电化学5.5可逆电池.ppt

制作：陈纪岳 第五节 可逆电池 药学院物理化学教研室 返回 一化学反应与原电池 化学反应 自发进行的氧化还原反应，有电子转移，能量释放， G 如 Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu Zn CuSO4 原电池 设置反应装置，由导线转移电子，以电功释放能量，即化 学能 电能的装置。能量以电功形式可被利用。 Cu CuSO4 Zn ZnSO4 如直接在烧杯中进行，能量释放很难利用。 原电池可按放电和充电时是否可逆分为可逆电池和不可逆电池。 药学院物理化学教研室 返回 二 . 可逆电池 1. 可逆电池的 2个条件 在放电和充电时 (1) 化学反应可逆 如 CuZn 电池（有盐桥） 放电 负极 Zn 2e Zn2+(a1) 正极 Cu2+ (a2) + 2e Cu 充电 阴极 Zn2+(a1) +2e Zn 阳极 Cu2e Cu2+(a2) 化学反应可逆。 电解反应 Zn2+(a1) + Cu Zn + Cu2+(a2) 电池反应 Zn + Cu2+(a2) Zn2+(a1) + Cu 药学院物理化学教研室 返回 二 . 可逆电池 又如 放电 负极 Zn 2e Zn2+(a1) 正极 Cu2+ (a2) + 2e Cu 充电 阴极 2H+(a1) +2e H2(p) 阳极 Cu 2e Cu2+ (a2) 化学反应不可逆。 电解反应 2H+(a1) + Cu H2(p) + Cu2+(a2) 电池反应 Zn + Cu2+(a2) Zn2+(a1) + Cu Cu Zn HCl (2) 能量转变可逆 充放电时电流无限小，始终保持平衡状态。 实际使用的电池都是不可逆电池。 1. 可逆电池的 2个条件 在放电和充电时 (1) 化学反应可逆 药学院物理化学教研室 返回 二 . 可逆电池 2. 可逆电池在热力学中重要意义 等温等压可逆条件下 rGm=W r= QE = zFE 此式将热力学与电化学联系起来 药学院物理化学教研室 返回 三 . 电池书写方式 电池表达式要求 1物质状态：气态指明压力，溶液指明浓度或活度， 纯固态可省略 2界面：相界面“ ”，盐桥“ ” 3顺序：负 正 (左 右 ) 4依附电极（如 Pt）：气体，或溶液中物质不能独立做电 极时使用。 药学院物理化学教研室 返回 四将化学反应组成电池 两个基本技能 电池 写反应式（较易） 反应式 电池 步骤 1确定氧化物质和还原物质 2写电极反应 氧化（ e）：负极 还原（ +e）：正极 写电池反应，核对电荷平衡，物料平衡。 3写出电池表达式 几个较难掌握的电极反应 药学院物理化学教研室 返回 四将化学反应组成电池 几个较难掌握的电极反应 1. 金属难溶盐 Ag AgCl 作负极 (-e)： e +e 作正级 (+e)： Ag + Cle AgCl AgCl + e Ag + Cl 药学院物理化学教研室 返回 四将化学反应组成电池 2. 金属氧化物 Hg HgO 作负极 (-e)： H+ Hg + H2O2e HgO + 2H+ O来自 H2O OH Hg + 2OH2e HgO + H2O O来自 OH 作正级 (+e)： H+ HgO+ 2H+ + 2e Hg +H2O O与 H+结合 OH HgO + H2O +2e Hg + 2OH O与 H2O结合 类似电极有 Ag-AgX ( X： Cl， Br， I， CN ， Ac， SCN) Ag-Ag2O Hg-Hg2Cl2， HgSO4， HgO Pb-PbCl2， PbI2， PbSO4， PbO2 Sb-Sb2O3 e +e 药学院物理化学教研室 返回 四将化学反应组成电池 3. O2 H2O 作负极 (-e)： 作正级 (+e)： +e e H+ H2O 2 1e2OH 22 OH OHO21e2OH2 22 H+ OHe2H2O21 22 OH OH2e2OHO 2 1 22 药学院物理化学教研室 返回 四将化学反应组成电池 例题：由反应式 电池 例 1 Zn + Cu2+(a2) Zn2+(a1) + Cu Zn Zn2+(a1) Cu2+(a2)Cu 隔膜，有液接电位 Zn Zn2+(a1) Cu2+(a2)Cu 盐桥，消除液接电位 例 2 AgCl Ag+ + Cl 添加消去部分 AgCl Ag+ + Cl +e e Ag + + Ag 正 负 Age Ag (a1) 电池： AgAg+(a1) Cl(a2)AgCl-Ag AgCl + e Ag + Cl(a2) 药学院物理化学教研室 返回 四将化学反应组成电池 例 3 H2 + HgO Hg + H2O 设在酸性溶液中 H2 + HgO Hg + H2O +2H+ +2H+ 正 负 H22e 2H+ 电池： PtH2(p)H+(a1)HgO-Hg 单液电池 HgO +2H+ +2e Hg + H2O e +e 例 4 Sn2+(a1) + 2Ag+(a2) Sn4+(a3) +2Ag 电池： Pt Sn2+(a1), Sn4+(a3) Ag+(a2)Ag e +e 药学院物理化学教研室 返回 四将化学反应组成电池 OH O21H 222 设在酸性溶液中 +2H+ +2H+ 正 负 H22e 2H+ 电池： PtH2(p)H+(a1)O2(p)Pt e +e 例 5 OHO21H 222 OHe2H2O21 22 . 制作：陈纪岳 请转下一节 返回