第七章電化學(xué)

1、Chapter 7: 電化學(xué)的研究對(duì)象電化學(xué)的研究對(duì)象研究研究電能電能和和化學(xué)能化學(xué)能相互轉(zhuǎn)化規(guī)律的科學(xué)相互轉(zhuǎn)化規(guī)律的科學(xué)n電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液：（7.1 -7.4）n原電池原電池： （7.5 -7.9）n電解和極化電解和極化：（7.10-7.12）電化學(xué)的應(yīng)用電化學(xué)的應(yīng)用金屬表面處理（電鍍、化學(xué)鍍）金屬表面處理（電鍍、化學(xué)鍍）廢水處理（電化學(xué)破乳）廢水處理（電化學(xué)破乳）電池（新型電池的開發(fā)、新能源的開發(fā)）電池（新型電池的開發(fā)、新能源的開發(fā)）防腐蝕方面的應(yīng)用（陽極保護(hù)）防腐蝕方面的應(yīng)用（陽極保護(hù)）分析方面的應(yīng)用分析方面的應(yīng)用（一）電解質(zhì)溶液（一）電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液是原電池及電解池的電解質(zhì)溶液

2、是原電池及電解池的工作介質(zhì)工作介質(zhì)導(dǎo)電導(dǎo)電導(dǎo)電機(jī)理導(dǎo)電機(jī)理電極反應(yīng)電極反應(yīng) - 法拉第定律法拉第定律 (7.1）離子定向遷移離子定向遷移 - 離子遷移數(shù)離子遷移數(shù) (7.2)(摩爾摩爾) 電導(dǎo)電導(dǎo)(率率):描述導(dǎo)電能力的物理量描述導(dǎo)電能力的物理量 (7.3)（主線）（主線）離子平均活度系數(shù)離子平均活度系數(shù)電解質(zhì)溶液活度電解質(zhì)溶液活度導(dǎo)電及其它性質(zhì)導(dǎo)電及其它性質(zhì)(7.4)（一）電解質(zhì)溶液（一）電解質(zhì)溶液MXMXMXMXMX M X M M X X X M溶質(zhì)溶解于溶劑后完全或部分電溶質(zhì)溶解于溶劑后完全或部分電離為離子的溶液，相應(yīng)溶質(zhì)稱為電解質(zhì)離為離子的溶液，相應(yīng)溶質(zhì)稱為電解質(zhì)（一）電解質(zhì)溶液（一

3、）電解質(zhì)溶液 M X X MMXMXMX M X弱電解質(zhì)弱電解質(zhì)MXMXMXMXMX M X M M X X X M強(qiáng)電解質(zhì)強(qiáng)電解質(zhì)7.1 電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理及法拉第定律及法拉第定律1. 電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理電子導(dǎo)體電子導(dǎo)體( (金屬等金屬等): ): 電子的定向運(yùn)動(dòng)電子的定向運(yùn)動(dòng)離子導(dǎo)體離子導(dǎo)體( (電解質(zhì)溶液等電解質(zhì)溶液等): ): 離子的定向運(yùn)離子的定向運(yùn) 動(dòng)動(dòng)+ +電極反應(yīng)電極反應(yīng)電極反應(yīng)電極反應(yīng): :電極上進(jìn)行的得失電子的反應(yīng)電極上進(jìn)行的得失電子的反應(yīng)v 陽極陽極: : 發(fā)生氧化反應(yīng)的電極發(fā)生氧化反應(yīng)的電極v 陰極陰極: : 發(fā)生還原反應(yīng)的電

4、極發(fā)生還原反應(yīng)的電極電池反應(yīng)電池反應(yīng): : 兩個(gè)電極反應(yīng)的總和兩個(gè)電極反應(yīng)的總和1. 電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理1. 電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理發(fā)生氧化還原反應(yīng)發(fā)生氧化還原反應(yīng)帶電離子作定向移動(dòng)帶電離子作定向移動(dòng)1. 電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理正極：電勢(shì)高正極：電勢(shì)高負(fù)極：電勢(shì)低負(fù)極：電勢(shì)低電解池電解池陽極陽極 負(fù)極負(fù)極陰極陰極 正極正極原電池原電池陰極陰極 負(fù)極負(fù)極陽極陽極 正極正極注注2. 法拉第法拉第 (M.Faraday) 定律定律描述：通過電極的描述：通過電極的電量電量與發(fā)生電極反應(yīng)的與發(fā)生電極反應(yīng)的物質(zhì)的量物質(zhì)的量之間的關(guān)系之間的關(guān)系z(mì)FQ

5、 Q -Q -通過電極的電量通過電極的電量z - z - 電極反應(yīng)的電荷數(shù)電極反應(yīng)的電荷數(shù)（即轉(zhuǎn)移電子數(shù)），取正值。（即轉(zhuǎn)移電子數(shù)），取正值。-電極反應(yīng)的反應(yīng)進(jìn)度電極反應(yīng)的反應(yīng)進(jìn)度F - F - 法拉第常數(shù)法拉第常數(shù); ; F F = = Le Le = = 96485.309 C/mol96485.309 C/mol 電解過程電解過程法拉第定律法拉第定律 同時(shí)適用于同時(shí)適用于 原電池放電過程原電池放電過程7.2 離子的遷移數(shù)離子的遷移數(shù)1. 離子遷移數(shù)的定義離子遷移數(shù)的定義通電前(a)(a): 各區(qū)均含有各區(qū)均含有6mol6mol陰離子陰離子(-)(-)和陽離子和陽離子(+)(+)通電4mo

6、lF（b）: 電極反應(yīng)：陰極上陽離子還原減少4mol正離子、陽極上陰離子氧化減少4mol負(fù)離子。 離子遷移：若+=3- ，則3mol正離子自陽極遷入陰極區(qū)，1mol負(fù)離子陰極區(qū)遷入陽極區(qū)。通電4molF后（c）：溶 液 中(c)：若+=3- 中間區(qū)電解質(zhì)物質(zhì)的量維持不變 陰極區(qū)電解質(zhì)物質(zhì)的量減少1mol 陽極區(qū)電解質(zhì)物質(zhì)的量減少3mol+=3- 陰極區(qū)電解質(zhì)物質(zhì)的量減少1mol 陽極區(qū)電解質(zhì)物質(zhì)的量減少3mol=3/11. 離子遷移數(shù)的定義離子遷移數(shù)的定義定義定義：某離子運(yùn)載的電流與通過溶液的總電某離子運(yùn)載的電流與通過溶液的總電流之比為該離子的遷移數(shù)流之比為該離子的遷移數(shù) IIIt QQQ u

