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作業(yè):4,
9, 10
(1)
(3)
(5)
(7),13,
17,
19閱讀:A.
11.4
12.2
12.3§9-6
根據(jù)反應(yīng)設(shè)計(jì)電池§9-6
根據(jù)反應(yīng)設(shè)計(jì)電池反應(yīng)電池與反應(yīng)的互譯:電池由反應(yīng)設(shè)計(jì)電池的一般步驟尋找陽(yáng)極和陰極(即oxidation
and
reduction)復(fù)核ox∴
Zn|Zn2+
||Cu2+,
Cu+
|Pt例1:H2
+
Cl2
→
2HCl(aq)
∴
Pt|
H2
|HCl(aq)|
Cl2
|PtreoxZn
+
2Cu2+
→
Zn2+
+
2Cu+re例2:例3 AgCl(s)
+
I-
→
AgI(s)
+
Cl-各元素均無(wú)價(jià)數(shù)變化。但下面反應(yīng)與該反應(yīng)等價(jià):oxAgCl(s)
+
I-
+
Ag(s)
→
AgI(s)
+
Cl-
+
Ag(s)re∴
Ag|
AgI
|
I-
||
Cl-
|
AgCl|Ag例4 H2O
→
H+
+
OH-oxH2O
+
1/2H2(p)
→
H+
+
OH-
+
1/2H2(p)re∴
Pt|
H2(p)
|H+||OH-
|
H2(p)
|Pt小結(jié):如何尋找陽(yáng)極和陰極?§9-7
電動(dòng)勢(shì)法的應(yīng)用§9-7
電動(dòng)勢(shì)法的應(yīng)用電動(dòng)勢(shì)法:以電動(dòng)勢(shì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)解決實(shí)際問(wèn)題。
處理這類(lèi)問(wèn)題的一般程序:(1)設(shè)計(jì)電池;(2)制備電池并測(cè)量E;(3)由E計(jì)算待求量。一、求化學(xué)反應(yīng)的ΔrGm和Kθ1.
求ΔrGm-
DrGm
=
zFE步驟:0
=Bn
BBΔrGm
=
?設(shè)計(jì)電池anode
||
cathode;測(cè)E;計(jì)算ΔrGm2.
求Kθ:θr
m=
-RT
ln
Kθ
=
-zFEθD
GzFEθRTθK
=
exp8.314
·
298.2=
exp
1·96500
·(-0.8277)
=
1.02
·10-14\Kθ步驟:如何做?例:求25℃時(shí)水的離子積。解:
H2O H+
+OH-
Kθ
=
?設(shè)計(jì)電池
Pt|
H2(p)
|H+||OH-
|H2(p)
|Pt查手冊(cè)Eθ=
jθ(OH-|H2)=-0.8277V二、求化學(xué)反應(yīng)的DrSmr
m=
-D
S
p
?T
?DrGm
r
m=
-D
S
p
?T
?(-zFE)
?E
Dr
Sm
=
zF
?T
p
?T
pD
S
=
zF
?E
r
m說(shuō)明:(1)
如何做:T1,
T2,
T3,
……E1,
E2,
E3,……
?T
p
?E
p線,所以
?T
的準(zhǔn)確度可以測(cè)得很高。(2)
對(duì)大多數(shù)不含氣體電極的電池,E~T多呈直
?E
三、測(cè)量化學(xué)反應(yīng)的ΔrHmDr
Hm
=
DrGm
+
TDr
Sm
?T
pD
H
=
-zFE
+
zFT
?E
r
m
p(1)
如何做:測(cè)E和
?T
?E
(2)
電動(dòng)勢(shì)法測(cè)ΔrHm與量熱法的比較:精確度高(3)
ΔrHm
≠Q(mào)-
Dr
Hm
=
-DrGm
-
TDr
Sm
=
W
'-Q意義:電池H值的減少做電功放熱
?T
p(4)
Q
=
zFT
?E
對(duì)放熱電池:Q
<
0,
T↑
E↓對(duì)吸熱電池:Q
>
0,
T↑
E↑Qp
=
DH
+
W′TΔrSm
=Q四、測(cè)定g±
1
2+
calomel2F
a(Cu
)=
j
-
jθ
(Cu2+
|
Cu)
-
RT
lncalomelbθ2F=
j
-jθ
(Cu
2+
|
Cu)
-
RT
ln
g–bθcalomelRT
ln
b2F
bθRT2F|
Cu)
-–2+ln
g
--j
(CuE
=
j(∵
Cu2+
+
2e-
→Cu)電動(dòng)勢(shì)法是測(cè)定g±的常用方法之一例,298K,pθ時(shí),CuCl2(b)的g
±=?解:設(shè)計(jì)什么電池?Cu|
CuCl2(b)|calomel
electrode則
E
=
jcalomel
-j
(Cu |
Cu)2+θcalomellnbθRT
b2F
2FRT|
Cu)
-–2+ln
g
--j
(CuE
=
jbθbRT=
calomel
-
ln–j
-j
θ
(Cu
2+
|
Cu)
-
E]2Fln
g其中:F,RT,b,bθ:已知θ
2+jcalomel
,
j
(Cu |
Cu):查手冊(cè)E:測(cè)量g±calomelθbθ2FRT-
E
-
RT
ln
b|
Cu)
+2+ln
g–
=
jj
(Cu=–θcalomel2+θlim2F
bRT b
-
E
-
ln2F2FRT
bfi
0
bfi
0
j|
Cu)
+
ln
glim
j
(Cuθ2+θ|
Cu)
=lim2F
b-
E
-
RT
ln
b
bfi
0
jcalomelj
(Cu五、測(cè)定jθjθ值不能利用物理意義進(jìn)行直接試驗(yàn)測(cè)定例:
上例中jθ(Cu2+|Cu)=?
