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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2018/12/29,上一内容,下一内容,回主目录,返回,2024/10/7,原电池(,galvanic cell,),阴极，正极：,Cu,电极,阳极，负极：,Zn,电极,电解质溶液,，阴极与阳极对应的电解质溶液可能相同也可能不同。,隔膜或盐桥,2024/10/7,净反应：,原电池,电池的书面表示法,电池的表示,2024/10/7,原电池,净反应：,电池的书面表示法,电池的表示,2024/10/7,电池的书面表示法,1.,左,边为负极，起,氧化,作用；,右,边为正极，起,还原,作用。,2.“|”表示相界面，有电势差存在。,3.“|”表示盐桥，使液接电势降到可以忽略不计。,4.“,”表示半透膜。,5.要注明温度，不注明就是298.15,K；,要注明物态，气体要注明压力；溶液要注明浓度。,6.气体电极和氧化还原电极要写出导电的惰性电极，通常是铂电极。,2024/10/7,电池基本性能,电池电动势,电功,等温等压下,对可逆电池,2024/10/7,电化学与热力学的联系,桥梁公式:,2024/10/7,8.1可逆电池和可逆电极,电化学与热力学的联系,组成可逆电池的必要条件,可逆电极的类型,2024/10/7,组成可逆电池的必要条件,化学反应可逆 能量变化可逆,原电池 电解池,2024/10/7,组成可逆电池的必要条件,净反应：,原电池,总反应：,电解池,阴极：,阳极：,2024/10/7,组成可逆电池的必要条件,可逆电池还应满足能量可逆要求：,流过电池的电流无限小，,I 0,严格的说，可逆电池中不应有任何不可逆过程。,所以凡具有两个不同电解质溶液接界的电池均不可逆。,2024/10/7,从化学反应设计电池(1),Zn(s)+H,2,SO,4,(aq)H,2,(,p,)+ZnSO,4,(aq),验证：,(-),Zn(s)Zn,2+,+2e,-,(+)2H,+,+2e,-,H,2,(,p,),Zn(s)|ZnSO,4,|H,2,SO,4,|H,2,(,p,),Pt,净反应：,Zn(s)+2H,+,Zn,2+,+H,2,(,p,),2024/10/7,从化学反应设计电池(2),AgCl(s)Ag,+,+Cl,-,验证：,(-),Ag(s)Ag,+,+e,-,(+)AgCl(s)+e,-,Ag(s)+Cl,-,Ag(s)|Ag,+,(aq)|HCl(aq)|AgCl(s)|Ag(s),净反应：,AgCl(s)Ag,+,+Cl,-,2024/10/7,可逆电极的类型,a.,金属与其阳离子组成的电极,汞齐电极,b.,氢电极,氧电极,卤素电极,金属-难溶盐及其阴离子组成的电极,金属-氧化物电极,氧化-还原电极,第一类电极,第二类电极,第三类电极,2024/10/7,第一类电极及其反应,Na,+,(,a,+,)|Na(Hg)(,a,)Na,+,(,a,+,)+,n,Hg+e,-,Na(Hg),n,(,a,),电极 电极反应,M,z,+,(,a,+,)|M(s)M,z,+,(,a,+,)+,z,e,-,M(s),2024/10/7,第一类电极及其反应,电极 电极反应,H,+,(,a,+,)|H,2,(,p,),Pt2H,+,(,a,+,)+2e,-,H,2,(,p,),OH,-,(,a,-,)|H,2,(,p,),Pt 2H,2,O+2e,-,H,2,(,p,)+2OH,-,(,a,-,),H,+,(,a,+,)|O,2,(,p,),PtO,2,(,p,)+4H,+,(,a,+,)+4e,-,2H,2,O,OH,-,(,a,-,)|O,2,(,p,),Pt O,2,(,p,)+2H,2,O+4e,-,4OH,-,(,a,-,),Cl,-,(,a,-,)|Cl,2,(,p,),Pt Cl,2,(,p,)+2e,-,2Cl,-,(,a,-,),2024/10/7,第二类电极及其反应,电极 电极反应,Cl,-,(,a,-,)|AgCl(s)|Ag(s)AgCl(s)+e,-,Ag,(s)+Cl,-,(,a,-,),OH,-,(,a,-,)|Ag,2,O|Ag(s)Ag,2,O(s)+H,2,O+2 e,-,2Ag(s)+2O,H,-,(,a,-,),H,+,(,a,+,)|Ag,2,O(s)|Ag(s)Ag,2,O+2H,+,(,a,+,)+2e,-,2Ag,(s)+H,2,O,2024/10/7,第三类电极及其反应,电极 电极反应,Fe,3+,(,a,1,),Fe,2+,(,a,2,)|PtFe,3+,(,a,1,)+e,-,Fe,2+,(,a,2,),Cu,2+,(,a,1,),Cu,+,(,a,2,)|PtCu,2+,(,a,1,)+e,-,Cu,+,(,a,2,),Sn,4+,(,a,1,),Sn,2+,(,a,2,)|PtSn,4+,(,a,1,)+2e,-,Sn,2+,(,a,2,),2024/10/7,8.2,电动势的测定,对消法测电动势的原理,对消法测电动势的实验装置,标准电池,电动势与温度的关系,为什么标准电池有稳定的电势值,2024/10/7,对消法测定电动势的原理图,调节可变电阻，使得,E,w,在可变电阻上产生的电压与标准电池以及待测电池相同，于是通过电池的电流为0,2024/10/7,对消法测电动势的实验装置,工作电源,电位计,检流计,标准电池,待测电池,2024/10/7,标准电池结构图,电池反应：,(-),Cd(Hg)Cd,2+,+Hg(l)+2e,-,(+)Hg,2,SO,4,(s)+2e,-,2Hg(l)+SO,4,2-,净反应：,Hg,2,SO,4,(s)+Cd(Hg)(,a,)+8/3H,2,O,CdSO,4,8/3H,2,O(s)+Hg(l),2024/10/7,标准电池结构图,2024/10/7,问题,为什么在一定温度下，含,Cd,的质量百分数在514%,之间，标准电池的电动势有定值？