7、uu1. 離子遷移數(shù)的定義離子遷移數(shù)的定義定義定義：某離子運(yùn)載的電流與通過溶液的總電某離子運(yùn)載的電流與通過溶液的總電流之比為該離子的遷移數(shù)流之比為該離子的遷移數(shù) uuuQQQIIIt 1ttu- 電遷移率電遷移率( (亦稱為離子淌度亦稱為離子淌度): ): 電場(chǎng)強(qiáng)度E=1V/m時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度2. 2. 離子遷移數(shù)的測(cè)定方法離子遷移數(shù)的測(cè)定方法1)1)希托夫希托夫(Hittorf)(Hittorf)法法原理原理：分別測(cè)定離子遷出相應(yīng)極區(qū)的物質(zhì)的量離子遷出相應(yīng)極區(qū)的物質(zhì)的量及發(fā)生電極反應(yīng)的物質(zhì)的量發(fā)生電極反應(yīng)的物質(zhì)的量問題電量計(jì)的作用和測(cè)量原理問題電量計(jì)的作用和測(cè)量原理n作用：測(cè)量回路中通過的電量作

8、用：測(cè)量回路中通過的電量n原理：法拉第定律原理：法拉第定律(2)(2)界面移動(dòng)法界面移動(dòng)法 t t+ +=Vc/n=Vc/nvV - V - 界面界面abab與與a ab b間的液間的液柱體積柱體積v c c - - 溶液的濃度溶液的濃度v n - Q/Fn - Q/F 發(fā)生電極反應(yīng)發(fā)生電極反應(yīng)的物質(zhì)的量的物質(zhì)的量 例1. 用兩個(gè)銀電極電解AgNO3水溶液。在電解前，溶液中每1kg水含43.50mmol AgNO3。實(shí)驗(yàn)后，銀庫侖計(jì)中有0.723mmol的Ag沉積。由分析得知，電解后陽極區(qū)有23.14g水和1.390mmol AgNO3。試計(jì)算t（Ag+）及t（NO3-）。EXAMPLE解：電

9、極反應(yīng)為： 陽極 AgAg+e- 陰極 Ag+e- Ag假定通電前后陽極區(qū)的水量不變假定通電前后陽極區(qū)的水量不變( (水分子不遷移水分子不遷移) )，則電解前陽極區(qū)這則電解前陽極區(qū)這23.14g23.14g水中原有水中原有AgNOAgNO3 3的物質(zhì)的物質(zhì)的量為的量為（43.50 43.50 mmol/1000 g/1000 g）23.14 g=1.007 23.14 g=1.007 mmolEXAMPLE銀庫侖計(jì)中有銀庫侖計(jì)中有0.723 mmol Ag0.723 mmol Ag沉積，則在電解池沉積，則在電解池中陽極必有相同數(shù)量的中陽極必有相同數(shù)量的AgAg被氧化成被氧化成AgAg+ +而進(jìn)

10、入溶而進(jìn)入溶液。液。對(duì)陽極區(qū)對(duì)陽極區(qū)AgAg+ +進(jìn)行衡算有：進(jìn)行衡算有：AgAg+ +遷出陽極區(qū)的物質(zhì)的量遷出陽極區(qū)的物質(zhì)的量= =（1.007+0.723-1.3901.007+0.723-1.390）mmol=0.340 mmolmmol=0.340 mmol代入遷移數(shù)定義式得代入遷移數(shù)定義式得t t（Ag+Ag+）=0.340/0.723=0.470=0.340/0.723=0.470 t t（NO3-NO3-）=1- =1- t t（Ag+Ag+）=0.530=0.5307.3 7.3 電導(dǎo)、電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)率電導(dǎo)、電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)率1. 定義定義(1)電導(dǎo)電導(dǎo)(G):RG1單位為單

11、位為S ( 1S=1S ( 1S=1-1-1) )(2)電導(dǎo)率電導(dǎo)率():lAGs 相距為相距為1m, 1m, 面積為面積為1m1m2 2的兩個(gè)平行板電極的兩個(gè)平行板電極之之 間充滿電介質(zhì)溶液時(shí)的電導(dǎo)間充滿電介質(zhì)溶液時(shí)的電導(dǎo). .單位為單位為 S S. .m m-1-1(3)(3)摩爾電導(dǎo)率摩爾電導(dǎo)率( (m m):):溶液的電導(dǎo)率與其濃度之比溶液的電導(dǎo)率與其濃度之比cm 單位為單位為S S. . m m2.2.molmol-1. -1. 反映了反映了1mol電解電解質(zhì)在電極間距質(zhì)在電極間距1 1m m的溶液中的導(dǎo)電能力的溶液中的導(dǎo)電能力。在相距在相距1M1M的平行電極之間，放的平行電極之間，

12、放1mol1mol電解質(zhì)電解質(zhì)溶液，此時(shí)的電導(dǎo)。用溶液，此時(shí)的電導(dǎo)。用 m m表示表示2. 電導(dǎo)的測(cè)定電導(dǎo)的測(cè)定惠茨通（惠茨通（WheatstoneWheatstone）電橋）電橋檢零器檢零器T T 指零時(shí)，電橋平衡：指零時(shí)，電橋平衡：1143111RCBACRRRRGxx 待測(cè)溶液的電導(dǎo)率為：待測(cè)溶液的電導(dǎo)率為：cellxsxsxKRAlRAlG 11 K Kcellcell= =l/Al/As s 為為電導(dǎo)池常數(shù)電導(dǎo)池常數(shù)，單位為單位為m m-1-1例7.3.1 25時(shí)在一電導(dǎo)池中盛以濃度為0.02 mol/dm3的KCl溶液，測(cè)得其電阻為82.4。若在同一電導(dǎo)池中盛以濃度為0.0025

13、mol/dm3的K2SO4溶液，測(cè)得其電阻為326.0。已知25時(shí)0.02 mol/dm3的KCl溶液的電導(dǎo)率為0.2768 S/m 。試求：(1) 電導(dǎo)池常數(shù)；(2)0.0025 mol/dm3 的K2SO4溶液的電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)率。解：(1) 電導(dǎo)池常數(shù)K Kcellcell= =l l/ /A As s= = (KCl)(KCl). .R R(KCl)(KCl) =(0.2768 =(0.2768 82.4)m82.4)m-1-1=22.81m=22.81m-1-1cellxsxsxKRAlRAlG 11 解：解： (2) 0.0025 mol/dm(2) 0.0025 mol/dm3

