物理化学第七章ppt课件.ppt

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1、原电池是利用电极上的氧化还原反应实现化学能转化为电能的装置。自发反应原电池装置电能§7.5可逆电池及其电动势的测定根据热力学原理可知，恒T、p时：1mol化学反应可放热Qm=rHm,如果这一热量通过热机做功，最高热机效率只有40%。如在电池中自发进行，则电池对外所能做的最大功：效率：例如：反应在25℃、100kPa下：rHm＝285.830kJmol-1，rGm＝237.129kJmol-1=82.96%，远远好于普通热机(1)化学可逆性即物质可逆。要求两个电极在充电时均可严格按放电时的电极反应式逆向进行。(2)热力学可逆

2、性即能量可逆。要求电池在无限接近平衡的状态下工作。(3)实际可逆性即没有由液接电势等因素引起的实际过程的不可逆性。1.可逆电池可逆电池定义：电池充、放电时进行的任何反应与过程均为可逆的电池即为可逆电池。这种把阳极与阴极分别放在不同溶液中的电池，称为双液电池。（1）丹尼尔电池丹尼尔电池:即铜-锌电池。结构：锌片插入ZnSO4水溶液为阳极；铜片插入CuSO4水溶液为阴极。电极反应：阳极：ZnZn2++2e-阴极：Cu2++2e-Cu电池反应：Zn+Cu2+Zn2++Cu为了防止两种溶液直接混合而离子仍能通过，中间用多孔隔板隔开。电池表示：

3、Zn

4、ZnSO4(a1)¦CuSO4(a2)

5、CuIUPAC(InternationalUnionofPureandAppliedChemistry)规定电池表示法：(1)阳极在左边；阴极在右边；(2)有界面的用“

6、”表示，液相接界时用“¦”表示，加盐桥的用“

7、

8、”表示。(3)同一相中的物质用逗号隔开（1）丹尼尔电池原电池电动势：(I0)Zn失去电子，氧化成Zn2+，所以Zn为阳极，电子由Zn极板经导线转移到Cu板上，将Cu2+还原。所以Cu为阴极。电子由Zn流向Cu，所以，Zn又为负极。电流由Cu流向Zn，所以Cu为正极。（1）丹尼尔电

9、池原电池：阳极：负极阴极：正极（2）韦斯顿(Weston)标准电池韦斯顿标准电池是高度可逆的电池。电池阳极为w(Cd)=0.125的镉汞齐，浸于晶体的饱和溶液中。阴极为汞与硫酸亚汞的糊状体，糊状体下方为汞，由汞与导线接触。糊状体上方为晶体的饱和溶液。电池标准图式：镉汞齐{w(Cd)=0.125}

10、

11、CdSO4饱和溶液

12、Hg2SO4(s)

13、Hg该电池的电极反应是：阳极：Cd(汞齐)=Cd2++2e–（2）韦斯顿(Weston)标准电池韦斯顿标准电池的优点：电动势稳定，随温度变化小。2.电池电动势的测定自学§7.6原电池热力学电化学与热力学的联

14、系用电化学的方法通过实验来测量热力学函数用热力学方法计算电动势E，以及浓度、温度对E的影响若电池可逆放电，可逆电功等于电池电动势E乘以电量Q。而由法拉第定律，电量，所以可逆电功为：1.由可逆电动势计算电池反应的rGm因为，恒温恒压下，电池反应的所以有：此式两边除以反应进度的微变d，即得电池反应的摩尔反应吉布斯函数变：注意：（1）电池电动势与电池反应的计量式写法无关，因为电动势是强度性质，与参加反应的物质的量无关。（2）电池反应的摩尔吉布斯函数变与反应计量式的写法有关。例题：2.由电动势的温度系数计算电池反应的rSm所以，代入：称为原电

15、池电动势的温度系数，其值可由测定不同温度下电动势得到。得到：3.由电动势及电动势的温度系数计算电池反应的rHm由rGm和rSm两个量，就可以容易地求得：原电池可逆放电时，反应热为可逆热。在恒温下：4.计算原电池可逆放电时的反应热Qr＝0，Qr=0，电池不吸热也不放热>0，Qr>0，电池从环境吸热<0，Qr<0，电池向环境放热尽管反应在恒压下进行，但此时Qr≠rHm因为通常所谓的恒压热，指在过程中没有非体积功，而所谓的电池反应的可逆热，是在作非体积功的过程中，系统的热效应。在“化学平衡”一章中,曾讲到,对于反应:其中为原电池标准电动势

16、，它等于参加电池反应各物质均处于标准态时电池的电动势。对于电池反应，有:(气相反应)(凝聚相反应)5.能斯特(Nernst)方程此式即为能斯特（Nernst）方程，它表示一定温度下，可逆电池电动势与电池反应的各组分的活度之间的关系。分别代入等温方程，得:将298.15K时所以成为：电池反应达到平衡时，rGm=0，E=0：若能求得原电池标准电动势，即可求得该电池反应的标准平衡常数。E=1.136V，电动势的温度系数电池反应为：例7.6.1在25°C时，电池的电动势计算该反应的G、S、H及电池恒温可逆放电时过程的可逆热Qr。解：实现电池

17、反应转移的电子数为z=1。例题因为恒温下而：若反应不在原电池中进行，在恒温恒压下，即发生1mol反应，系统放热126.7kJ；但同样数量的物质，若在原电池中恒温恒压可逆放电，只放