物理化学课件 【第6章 电化学】.ppt

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1、物理化学多媒体教学课件第6章电化学Chapter6Electrochemistry2021/7/31第六章电化学6.1可逆电池6.2电极电势6.3可逆电池热力学6.4电池电动势的测定及其应用2021/7/31第六章电化学6.5电子活度和pH—电势图6.6生化标准电极电势6.7不可逆电极过程2021/7/316.1可逆电池电池可逆电池电极的类型和电极反应电池表示法2021/7/311.电池电池—体系化学能转化为电能的装置，如图6-1所示。Zn-+CuZnSO4CuSO4多孔隔膜图6-1铜锌电池示意图电池由正极、负极两个电极组成正极：发生还原反应，电势较高。负极：发生氧化反应，电势较低。2021/

2、7/312.可逆电池可逆电池须具备以下条件:（1）电池在充、放电时发生的反应须互为可逆反应。（2）电池充、放电时的能量转换必须可逆，即通过电池的电流无限小，无热功转化。2021/7/313.电极的类型和电极反应（1）金属电极:由金属浸在含该金属离子的溶液中构成。（2）气体电极：由气体冲击着的铂片浸入相应离子的溶液中构成。如(Pt)H2

3、H+2021/7/313.电极的类型和电极反应（3）难溶盐电极，由金属覆盖一薄层该金属的微溶盐，浸入含该微溶盐负离子的溶液中构成。如Hg-Hg2Cl2

4、Cl－（4）氧化还原电极：由惰性金属插入含某种离子的两种不同氧化态的溶液中构成。如Fe2+-Fe3+电极202

5、1/7/314.电池表示法电池表达式书写规则：（1）负极在左，正极在右；（2）组成电池的物质用化学式表示，并注明物态；（3）以“

6、”或“，”表示界面，以“

7、

8、”表示盐桥；Zn(s)

9、ZnSO4(0.1mol·kg-1)

10、

11、CuSO4(0.1mol·kg-1)

12、Cu(s)铜锌电池表达式：2021/7/316.2电极电势电池电动势的产生电极电势能斯特公式2021/7/311.电池电动势的产生金属-溶液界面双电层产生的电势差++++++++++++++++++++金属导体图6-2金属-溶液界面电势图6-3扩散双电层绝对电势ε2021/7/311.电池电动势的产生液接电势ε扩散由两种不同电解质溶液间

13、或同种电解质不同浓度溶液间界面上产生的电势差。Ag+(慢)H+(快)+++－－－AgNO3HNO3Cl－(慢)+++－－－稀HCl浓HClH+(快)ε扩散难于单独测量或计算，常用“盐桥法”加以消除。2021/7/311.电池电动势的产生接触电势ε金属/金属两种不同金属接触时，电子相互碰撞，由于不同金属的电子的逸出功（对电子的束缚能力）大小不同，因此流入的电子数不同，会在接触界面上形成双电层。接触电势的值，一般都比较小，和其他电极电势相比可以忽略。2021/7/31电池电动势Cu导线

14、Zn(s)

15、ZnSO4(aq)

16、

17、CuSO4(aq)

18、Cu(s)接触电势εCu/Zn值小可忽略液接电势ε扩散加盐

19、桥后可忽略负极金属-溶液界面电势ε-正极金属-溶液界面电势ε+电池电动势:E=εCu/Zn+ε-+ε扩散+ε+=ε-+ε+1.电池电动势的产生2021/7/312.电极电势标准氢电极图6-4氢电极电极：(Pt)H2(g，py)

20、H+(a=1)电极反应：H+(a=1)+e=1/2H2(g,py)规定：任意温度下y(H2/H+)=02021/7/312.电极电势电极电势1953年，IUPAC统一规定：电池(Pt)H2(g,pӨ)

21、H+(a=1)

22、

23、待定电极的电动势E即为待定电极的电极电势，若待测电极处于标准态，则为Ө2021/7/313.Nernst公式氧化态+ne-→还原态（1）式（

24、6-1）为能斯特公式，可由Ө计算任意活度下的电极电势。（2）由电极电势计算电池电动势E（6-1）(6-2)2021/7/316.3可逆电池热力学可逆电池电动势与活度和平衡常数电动势和各热力学量2021/7/311.可逆电池电动势与活度和平衡常数Q—通过的电量；E—电池电动势；n—参与反应的电子的量；F—法拉第常量（6-3）（6-4）2021/7/311.可逆电池电动势与活度和平衡常数（1）式中n为ξ=1mol时参与反应的电子的量，由于ξ与反应计量方程式的写法有关，n亦与反应计量方程式的写法有关。讨论：（2）E为体系的强度性质，其值与反应计量方程式的写法无关。（3）上式为可逆电池中化学能与电

25、能转化的基本定量关系式，是可逆电池热力学计算的基础，只能适用于可逆电池。（6-3）2021/7/31任一可逆电池反应aA+dDgG+hH1.可逆电池电动势与活度和平衡常数（6-3）(6-5)2021/7/311.可逆电池电动势与活度和平衡常数（6-4）(6-6)2021/7/312.电动势和各热力学量根据（6-7）—电动势随温度的变化率，又称电池电动势的温度系数。（6-3）2021/7/312.电