14、3 的的K K2 2SOSO4 4溶液的電導(dǎo)率溶液的電導(dǎo)率 ( (K K2 2SOSO4 4)= )= K Kcellcell / /R R( (K K2 2SOSO4 4) )=(22.81/326.0) Sm=(22.81/326.0) Sm-1-1=0.06997Sm=0.06997Sm-1-10.0025 mol/dm0.0025 mol/dm3 3 的的K K2 2SOSO4 4的溶液：的溶液：m(K2SO4)= (K2SO4)/c=(0.06997/2.5) =0.02799 Sm2 mol-1例例7.3.1 25時(shí)在一電導(dǎo)池中盛以濃度為0.02 mol/dm3的KCl溶液，測(cè)得其

15、電阻為82.4。若在同一電導(dǎo)池中盛以濃度為0.0025 mol/dm3的K2SO4溶液，測(cè)得其電阻為326.0。已知25時(shí)0.02 mol/dm3的KCl溶液的電導(dǎo)率為0.2768 S/m 。試求：(1) 電導(dǎo)池常數(shù)；(2)0.0025 mol/dm3 的K2SO4溶液的電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)率。3. 3. 摩爾電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系摩爾電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系科爾勞施（科爾勞施（KohlrauschKohlrausch）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論：根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論：cAmmm m - - 無限稀釋時(shí)的無限稀釋時(shí)的 摩爾電導(dǎo)率摩爾電導(dǎo)率 A A - - 常數(shù)常數(shù)上式可求強(qiáng)電解質(zhì)的上式可求強(qiáng)電解質(zhì)的m m ，并用

16、于比較不同，并用于比較不同電解質(zhì)導(dǎo)電能力的大小電解質(zhì)導(dǎo)電能力的大小弱弱電解質(zhì)的電解質(zhì)的m 如何求？如何求？4. 離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律和離子的摩爾電導(dǎo)率離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律和離子的摩爾電導(dǎo)率表164 25 時(shí) 若 干 強(qiáng) 電 解 質(zhì) 的 無 限 稀 釋 摩 爾 電 導(dǎo) 率電電 解解 質(zhì)質(zhì) S m m olm21 差差 值值電電 解解 質(zhì)質(zhì) S m m olm21 差差 值值K Cl0.014986LiCl0.011503LiCl0.0115033483 103.LiNO30.01101049 103.K ClO40.014004K Cl0.014986LiClO40.0105983406 103.K N

17、O30.014496 0490 103.H Cl0.042616HNO30.04213049 103. 4. 離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律和離子的摩爾電導(dǎo)率離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律和離子的摩爾電導(dǎo)率3mm3mmKNOKClLiNOLiCl1233mm.molS.m1049. 0HNOHCl(1)(1)科爾勞施離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律科爾勞施離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律 在無限稀釋溶液中，離子彼此獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，在無限稀釋溶液中，離子彼此獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，互不影響，無限稀釋電解質(zhì)的摩爾電導(dǎo)率等互不影響，無限稀釋電解質(zhì)的摩爾電導(dǎo)率等于無限稀釋時(shí)陰、陽離子的摩爾電導(dǎo)率之和于無限稀釋時(shí)陰、陽離子的摩爾電導(dǎo)率之和。,m,mm4. 離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律和離子的摩

18、爾電導(dǎo)率離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律和離子的摩爾電導(dǎo)率無限稀釋時(shí)正負(fù)離子的摩爾電導(dǎo)率與無限稀釋時(shí)正負(fù)離子的摩爾電導(dǎo)率與溶液中的其溶液中的其他離子無關(guān)，僅決定于溶劑、他離子無關(guān)，僅決定于溶劑、溫度和離子本性。溫度和離子本性。)Ac()H()HAc(+m 從而解決了從而解決了弱電解質(zhì)的弱電解質(zhì)的m m 的計(jì)算的計(jì)算)NaCl()NaAc()HCl( mmm)Cl()Cl()( -+H )Na()Na( )A( +C4. 離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律和離子的摩爾電導(dǎo)率離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律和離子的摩爾電導(dǎo)率(2)無限稀釋時(shí)離子摩爾電導(dǎo)率 m,m t m,m t 應(yīng)用實(shí)驗(yàn)求得的某強(qiáng)電解質(zhì)的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)求得的某強(qiáng)電解質(zhì)的 及該電及該電解

19、質(zhì)的解質(zhì)的 ，即可求出，即可求出 和和mtt ,m,m4. 離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律和離子的摩爾電導(dǎo)率離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律和離子的摩爾電導(dǎo)率)CuSO(4m)CuSO21(4m= 2)Al(NO33m)Al(NO3133m= 35.電導(dǎo)測(cè)定的應(yīng)用電導(dǎo)測(cè)定的應(yīng)用(1)(1)計(jì)算弱電解質(zhì)的解離度及解離常數(shù)計(jì)算弱電解質(zhì)的解離度及解離常數(shù)弱電解質(zhì)部分電離。例如，醋酸弱電解質(zhì)部分電離。例如，醋酸 CH3COOH = H+ + CH3COO-解離前解離前 c 0 0 解離平衡時(shí)解離平衡時(shí) c(1-) c c O2O2OO/1/1/ccccccK mm5.電導(dǎo)測(cè)定的應(yīng)用電導(dǎo)測(cè)定的應(yīng)用(2) (2) 計(jì)算難溶鹽的溶解度計(jì)

20、算難溶鹽的溶解度 mmc mc vv水實(shí)驗(yàn)5.電導(dǎo)測(cè)定的應(yīng)用電導(dǎo)測(cè)定的應(yīng)用(3).檢驗(yàn)水的純度檢驗(yàn)水的純度131000.1 mS一一般般蒸蒸餾餾水水 16105 . 5 mS理理論論計(jì)計(jì)算算純純水水 (4) (4) 電導(dǎo)滴定電導(dǎo)滴定5.電導(dǎo)測(cè)定的應(yīng)用電導(dǎo)測(cè)定的應(yīng)用OHClNaOHNaClHHClNaOH2 滴滴定定以以7.4 7.4 電解質(zhì)的平均離子活度因子電解質(zhì)的平均離子活度因子（系數(shù)）及德拜（系數(shù)）及德拜- -許克爾公式許克爾公式1. 平均離子活度和平均離子活度（因子）系數(shù)平均離子活度和平均離子活度（因子）系數(shù)XM zzXM 0zz0BB u aRTln+lnaRTaRTln若電解質(zhì)若電解

