章可逆電池的電動(dòng)勢(shì)及其應(yīng)用

1、2022/8/12 物理化學(xué)電子教案第六章2022/8/12主要內(nèi)容可逆電池和可逆電極第六章 可逆電池的電動(dòng)勢(shì)及其應(yīng)用電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定可逆電池的書(shū)寫(xiě)方法及電動(dòng)勢(shì)的取號(hào)可逆電池的熱力學(xué)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的機(jī)理電極電勢(shì)和電池的電動(dòng)勢(shì)濃差電池和液體接界電勢(shì)的計(jì)算公式電動(dòng)勢(shì)測(cè)定的應(yīng)用2022/8/126.1可逆電池和可逆電極電化學(xué)與熱力學(xué)的聯(lián)系組成可逆電池的必要條件可逆電極的類(lèi)型2022/8/12電化學(xué)與熱力學(xué)的聯(lián)系橋梁公式:2022/8/12組成可逆電池的必要條件化學(xué)反應(yīng)可逆 能量變化可逆原電池 電解池2022/8/122022/8/12組成可逆電池的必要條件凈反應(yīng)原電池總反應(yīng)：電解池陰極：陽(yáng)極：2022/8/

2、12可逆電極的類(lèi)型金屬與其陽(yáng)離子組成的電極氫電極氧電極鹵素電極汞齊電極 金屬-難溶鹽及其陰離子組成的電極金屬-氧化物電極氧化-還原電極第一類(lèi)電極第二類(lèi)電極第三類(lèi)電極2022/8/12第一類(lèi)電極及其反應(yīng)Na+(a+)|Na(Hg)(a) Na+(a+)+nHg+e- Na(Hg)n(a)電極 電極反應(yīng)Mz+(a+)|M(s)Mz+(a+)+ze- M(s)H+ (a+)|H2(p),Pt2H+(a+)+2e- H2(p)OH-(a-)|H2(p),Pt 2H2O+2e- H2(p)+2OH-(a-)H+(a+)|O2(p),PtO2(p)+4H+(a+)+4e- 2H2OOH-(a-)|O2(p

3、),Pt O2(p)+2H2O+4e- 4OH-(a-) Cl- (a-)|Cl2(p),Pt Cl2(p)+2e- 2Cl-(a-)2022/8/12第二類(lèi)電極及其反應(yīng)電極 電極反應(yīng)Cl-(a-)|AgCl(s)|Ag(s)AgCl(s)+e- Ag(s)+Cl-(a-)OH-(a-)|Ag2O|Ag(s)Ag2O(s)+H2O+2 e- 2Ag(s)+2OH-(a-)H+(a+)|Ag2O(s)|Ag(s)Ag2O+2H+(a+)+2e- 2Ag(s)+H2O2022/8/12第三類(lèi)電極及其反應(yīng)電極 電極反應(yīng)Fe3+(a1), Fe2+(a2)|PtFe3+(a1)+e- Fe2+(a2)

4、Cu2+(a1), Cu+(a2)|PtCu2+(a1)+e- Cu+(a2)Sn4+(a1), Sn2+(a2)|PtSn4+(a1)+2e- Sn2+(a2)2022/8/126.3可逆電池的書(shū)寫(xiě)方法及電動(dòng)勢(shì)的取號(hào) 可逆電池的書(shū)面表示法 可逆電池電動(dòng)勢(shì)的取號(hào) 從化學(xué)反應(yīng)式設(shè)計(jì)電池2022/8/12可逆電池的書(shū)面表示法1. 左邊為負(fù)極，起氧化作用； 右邊為正極，起還原作用。2.“|”表示相界面，有電勢(shì)差存在。3.“|”表示鹽橋，使液接電勢(shì)降到可以忽略不計(jì)。4.“”表示半透膜。5. 要注明溫度，不注明就是298.15 K；要注明物態(tài)， 氣體要注明壓力；溶液要注明濃度。6. 氣體電極和氧化還原電