,答：从,Hg-Cd,的相图可知，在室温下，镉汞齐中镉含量在5,14%之间时，体系处于熔化物和固溶体两相平衡区，,镉汞齐活度有定值,。而标准电池,电动势只与镉汞齐的活度有关,，所以也有定值。,2024/10/7,标准电池电动势与温度的关系,E,T,/V=1.01845-4.05,10,-5,(,T,/K-293.15),-9.510,-7,(T/K-293.15),2,+110,-8,(,T,/K-293.15),3,E,T,/V=,E,(293.15K)/V-39.94(,T,/K-293.15),+0.929(,T,/K-293.15),2,-0.009(,T,/K-293.15),3,+0.00006(,T,/K-293.15),4,10,-6,我国在1975年提出的公式为：,通常要把标准电池恒温、恒湿存放，使电动势稳定。,2024/10/7,可逆电池电动势的取号,D,r,G,m,=,-zEF,自 发 电 池：,D,r,G,m,0,例如：,Zn(s)|Zn,2+,|Cu,2+,|Cu(s),Zn(s)+Cu,2+,Zn,2+,+Cu(s),D,r,G,m,0,非自发电池：,D,r,G,m,0,，,E,0,，,E,0,2024/10/7,8.3可逆电池的热力学,E,与活度,a,的关系,E,$,求平衡常数,K,$,E,D,r,G,m,和,K,$,与电池反应的关系,从,E,及其温度系数求,D,r,H,m,和,D,r,S,m,2024/10/7,（1）从,E,和,求,D,r,H,m,和,D,r,S,m,2024/10/7,（,2,）,E,与,a,(,活度,)的关系,(-),H,2,(,p,1,)2H,+,(,a,H+,)+2e,-,(+)Cl,2,(,p,2,)+2e,-,2Cl,-,(,a,Cl-,),净反应：,H,2,(,p,1,)+Cl,2,(,p,2,),2H,+,(,a,H+,)+2Cl,-,(,a,Cl-,)（1,）,2HCl(,a,)（2）,Pt,H,2,(,p,1,)|HCl(0.1molkg,-1,)|Cl,2,(,p,2,),Pt,2024/10/7,（,2,）,E,与,a,(,活度,)的关系,（1）,因为,2024/10/7,（3）从 求,将两者从数值上联系在一起,。,2024/10/7,（4）,E,，,和 与电池反应的关系,例如：,H,2,()+Cl,2,()2H,+,(,a,+,)+2Cl,-,(,a,-,),1/2H,2,(,)+1/2Cl,2,(,)H,+,(,a,+,)+Cl,-,(,a,-,),（1）,E,，,和 与电池反应的关系,2024/10/7,8.5电极电势和电池电动势,标准氢电极,氢标还原电极电势,为何电极电势有正、负,二级标准电极,甘汞电极,电池电动势的计算,电极电势计算通式,2024/10/7,标准氢电极,规定,标准氢电极,用镀铂黑的金属铂导电,2024/10/7,氢标还原电极电势,E,(Ox|Red),（-）（+）,阳极，氧化,阴极，还原,以标准氢电极为阳极，待测电极为阴极，因为,为零，所测电动势即为待测电极的,氢标还原电极电势,。,2024/10/7,电池电动势的计算,方法一：查表求得,利用电极,Nernst,方程,电池电动势：,方法二：查表求得,电池标准电动势：,根据电池,Nernst,方程,2024/10/7,电池电动势的计算,方法三：查表求得电池反应,电池标准电动势：,根据电池,Nernst,方程,2024/10/7,例题,求氢氧燃料电池在298,K,时的理论电动势,解：反应为,设计电极反应为：负极,正极,电池反应为,查表得：,2024/10/7,例题,也可以查表得：,2024/10/7,例题,由 求算,电极反应为：,(2)-(1)=(3),2024/10/7,8.6电动势测定的应用,（2）判断氧化还原的方向,（6）求离子迁移数,（1）求热力学函数的变化值,（4）测平均活度系数,g,（5）测定未知的,E,$,(Ox|Red),值,（7）测溶液的,pH,（3）求,(,不稳定)等,2024/10/7,（1）求热力学函数的变化值,测定：,应用：,(1),求,2024/10/7,（1）求热力学函数的变化值,电池效率：,2024/10/7,（2）判断氧化还原的方向,已知：,试判断下述反应向哪方进行？,排成电池：设活度均为1,正向进行。,应用：,(2),判断氧化还原的方向,2024/10/7,（3）求,(,不稳定),应用：,(3),求,A.,求,AgCl(s),的,设计电池，使电池反应为,2024/10/7,（3）求,(,不稳定),B.,求水的,设计电池，使电池反应为：,H,2,OH,+,+OH,-,电池:,2024/10/7,（3）求,(,不稳定),电池:,2024/10/7,（3）求,(,不稳定),电池:,2024/10/7,（4）测离子平均活度系数,g,应用：,(4),测离子平均活度系数,g,和,m,已知，测定,E,，,可求出,g,
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