21、質(zhì)M M + +X X - -的質(zhì)量摩爾濃度為的質(zhì)量摩爾濃度為b b，活度為活度為a a，則，則aaa1. 平均離子活度和平均離子活度（因子）系數(shù)平均離子活度和平均離子活度（因子）系數(shù)注：注：1. a+( +)及及a-( -)無法直接測(cè)定，而無法直接測(cè)定，而a ( )可測(cè)可測(cè) 2. aB= bB B (B 電解質(zhì)、陽離子、陰離子及平均電解質(zhì)、陽離子、陰離子及平均) 3. 上述表達(dá)式上述表達(dá)式在原電池基本方程中將廣泛使用在原電池基本方程中將廣泛使用 vvvaaa1def vvvbbb1def vvv1def vvv - obbaaaa aaaRTln aRTln 1. 平均離子活度和平均離子活度

22、（因子）系數(shù)平均離子活度和平均離子活度（因子）系數(shù) - obba，時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng)10b 的的含含義義是是：則則 實(shí)際實(shí)際實(shí)際電解質(zhì)溶液與無限稀溶液的偏差程度實(shí)際電解質(zhì)溶液與無限稀溶液的偏差程度分析討論：分析討論：（1）（2）應(yīng)用上述公式時(shí)要求：應(yīng)用上述公式時(shí)要求： aaavv見例見例7.4.1 - o bb , 0bbf 1. 平均離子活度和平均離子活度（因子）系數(shù)平均離子活度和平均離子活度（因子）系數(shù)1.實(shí)驗(yàn)測(cè)定（見表實(shí)驗(yàn)測(cè)定（見表7.4.1） Nernst方程方程的應(yīng)用（后述）的應(yīng)用（后述）2.建立模型計(jì)算：建立模型計(jì)算：（1）極稀溶液）極稀溶液（2）實(shí)際溶液）實(shí)際溶液1. 平均離子活度和平

23、均離子活度系數(shù)平均離子活度和平均離子活度系數(shù)在稀溶液中在稀溶液中 主要決主要決定于濃度和電解質(zhì)定于濃度和電解質(zhì)的價(jià)型，與離子的的價(jià)型，與離子的本性關(guān)系較小。本性關(guān)系較小。濃度較高時(shí)，同一濃度較高時(shí)，同一價(jià)型中不同電解質(zhì)價(jià)型中不同電解質(zhì)的差異才逐漸顯著的差異才逐漸顯著起來。起來。當(dāng)濃度很稀時(shí)，還當(dāng)濃度很稀時(shí)，還近似表現(xiàn)出線性關(guān)近似表現(xiàn)出線性關(guān)系系2. 離子強(qiáng)度離子強(qiáng)度 定義能上述影響因素的物理量為離子強(qiáng)度：定義能上述影響因素的物理量為離子強(qiáng)度：2BB21zbI I lgIB lg稀溶液范圍內(nèi)，稀溶液范圍內(nèi)，lewis歸納得出：歸納得出：歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)發(fā)現(xiàn)：歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)發(fā)現(xiàn)：）離子價(jià)數(shù)離子價(jià)數(shù)離

24、子濃度離子濃度Z,( Bb 3.德拜德拜-許克爾許克爾(Deybye-Hcuekel)公式公式3.德拜德拜-許克爾許克爾(Deybye-Hcuekel)公式公式(1)離子氛的概念離子氛的概念模型模型3.德拜德拜-許克爾許克爾(Deybye-Hcuekel)公式公式(2) 離子在離子氛中的分布服從玻爾茲曼分布離子在離子氛中的分布服從玻爾茲曼分布(3) 電荷密度與電勢(shì)間遵守泊松方程電荷密度與電勢(shì)間遵守泊松方程IBaIzAz 1ln 3.德拜德拜-許克爾許克爾(Deybye-Hcuekel)公式公式德拜德拜- -休克爾極限公式：休克爾極限公式：稀溶液中單個(gè)離子的活度系數(shù)公式稀溶液中單個(gè)離子的活度系數(shù)

25、公式: :IAz2iilg平均離子活度系數(shù)公式平均離子活度系數(shù)公式: :IzAzlg在在298.15 K298.15 K水溶液中：水溶液中： A= 0.509 (molA= 0.509 (mol-1.-1.kg)kg)1/21/2德拜德拜- -休克休克爾 極 限 公爾 極 限 公式 適 用 于式 適 用 于稀溶液。稀溶液。(二二) 原電池原電池原電池利用電極上的氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置研究電極與溶液的界面間所發(fā)生的化學(xué)研究電極與溶液的界面間所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)以及相關(guān)現(xiàn)象的科學(xué)反應(yīng)以及相關(guān)現(xiàn)象的科學(xué) 研究電能和化學(xué)能之間相互轉(zhuǎn)化過程有研究電能和化學(xué)能之間相互轉(zhuǎn)化過程有關(guān)規(guī)律的科學(xué)關(guān)規(guī)律

26、的科學(xué)1 1. .電化學(xué)反應(yīng)一般應(yīng)在特定的裝置中進(jìn)行，電化學(xué)反應(yīng)一般應(yīng)在特定的裝置中進(jìn)行， ( (電電池池),),伴有電荷的流動(dòng)。伴有電荷的流動(dòng)。2.2.電化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)特征是：反應(yīng)中吉氏函電化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)特征是：反應(yīng)中吉氏函數(shù)的變化值小于系統(tǒng)與環(huán)境間交換的電功。數(shù)的變化值小于系統(tǒng)與環(huán)境間交換的電功。3.3.電化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特征是：反應(yīng)速率受電勢(shì)電化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特征是：反應(yīng)速率受電勢(shì)差或端電壓的強(qiáng)烈影響。差或端電壓的強(qiáng)烈影響。WGpT ,(二) 原電池原電池7.5 可逆電池及其電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定可逆電池及其電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定1. 可逆電池可逆電池電化學(xué)反應(yīng)電化學(xué)反應(yīng)自發(fā)變化自發(fā)變化如何設(shè)計(jì)一個(gè)過程