(手冊(cè)中的數(shù)據(jù)是如何來(lái)的?)calomelRT
ln
b2F
bθRT2F–θ
2+ln
g
-E
=
j
-j
(Cu
|
Cu)
-θ2+θ|
Cu)
=lim2F
b-
E
-
RT
ln
b
bfi
0
jcalomelj
(Cu此式表明,配制CuCl2溶液:b1,
b2,
b3,
……測(cè)量:E1,
E2,
E3,
……然后作圖2F
bθcalomel-E
-RT
ln
b
~
b
,外推至b→0j但人們習(xí)慣作圖,Why?b2F
bθcalomel-
E
-
RT
ln
b
~j–|
Cu)
+
ln
g=
j
(Cu2+θcalomelRTbθ2F
2Fj
-
E
-
RT
ln
b2F=jθ
(Cu2+|
Cu)+RT
(-1.171·
2
{I
})(在稀濃度范圍內(nèi))2FRT
·1.171·
2
·
3
b=
jθ
(Cu2+
|
Cu)
-(∵I=3b)=
jθ
(Cu2+
|
Cu)
-
B
bcalomelbθ2Fj
-
E
-
RT
ln
b******
***jθ
(Cu2+
|
Cu)b即在稀溶液范圍內(nèi)bb2Fθcalomel
~
-
E-
RT
ln
bj呈直線關(guān)系,外推準(zhǔn)確度高calomellnbbθRT2FRT2F–θ
2+ln
g
-E
=
j
-j
(Cu |
Cu)
-六、pH的測(cè)定pH在生產(chǎn)及科研中的重要地位:bθ定義pH=-lga(H+)中的問(wèn)題:a(H+)=g(H+
)
b(H+
)∵g(H+)不可知,∴欲得到pH的真正值不可能
(不論如何測(cè)量,一定會(huì)遇到不確定因素)。電動(dòng)勢(shì)法測(cè)pH的指導(dǎo)思想:尋找一個(gè)H+指示電極:即電極對(duì)溶液中的H+可逆,j
=
f(a(H+));與參比電極配成電池;測(cè)E:E
=
f(a(H+))=F(pH)七、電位滴定:自學(xué)八、j
-pH圖及其應(yīng)用1.
j
-pH圖的結(jié)構(gòu)及其物理意義在水溶液中,H+(或OH-)往往參加電極平衡。此時(shí)a(H+),即pH必影響j
。將各種電極的j-pH關(guān)系匯總成圖,即為j
-pH圖。因?yàn)槌齪H外,T和其他參與電極反應(yīng)的物質(zhì)的活度(氣體為壓力)也影響j
,所以j
-pH圖中的每一條線都是在T和其他物質(zhì)活度一定的情況下畫(huà)出來(lái)的。所以,每條線應(yīng)注明T和其他物質(zhì)活度(氣體注明壓力)。(1)
H2O的j
-pH圖(氫電極和氧電極的j
-pH圖之總合)氫電極:
H+|H2|Pt221
HH+
+
e-(A)pH212F2.303RTpθRT
p(H
)RTln
2
-ln
=
-
p(H
)
pθ
F
a(H+
)
2Fj
=
-設(shè)T=298.15K,p(H2)=pθ,則j
=(-0.05916pH)V畫(huà)出曲線a0j
/V
→T=298.15KH2O穩(wěn)定aH2穩(wěn)定0(1)a
線意義:代表298.15K及pθ下氫電極的j
-pH關(guān)系;代表該條件下反應(yīng)(A)所表示的電化學(xué)平衡(稱(chēng)反應(yīng)(A)的基線)。(2)a線之上:j
↑p(H2)<pθ即p(H2)↓,是反應(yīng)(A)平衡左移的結(jié)果?!郒+穩(wěn)定(氧化p(H2)=pθ態(tài)穩(wěn)定)。即水中不會(huì)有H2冒出,即H2O穩(wěn)定。4
(3) a線之下:j
↓p(H2)>pθ即p(H2)↑,是反應(yīng)(A)平衡右移的結(jié)果?!郒2穩(wěn)定(還原態(tài)穩(wěn)定)。7
1pH→pθ2F
Fj
=
-
RT
ln
p(H2
)
-
2.303RT
pH221
HH+
+
e-(A)氧電極:Pt|O2|H+1
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