5、極要寫(xiě)出導(dǎo)電的惰性電極， 通常是鉑電極。2022/8/12可逆電池電動(dòng)勢(shì)的取號(hào)DrGm=-zEF自 發(fā) 電 池 ：DrGm0例如：Zn(s)|Zn2+|Cu2+|Cu(s) Zn(s)+Cu2+Zn2+Cu(s) DrGm0非自發(fā)電池：DrGm0，E0，E 0E(Ox|Red) 0標(biāo)準(zhǔn)氫電極|給定電極E(Ox|Red) = 0E增大（非自發(fā)電池）（自發(fā)電池）2022/8/12二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)電極甘汞電極0.10.33371.00.2801飽和0.2412 氫電極使用不方便，用有確定電極電勢(shì)的甘汞電極作二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)電極。2022/8/12氫電極作為參考電極來(lái)測(cè)定電極的相對(duì)電動(dòng)勢(shì)值。但是標(biāo)準(zhǔn)氫電極雖然穩(wěn)定，但

6、操作麻煩， 所以常用重現(xiàn)性好、又比較穩(wěn)定的甘汞電極作為參考電極。甘汞電極是汞和甘汞與不同濃度的KCl溶液組成的電極，它的電極電勢(shì)可以與標(biāo)準(zhǔn)氫電極 組成電池而精確測(cè)定，所以又稱(chēng)這種電極為二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)電極。它的電極電勢(shì) 隨氯離子的濃度不同而不同。 二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)電極甘汞電極2022/8/12電池電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算凈反應(yīng):方法一:2022/8/12方法二凈反應(yīng):化學(xué)反應(yīng)等溫式：兩種方法，結(jié)果相同2022/8/12濃差電池 濃差電池2022/8/12濃差電池(Concentration Cell)A.電極濃差電池1.2.3.2022/8/12濃差電池(Concentration Cell)B.電解質(zhì)相同而活度不同陽(yáng)離

7、子轉(zhuǎn)移陰離子轉(zhuǎn)移4.5.2022/8/12濃差電池(Concentration Cell)電池凈反應(yīng)不是化學(xué)反應(yīng)，僅僅是某物質(zhì)從高壓到低壓或從高濃度向低濃度的遷移。電池標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)濃差電池的特點(diǎn)：2022/8/126.8電動(dòng)勢(shì)測(cè)定的應(yīng)用（2） 判斷氧化還原的方向（1） 求熱力學(xué)函數(shù)的變化值（3） 測(cè)平均活度系數(shù)（4） 求 等（5） 測(cè)溶液的pH2022/8/12（1） 求熱力學(xué)函數(shù)的變化值測(cè)定：應(yīng)用：(1)求2022/8/12（2） 判斷氧化還原的方向試判斷下述反應(yīng)向哪方進(jìn)行？排成電池：設(shè)活度均為1正向進(jìn)行。應(yīng)用：(2)判斷氧化還原的方向2022/8/12（3） 測(cè)離子平均活度系數(shù)g應(yīng)用：(3)

8、測(cè)離子平均活度系數(shù)g2022/8/12（4） 求A.求AgCl(s)的設(shè)計(jì)電池，使電池反應(yīng)為2022/8/12（4）求水的KW B.求水的設(shè)計(jì)電池，使電池反應(yīng)為： H2OH+OH-電池:2022/8/12（5） 測(cè)溶液的pH應(yīng)用：(5)測(cè)溶液pH氫醌電極摩爾甘汞電極|醌氫醌|Pt2022/8/12（5） 測(cè)溶液的pH使用醌氫醌電極注意事項(xiàng)：pH7.1,當(dāng)時(shí)，E為負(fù)值。時(shí)，氫醌酸式解離，并易發(fā)生氧化。醌-氫醌為等分子復(fù)合物，溶解度很小，用量不必太多。2022/8/12（5） 測(cè)溶液的pHB.玻璃電極pH定義：2022/8/12NERNSTWALTHER NERNST (1864-1941), German physical chemist, did much of the early important work in electrochemistry,studying the thermodynamics of galvanic cells and the diffusion of ions in solution. Besides his scientific researches, he developed the Ner