27、獲得最大的非體積功？如何設(shè)計(jì)一個(gè)過程獲得最大的非體積功？使化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為電能。即為可逆過程使化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為電能。即為可逆過程電池中進(jìn)行的電池中進(jìn)行的任何反應(yīng)與過程任何反應(yīng)與過程均為可逆的電池均為可逆的電池即為即為可逆電池可逆電池要求：要求：(a)(a)電極反應(yīng)具有熱力學(xué)上的可逆性；電極反應(yīng)具有熱力學(xué)上的可逆性； (b)(b)電極反應(yīng)在無限接近電化學(xué)平衡條件下進(jìn)行電極反應(yīng)在無限接近電化學(xué)平衡條件下進(jìn)行 (c)(c)電池中其它過程必須是可逆的。電池中其它過程必須是可逆的。 裝置：裝置：2 丹尼爾電池丹尼爾電池電池的電動(dòng)勢(shì)（電池的電動(dòng)勢(shì)（E) Cuaq,CuSOaq,CuSOaq,ZnSOZna

28、q,ZnSOZn Cu44440lim=IE2 丹尼爾電池丹尼爾電池電池反應(yīng)：電池反應(yīng)： e2ZnZn2Cue2Cu2 負(fù)極（陽極）負(fù)極（陽極）正極（陰極）正極（陰極）關(guān)于電極名稱的規(guī)定：關(guān)于電極名稱的規(guī)定： 發(fā)生氧化反應(yīng)的為發(fā)生氧化反應(yīng)的為陽極陽極； 發(fā)生還原反應(yīng)的為發(fā)生還原反應(yīng)的為陰極陰極。 電勢(shì)高的為電勢(shì)高的為正極正極； 電勢(shì)低的為電勢(shì)低的為負(fù)極負(fù)極。CuZnCuZn22 電池反應(yīng)：電池反應(yīng)： 電池的組成及表示：電池的組成及表示：2 丹尼爾電池丹尼爾電池電極：傳導(dǎo)電子，參加反應(yīng)電極：傳導(dǎo)電子，參加反應(yīng)電解質(zhì)溶液：離子遷移，參加反應(yīng)電解質(zhì)溶液：離子遷移，參加反應(yīng)反應(yīng)在兩個(gè)電極反應(yīng)在兩個(gè)電極

29、- -溶液界面間完成溶液界面間完成 ( Cu(s) | )a(CuSO )a(ZnSO | Zn(s) )2414組成組成表示表示2 丹尼爾電池丹尼爾電池n負(fù)極在左：負(fù)極在左：氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)；正極在右：；正極在右：還原反應(yīng)還原反應(yīng)；n用用“ ”“ ”“ ”“ ”“ ”“ ”表示表示3 3種相界面；種相界面；n標(biāo)明物質(zhì)狀態(tài)、活度、壓力；標(biāo)明物質(zhì)狀態(tài)、活度、壓力；n氣體物質(zhì)應(yīng)有不活潑物質(zhì)作載體（電極）；氣體物質(zhì)應(yīng)有不活潑物質(zhì)作載體（電極）；n符號(hào)排列順序要真實(shí)反映電池中各種物質(zhì)的接觸順序；符號(hào)排列順序要真實(shí)反映電池中各種物質(zhì)的接觸順序；n根據(jù)上述規(guī)則寫出的電池若電池電勢(shì)小于零，說明實(shí)根據(jù)上述規(guī)則

30、寫出的電池若電池電勢(shì)小于零，說明實(shí)際電池情況與書寫表達(dá)相反。際電池情況與書寫表達(dá)相反。 丹尼爾電池丹尼爾電池電極反應(yīng)電極反應(yīng) 雖具可逆性，但液體接界處的雖具可逆性，但液體接界處的擴(kuò)擴(kuò)散過程散過程是不可逆的，故為不可逆電池。是不可逆的，故為不可逆電池。3. 韋斯頓韋斯頓(Weston)標(biāo)準(zhǔn)電池標(biāo)準(zhǔn)電池韋斯頓標(biāo)準(zhǔn)電池是高度可逆的電池韋斯頓標(biāo)準(zhǔn)電池是高度可逆的電池陽極陽極：Cd(Cd(汞齊汞齊)+)+SOSO4 42-2-+8/3H+8/3H2 2O(l) O(l) CdSOCdSO4 4. .8/3H8/3H2 2O(s) + 2eO(s) + 2e- -陰極陰極：HgHg2 2SOSO4 4(s

31、)(s) +2e+2e- -2Hg(l)+SO2Hg(l)+SO4 42-2-電池反應(yīng)電池反應(yīng): : Cd(Cd(汞齊汞齊)+ Hg)+ Hg2 2SOSO4 4(s)(s) + +8/3H8/3H2 2O(l) O(l) 2Hg(l)+ CdSO 2Hg(l)+ CdSO4 4. .8/3H8/3H2 2O(s)O(s)圖示圖示: : w w(Cd)=12.5%(Cd)=12.5%(汞汞)|)|CdSOCdSO4 4. .8/3H8/3H2 2O(s)O(s) | |CdSOCdSO4 4飽和溶液飽和溶液| | HgHg2 2SOSO4 4(s)(s)|Hg|Hg優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：電動(dòng)勢(shì)穩(wěn)定，隨溫度

32、改變很?。弘妱?dòng)勢(shì)穩(wěn)定，隨溫度改變很小用途用途：配合電位計(jì)測(cè)定原電池的電動(dòng)勢(shì)：配合電位計(jì)測(cè)定原電池的電動(dòng)勢(shì)電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定必須在電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定必須在電流無限接近電流無限接近于零于零的條件下進(jìn)行。的條件下進(jìn)行。4. 電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定波根多夫波根多夫(Poggendorf)對(duì)消法對(duì)消法： 三個(gè)電池三個(gè)電池： 工作電池，標(biāo)準(zhǔn)工作電池，標(biāo)準(zhǔn)電池，待測(cè)電池電池，待測(cè)電池 一個(gè)檢流計(jì)一個(gè)檢流計(jì) 一個(gè)滑線電阻一個(gè)滑線電阻檢流計(jì)中無電流通過時(shí)：檢流計(jì)中無電流通過時(shí)：CAACEE Nx電池反應(yīng)的寫法電池反應(yīng)的寫法1.電池表達(dá)式中左陽右陰，陽極氧化失去電池表達(dá)式中左陽右陰，陽極氧化失去電子，陰極還

