。由热力学可逆过程,E与E外相差微小,电流为无限小,电池在无限接近平衡的状态下工作。即:电池放电时做最大功,充电时消耗最小功。若将放出的电功用于充电,恰好可使体系和环境都能恢复原状,不会留下电功不可逆地变化为热的现象发生,能量转化将符合可逆过程的条件。二、组成可逆电池的必要条件2021/7/29组成可逆电池的必要条件化学反应可逆能量变化可逆原电池电解池2021/7/29组成可逆电池的必要条件放电反应电极反应原电池=充电反应阴极阳极电解池电极反应=例如有电池Zn(s)
3、ZnSO4
4、
5、HCl
6、AgCl(s
7、)
8、Ag(s)2021/7/29Zn(s)-2e-Zn2+(aq)2H+(aq)+2e-H2(g)Zn(s)+2H+(aq)=Zn2+(aq)+H2(g)Cu(s)-2e-Cu2+(aq)Cu(s)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+H2(g)放电反应充电反应电极反应电极反应2H+(aq)+2e-H2(g)负极正极阴极阳极原电池电解池组成可逆电池的必要条件2021/7/29Zn(s)-2e-Zn2+(aq)Cu2+(aq)+2e-Cu(s)Zn(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(aq)+Cu(s)Cu(s)-2e-Cu2+(aq)Cu(s)+Zn2+(aq)=Cu2+
9、(aq)+Zn(s)放电反应充电反应电极反应电极反应Zn2+(aq)+2e-Zn(s)负极正极阴极阳极原电池电解池组成可逆电池的必要条件2021/7/29三、可逆电极的类型及电极反应(1)金属与其阳离子组成的电极(2)氢电极(3)氧电极(4)卤素电极(5)汞齐电极1.第一类电极2021/7/29第一类电极及其反应电极电极反应Mz+(a+)
10、M(s)Mz+(a+)+ze-→M(s)(1)金属与其阳离子组成的电极2021/7/29H+(a+)
11、H2(p),Pt2H+(a+)+2e-→H2(p)OH-(a-)
12、H2(p),Pt2H2O+2e-→H2(p)+2OH-(a-)H
13、+(a+)
14、O2(p),PtO2(p)+4H+(a+)+4e-→2H2OOH-(a-)
15、O2(p),PtO2(p)+2H2O+4e-→4OH-(a-)(2)氢电极(3)氧电极电极电极反应2021/7/29Na+(a+)
16、Na(Hg)(a)Na+(a+)+nHg+e-→Na(Hg)n(a)Cl-(a-)
17、Cl2(p),PtCl2(p)+2e-→2Cl-(a-)电极电极反应(4)卤素电极(5)汞齐电极2021/7/29(1)金属-难溶盐及其阴离子组成的电极(2)金属-氧化物电极2.第二类电极第二类电极及其反应2021/7/29第二类电极及其反应电极电极反应Cl-(a-)
18、
19、AgCl(s)
20、Ag(s)AgCl(s)+e-→Ag(s)+Cl-(a-)Cl-(a-)
21、Hg2Cl2(s)
22、Hg(l)Hg2Cl2(s)+2e-→2Hg(l)+2Cl-(a-)(1)金属-难溶盐及其阴离子组成的电极2021/7/29电极电极反应OH-(a-)
23、Ag2O(s)
24、Ag(s)Ag2O(s)+H2O+2e-→2Ag(s)+2OH-(a-)H+(a+)
25、Ag2O(s)
26、Ag(s)Ag2O(s)+2H+(a+)+2e-→2Ag(s)+H2O(2)金属-氧化物电极2021/7/29第三类电极及其反应Fe3+(a1),Fe2+(a2)
27、PtFe3+(a1)+e-→F
28、e2+(a2)Cu2+(a1),Cu+(a2)
29、PtCu2+(a1)+e-→Cu+(a2)Sn4+(a1),Sn2+(a2)
30、PtSn4+(a1)+2e-→Sn2+(a2)电极电极反应氧化-还原电极3.第三类电极2021/7/29三、可逆电极的类型:(1)金属与其阳离子组成的电极(2)氢电极(3)氧电极(4)卤素电极(5)汞齐电极1.第一类电极(1)金属-难溶盐及其阴离子组成的电极(2)金属-氧化物电极2.第二类电极氧化-还原电极3.第三类电极2021/7/299.2电动势的测定一、对消法测电动势的原理二、对消法测电动势的实验装置三、标准电池五、电动
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