物化a27原電池是利用電極上的氧化還原反應實現(xiàn)

1、 原電池是利用電極上的氧化還原反應實現(xiàn)化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。自發(fā)反應原電池裝置電能7.5 可逆電池及其電動勢的測定 主要介紹電池在可逆條件下的工作原理和基本熱力學性質(zhì)電池的可逆包括三方面的含義： (1) 化學可逆性 即物質(zhì)可逆。要求電極反應及電池的化學反應本身必須是可逆。 (2) 熱力學可逆性 即能量可逆。要滿足能量可逆的要求，電池必須在電流趨于無限小、即I0的狀態(tài)下工作。 1. 可逆電池 (3) 實際可逆性 即沒有液接電勢等因素引起的實際過程的不可逆性。Zn -+ CuZnSO4(1molkg-1)CuSO4(1molkg-1)多孔隔膜(1) 丹聶爾電池 即Cu-Zn電池 Zn | ZnS

2、O4(aq) CuSO4(aq) | Cu忽略液體接界電勢，近似為可逆電池實際的電池裝置可用電池圖式表示。如：Zn | ZnSO4(aq) CuSO4(aq) | Cu電池表示法： (1) 陽極在左邊；陰極在右邊；電解質(zhì)溶液在中間 (2) 相與相之間的界面的用“|”表示，兩液相接界時用“”表示，兩液相接界加鹽橋的用 “”或“|”表示。 (3) 同一相中的物質(zhì)用逗號隔開 (4) 標明物質(zhì)的相態(tài)，電解質(zhì)溶液標明濃度或活度，氣體標明壓力，金屬相態(tài)一般不寫Zn | Zn2+ (aZn2+) | Sn4+ (aSn4+), Sn2+ (aSn2+) | PtPt | H2(p) | HCl(aq) |

3、AgCl(s) | Ag單液電池Zn | Zn2+ (aZn2+) | Sn4+ (aSn4+), Sn2+ (aSn2+) | Pt 不是任何原電池都具有化學可逆性，例如將Zn、Cu直接放入H2SO4中：放電時：Zn片： Zn Zn2+ + 2e-Cu片： 2H+ + 2e- H2 Zn+2H+ Zn2+H2充電時:Zn片： 2H+ + 2e- H2Cu片： Cu Cu2+ + 2e- 2H+ + Cu H2 + Cu2+ 在電池充放電的過程中，電極、電池反應均不一樣，故不是可逆電池。 陽極放電順序 首先看電極，如果是活性電極（指金屬活動順序表Ag及Ag以前的金屬）則電極材料失電子，溶液中的

4、陰離子不能失電子。 如果是惰性電極(Pt、Au、石墨)，則要再看溶液中的陰離子的失電子能力，此時根據(jù)陰離子放電順序加以判斷。 陰離子放電順序： S2-I-Br-Cl-OH- （水） 含氧酸根。 陰極放電順序 直接根據(jù)陽離子放電順序進行判斷，陽離子放電順序： Ag+Fe 3+Cu 2+ H+ Fe 2+Zn 2+H+（水） 原電池的電動勢： 在沒有電流通過的條件下，原電池兩極的金屬引線為同種金屬時，電池兩端的電極電勢差。(-) Zn | ZnSO4(aq) CuSO4(aq) | Cu (+)如：丹聶爾電池2、電池電動勢的測定原電池： 陽極是負極，電勢低 陰極是正極，電勢高波根多夫?qū)οǎ?三個

5、電池： 工作電池 標準電池 待測電池 一個檢流計 一個滑線電阻檢流計中無電流通過時：工作電源電位計檢流計標準電池待測電池對消法測電動勢的實驗裝置7.6 原電池熱力學1. 由E計算rGm例：Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4 rGm恒溫、恒壓、可逆條件下：電池反應所做的可逆電功為：z 電池反應的電荷數(shù)； F 法拉第常數(shù)(C/mol)；E 電池電動勢； 系統(tǒng)對環(huán)境作功(測E rGm)2. 由 計算rSm由 dG = SdT + Vdp ，恒壓： 稱為原電池電動勢的溫度系數(shù)，可由實驗測定3. 由E和 計算 rHm4. Qr,m的計算恒溫、可逆反應時：電池恒溫可逆放電，不吸放熱；電池恒溫可

6、逆放電，吸熱；電池恒溫可逆放電，放熱。反應物產(chǎn)物1) 可逆原電池2) 電池外恒壓反應過程(2)： rHm = Qp,m過程(1)、(2) rHm 相等 (因H是狀態(tài)函數(shù)) 但 Qr,m Qp,m (因Q與過程有關(guān))Qp,m = rHm = -zFEQr,m分析：由電極反應知 z =2 例：25時，電池：CdCdCl22 H2O(飽和溶液)AgClAg 的 E0.67533V注意：rGm、rSm和rHm均與電池反應的化學計量方程寫法有關(guān)由電極反應知 z =2 rGm= -zFE-296485Cmol-1 0.67533V -130.32kJmol-1解：Qr=TrSm=298.15K(-125.

7、4)JK-1mol -1 =37.39kJmol -1若反應不在電池中進行，恒溫恒壓進行時，即非體積功為0，則例7.6.1：已知25時，電池Ag | AgCl(s) | HCl(b) | Cl2(g, 100kPa) | Pt的電動勢E = 1.136V, 電動勢的溫度系數(shù)(E/T)p = -5.9510-4VK-1 寫出轉(zhuǎn)移電荷數(shù)z=1的電極反應與電池反應 ； 求 rGm、 rSm、 rHm及Qr,m ； 若反應在電池外，且在同樣溫度下恒壓進行，計算系統(tǒng)與環(huán)境交換的熱Qp,m 。如：習題7.135. 能斯特(Nernst)方程電池的標準電動勢電池反應中各物質(zhì)均處于各自標準態(tài)且無液體接界時電池的電動勢。反應：aA(aA) + bB(aB) yY(aY) + zZ(aZ)等溫方程：(能斯特方程)注意: 純固體和純液體的活度a為1-原電池的基本方程電池反應達平衡時：或 E 是強度量： 例：(1) Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu z=2 (2) (1/2)Zn + (1/2)Cu2+ (1/2)Zn2+ + (1/2) Cu z=1 E1 = E2 = E (1) Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu z =2 (2) (1/2)Zn + (1/2)Cu2+ (1/2)Zn2+ + (1/2) Cu z =1有電池反應(1) 1/2Cu(s)+1/2C