33、原得到電子。電子，陰極還原得到電子。2.2.在陽極（或陰極）上找出發(fā)生氧化（或還在陽極（或陰極）上找出發(fā)生氧化（或還原）反應(yīng)的原）反應(yīng)的“物質(zhì)對(duì)物質(zhì)對(duì)”，分別寫出其電極反，分別寫出其電極反應(yīng)。應(yīng)。注意：注意：（1） “物質(zhì)對(duì)物質(zhì)對(duì)”中各物質(zhì)的狀態(tài)、反中各物質(zhì)的狀態(tài)、反應(yīng)物和產(chǎn)物勿錯(cuò)。應(yīng)物和產(chǎn)物勿錯(cuò)。（2）先物質(zhì)平衡，再電荷平衡（兩電極得、）先物質(zhì)平衡，再電荷平衡（兩電極得、失電子數(shù)應(yīng)相等）。失電子數(shù)應(yīng)相等）。3.將兩電極反應(yīng)相加即得電池反應(yīng)。將兩電極反應(yīng)相加即得電池反應(yīng)。Exampie ( Cu(s) | )a(CuSO )a(ZnSO | Zn(s) )1(2414 e2ZnZn2Cue2C

34、u2 負(fù)極（陽極）負(fù)極（陽極）正極（陰極）正極（陰極）CuZnCuZn22 電池反應(yīng)：電池反應(yīng)： Hg(l) | (s)Cl| )a (HCl | (100kPa)|)2(222HgHPt)100(H2kPa)(Hg22sCl負(fù)極（陽極）：負(fù)極（陽極）：正極（陰極）：正極（陰極）： )(Hg)100(H222sClkPa電池反應(yīng)：電池反應(yīng)： e2)(aClHg )(Ha e)(22)(2HaClHga 22227.6 原電池?zé)崃W(xué)原電池?zé)崃W(xué)1、電池電勢(shì)與吉布斯函數(shù)、電池電勢(shì)與吉布斯函數(shù)WGpT ,BBB,r pTGzFE RGFErgfe R,zFEGpT 2、電池電勢(shì)的溫度系數(shù)與、電池電勢(shì)

35、的溫度系數(shù)與mrH mrS 、mrpmrSTG pTEzFS/mr STGHrr mrmrRSTQ zFEQQp RpTEzF pTEzFTzFE/ pTEzFT/ 若已知若已知pTEE ，mrG mrH mrS RW 3.能斯特（能斯特（Nernst)方程方程B0BB BBomrmrBln aRTGG BBBazFRTEE lno 22CuZnoln2aaFRTEEZn(s) +Cu2+ Zn2+ + Cu(s)298.15K時(shí)時(shí)3.能斯特（能斯特（Nernst)方程方程Vlg05916. 0BBOB azEE電池反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，電池反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，E=0：OOln KzFRTE 7.7 電

36、極電勢(shì)和液體接界電勢(shì)電極電勢(shì)和液體接界電勢(shì)1. 原電池的電動(dòng)勢(shì)原電池的電動(dòng)勢(shì) ( Cu | )aq(CuSO )aq(ZnSO | Zn | uC )44 Cuaq,CuSOaq,CuSOaq,ZnSOZnaq,ZnSOZn Cu44440lim=IE Znaq,ZnSOCuaq,CuSO044limIECue2Cu2 CuZnCuZn22 e2ZnZn21. 原電池的電動(dòng)勢(shì)原電池的電動(dòng)勢(shì)Zn)e2Zn(2 ECu)e2Cu(2 ECu)ZnCuZn(22 ECu) Cu(2 EEZn) Zn(2 E2.標(biāo)準(zhǔn)氫電極標(biāo)準(zhǔn)氫電極(SHE)(He)(H221Hpa MPa1 . 0oH2 pp1H

37、aPt,H | aq)(H2 0Pt,H |HE 2）（任意溫度下任意溫度下規(guī)定：規(guī)定： 3.電極電勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)電極電勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì) ( | 指定電極指定電極標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)氫氫電電極極 ) 電極電勢(shì)電極電勢(shì)E（x)）（電池）電池）2H |HE -E(x)E( E(x)3.電極電勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)電極電勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì) ( ( | 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）指定電極指定電極標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)氫氫電電極極 ) 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)oE）（電池）電池）2H |HE -(x)E(E (x)E e2)1a(H2)(H2 p(Cu | )aq(Cu | 2 H | H,Pt )2 Cue2)a(Cu2Cu2 Cu)1a

38、(H2)a(Cu)(HCu22 p）（ ppaaaFRTEEHCuCuH/ln2222 Cu | Cu2 E aCu ln2Cu | Cu22 aFRTECu 3.電極電勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)電極電勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表（標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表（p29）（1）電極符號(hào)）電極符號(hào)：“離子中性態(tài)離子中性態(tài)“（2）電極反應(yīng)：）電極反應(yīng)：氧化態(tài)氧化態(tài)ze-還原態(tài)還原態(tài)（3）電極電勢(shì)的數(shù)值：）電極電勢(shì)的數(shù)值： 在氫電極之前在氫電極之前E0，G0，電池反應(yīng)逆向進(jìn)行，電池反應(yīng)逆向進(jìn)行； 在氫電極之后在氫電極之后E0，G0，電池反應(yīng)正向進(jìn)行。，電池反應(yīng)正向進(jìn)行。3.電極電勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)電極電勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)電極電

39、勢(shì)的電極電勢(shì)的NernstNernst方程方程3.電極電勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)電極電勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)RzeORO ORORaazFRTEE ln 電電極極電電極極電電極極電電極極電電極極BBOBln azFRTEE還原電極電勢(shì)的高低，為該電極氧化態(tài)物質(zhì)獲得電子被還原成還原態(tài)物質(zhì)這一反應(yīng)趨向大小的量度。 由任意兩個(gè)電極構(gòu)成的電池，其電動(dòng)勢(shì)E=E右 - E左 E為正值，表示電池反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。例題：p313.電極電勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)電極電勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)4.電極反應(yīng)電勢(shì)與電池反應(yīng)電勢(shì)的關(guān)系電極反應(yīng)電勢(shì)與電池反應(yīng)電勢(shì)的關(guān)系s)( Cu| )a(Cu |)a(Zn | s)(Zn 22Cu2Zn2 （a）-s

40、)( Cu| )a(Cu | 2Cu2 標(biāo)準(zhǔn)氫電極標(biāo)準(zhǔn)氫電極（b）)a(Zn | s)(Zn | 2Zn2 標(biāo)準(zhǔn)氫電極標(biāo)準(zhǔn)氫電極（c）4.電極反應(yīng)電勢(shì)與電池反應(yīng)電勢(shì)的關(guān)系電極反應(yīng)電勢(shì)與電池反應(yīng)電勢(shì)的關(guān)系Cu)1a(H2)aq(Cu)(HH22 pZn)1a(H2)aq(Zn)(HH22 p(b) - (c)=(a)Cu)aq(Zn)aq(CuZn22 （c）（b）)()()(mrmrmrcGbGaG )()()(czFEbzFEazFE )()()(cEbEaE 4.電極反應(yīng)電勢(shì)與電池反應(yīng)電勢(shì)的關(guān)系電極反應(yīng)電勢(shì)與電池反應(yīng)電勢(shì)的關(guān)系 負(fù)負(fù)極極正正極極電電池池反反應(yīng)應(yīng)EEE 負(fù)負(fù)極極正正極極電電池

41、池反反應(yīng)應(yīng)oooEEE 4.電極反應(yīng)電勢(shì)與電池反應(yīng)電勢(shì)的關(guān)系電極反應(yīng)電勢(shì)與電池反應(yīng)電勢(shì)的關(guān)系 2222ZnCuoZn2oCu2oln2 1ln2)(1ln2)Cu(aaFRTEaFRTZnZnEaFRTCuECu)aq(Zn)aq(CuZn22 s)( Cu| )a(Cu |)a(Zn | s)(Zn 22Cu2Zn2 )()Cu(22ZnZnECuEEEE 5 液體接界電勢(shì)及其消除液體接界電勢(shì)及其消除液體接界電勢(shì)液體接界電勢(shì)為兩種不同溶液的界面上存在的電為兩種不同溶液的界面上存在的電勢(shì)差。它是由溶液中離子擴(kuò)散速度不同引起的。勢(shì)差。它是由溶液中離子擴(kuò)散速度不同引起的。減小辦法減小辦法：加鹽橋（

42、鹽橋液中電解質(zhì)的陰、加鹽橋（鹽橋液中電解質(zhì)的陰、陽離子遷移數(shù)應(yīng)接近）。陽離子遷移數(shù)應(yīng)接近）。6 原電池電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算原電池電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算一般步驟：一般步驟：1、先寫出電池，陽左陰右。、寫出電極、電池反應(yīng)（注意標(biāo)明狀態(tài)）。、求E。、若求出，說明電池的陽、陰涉及反了，改正后就行了。 P30 例7.7.17.8 電極的種類電極的種類 將某金屬或吸附了某種氣體的惰性金屬置將某金屬或吸附了某種氣體的惰性金屬置于含有該元素離子的溶液中構(gòu)成的。于含有該元素離子的溶液中構(gòu)成的。包括包括金屬金屬電極、氫電極、氧電極電極、氫電極、氧電極和和鹵素電極鹵素電極。1. 第一類電極第一類電極(2)氫電極氫電極 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：

43、將鍍有鉑黑的鉑片浸入含有將鍍有鉑黑的鉑片浸入含有H+或或OH-的溶液中，并不斷通的溶液中，并不斷通H2(g)就構(gòu)成了酸性或堿性氫電極。就構(gòu)成了酸性或堿性氫電極。(1)金屬電極金屬電極和和鹵素電極鹵素電極 Zn2+|Zn: Zn2+2e-Zn Cl- | Cl2|Pt: Cl2(g)+2e-2Cl-酸性酸性: H: H+ +|H|H2 2(g)|Pt(g)|Pt電極反應(yīng)：電極反應(yīng)：2H2H+ +2e+2e- -H H2 2(g)(g)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)：標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)：優(yōu)點(diǎn)：電動(dòng)勢(shì)隨溫度改變很小。優(yōu)點(diǎn)：電動(dòng)勢(shì)隨溫度改變很小。1. 第一類電極第一類電極 0)(2HHO gE堿性: OH-,H2O|H2(g

44、)|Pt電極反應(yīng)：2H2O+2e-H2(g)+2OH-標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)： V 0.828 -lnw)(2HOHO KFRTEg (2)氧電極氧電極結(jié)構(gòu)：將鍍有鉑黑的鉑片浸入含有結(jié)構(gòu)：將鍍有鉑黑的鉑片浸入含有H+或或OH-的溶液中，的溶液中，并不斷通并不斷通 O2(g)就構(gòu)成了酸性或堿性氧電極就構(gòu)成了酸性或堿性氧電極1. 1. 第一類電極第一類電極酸性酸性: H: H+ +, H, H2 2O|OO|O2 2(g)|Pt(g)|Pt電極反應(yīng)：電極反應(yīng)：O O2 2(g)+4H(g)+4H+ +4e+4e- -2H2H2 2O(g)O(g)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)：標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)： V 229.1H)g(O2O E

45、1. 1. 第一類電極第一類電極堿性: OH-,H2O|O2(g)|Pt電極反應(yīng)：O2(g)+2H2O+4e-4OH-標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)： V 0.401OH)g(O2O E w2O2OlnOH)g(OH)g(OKFRTEE OH22 OH2H2 OHH2olnH|HaaFRTE 2oH|OHEoWln8277. 0KFRT 2He2H2 OH2He2OH222Pt,H )(H2H aPt,H )(OH2OH a求水的離子積求水的離子積EXAMPLEOH2e4OH422 OH4e4OOH222Pt,O )(H2H aPt,O )(OH2OH aOH42 OH4H4 OHH2olnO|HaaFRTE

46、2oO|OHEoWln8277. 0KFRT EXAMPLE包括包括金屬金屬- -難溶鹽電極難溶鹽電極和和金屬金屬- -難溶氧化物電極難溶氧化物電極。 (1)(1)金屬金屬- -難溶鹽電極：難溶鹽電極：在金屬上覆蓋一層該金屬在金屬上覆蓋一層該金屬的難溶鹽，然后將它浸入含有與該難溶鹽具有相同的難溶鹽，然后將它浸入含有與該難溶鹽具有相同負(fù)離子的易溶鹽溶液中而構(gòu)成的。負(fù)離子的易溶鹽溶液中而構(gòu)成的。 最常用的有銀最常用的有銀- -氯化銀電極和甘汞電極。氯化銀電極和甘汞電極。2. 第二類電極第二類電極2. 第二類電極第二類電極甘汞電極甘汞電極 金屬為金屬為Hg, Hg, 難溶鹽為難溶鹽為HgHg2 2C

47、lCl2 2(s), (s), 易溶鹽溶液易溶鹽溶液為為KClKCl溶液溶液, , 即即 ClCl- -|Hg|Hg2 2ClCl2 2(s)|Hg(s)|Hg電極反應(yīng)：電極反應(yīng)：HgHg2 2ClCl2 2(s) +2e(s) +2e- -2Hg2Hg +2Cl+2Cl- -優(yōu)點(diǎn)：容易制備，電極電勢(shì)穩(wěn)定。故在測(cè)量電池優(yōu)點(diǎn)：容易制備，電極電勢(shì)穩(wěn)定。故在測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)時(shí)常作為參比電極電動(dòng)勢(shì)時(shí)常作為參比電極2. 第二類電極第二類電極 以銻以銻- -氧化銻電極為例：在銻棒上覆蓋一層三氧化銻電極為例：在銻棒上覆蓋一層三氧化二銻，將其浸入含有氧化二銻，將其浸入含有H H+ +或或OHOH- -的溶液中就

48、構(gòu)成的溶液中就構(gòu)成了銻了銻- -氧化銻電極。氧化銻電極。酸性: H+, H2O|Sb2O3 (s)|Sb電極反應(yīng)：Sb2O3 (s)+6H+6e- 2Sb+3H2O(g)(2)金屬金屬-難溶氧化物電極難溶氧化物電極堿性: OH-, H2O|Sb2O3 (s)|Sb電極反應(yīng)：Sb2O3 (s) +3H2O+6e- 2Sb+6OH-3 氧化氧化還原電極還原電極Pt|Fe,Fe23 Pt|H,OCr,Cr2732 )(Fee)(Fe23Fe2Fe3 aa Pt| )(Fe),(Fe23Fe2Fe3aaE 32FeFe23olnPt|Fe,FeaaFRTE4 應(yīng)用應(yīng)用=+左面左面氧化反應(yīng)，右面氧化反應(yīng)

49、，右面還原反應(yīng)還原反應(yīng) ； 可以忽略不參與反應(yīng)的物質(zhì)（離子）；可以忽略不參與反應(yīng)的物質(zhì)（離子）；物料平衡和電荷平衡；物料平衡和電荷平衡；酸堿條件下應(yīng)用酸堿條件下應(yīng)用H H2 2O O平衡反應(yīng)。平衡反應(yīng)。+找出電池反應(yīng)中被氧化和被還原物質(zhì)；寫出陽極(負(fù)極)反應(yīng)和陰極(正極)反應(yīng)， 注意物料平衡和電荷平衡；按電池符號(hào)規(guī)定寫出電池表達(dá)式。7.9 原電池設(shè)計(jì)舉例原電池設(shè)計(jì)舉例將將自發(fā)過程自發(fā)過程分解成兩個(gè)部分，一個(gè)部分分解成兩個(gè)部分，一個(gè)部分讓其發(fā)生氧化反應(yīng)；一部分讓其發(fā)生還原讓其發(fā)生氧化反應(yīng)；一部分讓其發(fā)生還原反應(yīng)。反應(yīng)。再分別找出相應(yīng)的電極來實(shí)現(xiàn)此反應(yīng)。再分別找出相應(yīng)的電極來實(shí)現(xiàn)此反應(yīng)。左陽右陰，

50、即可構(gòu)成電池。左陽右陰，即可構(gòu)成電池。設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法EXAMPLECuZnCuZn22 e2ZnZn2Cue2Cu2 (Cu | Cu Zn| Zn )22還原反應(yīng)還原反應(yīng)氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)例2. 將下列反應(yīng)設(shè)計(jì)成電池(1) 1/2Cl2(g) + Ag AgCl(s)(2) H+ + OH- H2OEXAMPLE解：解：(1)(1)陽極陽極:Ag + Cl:Ag + Cl- -( (a a) ) AgCl(s) + e AgCl(s) + e- - 陰極陰極:1/2Cl:1/2Cl2 2(g) + e(g) + e- - Cl Cl- -( (a a) ) 電池表示：電池表示：Ag|AgCl

51、(s)|ClAg|AgCl(s)|Cl- -( (a a)|Cl)|Cl2 2(g)|Pt(g)|PtEXAMPLE(2)(2)若用氫電極若用氫電極: : 陽極陽極: : 1/2H1/2H2 2(g,(g, p p)+OH)+OH- - H H2 2O+eO+e- -陰極陰極: H: H+ +e+e- - 1/2H 1/2H2 2(g, (g, p p) )電池表示電池表示:Pt|:Pt|H H2 2(g, (g, p p) ) | |OHOH- - H H+ +| |H H2 2(g, (g, p p) ) |Pt |Pt 若用氧電極若用氧電極: : 陽極陽極: : OHOH- - 1/4O

52、1/4O2 2(g, (g, p p)+1/2)+1/2H H2 2O+eO+e- -陰極陰極: : 1/4O1/4O2 2(g, (g, p p)+)+H H+ +e+e- - 1/2H 1/2H2 2O O 電池表示電池表示:Pt|:Pt|O O2 2(g, (g, p p) ) | |OHOH- - H H+ +| |O O2 2(g, (g, p p) ) |Pt |PtEXAMPLE例例3.3.將下列擴(kuò)散過程設(shè)計(jì)成電池，并寫出其電動(dòng)勢(shì)將下列擴(kuò)散過程設(shè)計(jì)成電池，并寫出其電動(dòng)勢(shì)的的NernstNernst方程方程 (1) H(1) H2 2(g, (g, p p1 1) ) H H2 2

53、(g, (g, p p2 2) () (p p1 1 p p2 2) ) (2) Ag (2) Ag+ +( (a a1 1) ) Ag Ag+ +( (a a2 2) ) ( (a a1 1 a a2 2) ) 解解:(1):(1)陽極陽極: :H2(g, p1) 2H+ (a) + 2e- 陰極陰極: : 2H+ (a) + 2e- H2(g, p2)電池：電池：Pt| HPt| H2 2(g, (g, p p1 1) |H) |H+ + ( (a a) ) | H | H2 2(g, (g, p p2 2) |Pt) |Pt12ln2ppFRTE EXAMPLE(2) (2) 陽極陽極:

54、 : AgAg Ag Ag+ +( (a a2 2) +e) +e- - 陰極陰極: Ag: Ag+ +( (a a1 1) +e) +e- - Ag Ag電池表示電池表示:Ag| Ag:Ag| Ag+ +( (a a2 2) ) Ag Ag+ +( (a a1 1) |) |AgAg12lnaaFRTE EXAMPLE)(Cl)(AgAgCl(s)ClA aag)(ClAg(s)eAgCl(s)Cl a e)(AgAg(s)Aga ( AgAgCl(s),| )(Cl|)(Ag| Ag)ClAgaaEXAMPLE)(ln)/(ClAgo+ aaFRTEE )(lnAg|AgAgAgCl,|ClClAg