[工学]第七章电化学原电池ppt课件

1、原电池部分教学的根本要求了解原电池、电解池的不同概念了解原电池、电解池的不同概念明了阴、阳极，正、负极规定的原那么明了阴、阳极，正、负极规定的原那么掌握常用电极的类型；会书写常用电极和常见的电池的电极反响和掌握常用电极的类型；会书写常用电极和常见的电池的电极反响和电池反响电池反响掌握原电池电动势的定义；了解可逆电池必需满足的条件掌握原电池电动势的定义；了解可逆电池必需满足的条件掌握原电池反响及电极反响的能斯特方程；会用能斯特方程进展相掌握原电池反响及电极反响的能斯特方程；会用能斯特方程进展相关计算关计算了解液体接界电势及其消除方法了解液体接界电势及其消除方法原电池部分原电池部分7.5-7.9)

2、电解和极化部分教学的根本要求 电解和极化部分电解和极化部分7.10-7.12)了解实际分解电压及实践分解电压的概念了解实际分解电压及实践分解电压的概念了解超电势的定义了解超电势的定义了解极化曲线测定的方法了解极化曲线测定的方法掌握电解时电极的反响及相关计算掌握电解时电极的反响及相关计算7.5 可逆电池及其电动势的测定可逆电池及其电动势的测定电能化学能galvanic cell 原电池原电池化学能电能electrolytic cell 电解池电解池化学反响可逆 能量变化可逆原电池 电解池净反响：2ZnCl2Ag(s)2AgCl(s)Zn(s)原电池-22Cl2Ag(s)2e2AgCl(s)(2e

3、ZnZn(s)(总反响：2AgCl(s)Zn(s)ZnCl2Ag(s)2电解池-22e2AgCl(s)2Cl2Ag(s)Zn(s)2eZn阴极：阳极：1. 左边为负极，起氧化作用； 右边为正极，起复原作用。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299.15 K；要注明物态， 气体要注明压力；溶液要注明浓度。6. 气体电极和氧化复原电极要写出导电的惰性电极， 通常是铂电极。Pt,H2(p1)|HCl(0.1molkg-1)|Cl2(p2),PtCu(s)| )mol.L (0.01Cu|)1(H| )(H|P

4、t122-ap-12Ag|AgCl(s)|Cl ()|Cl ()|AgCl(s)|Agaa金属与其阳离子组成的电极氢电极氧电极卤素电极汞齐电极 金属-难溶盐及其阴离子组成的电极金属-氧化物电极氧化-复原电极第一类电极第二类电极第三类电极Na+(a+)|Na(Hg)(a) Na+(a+)+nHg+e- Na(Hg)n(a)电极 电极反响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

5、- 2H2OOH-(a-)|O2(p),Pt O2(p)+2H2O+4e- 4OH-(a-) Cl- (a-)|Cl2(p),Pt Cl2(p)+2e- 2Cl-(a-)电极 电极反响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)+H2O电极 电极反响Fe3+(a1), Fe2+(a2)|PtFe3+(a1)+e- Fe2+(a2)Cu2+(a1), Cu+(a2)|

6、PtCu2+(a1)+e- Cu+(a2)Sn4+(a1), Sn2+(a2)|PtSn4+(a1)+2e- Sn2+(a2)$对消法测电动势的原理$对消法测电动势的实验安装$韦斯顿规范电池$电动势与温度的关系$为什么规范电池有稳定的电势值ACAHEESX任务电源电位计检流计规范电池待测电池电极反响：(-) Cd(Hg)Cd2+Hg(l)+2e-(+)Hg2SO4(s)+2e-2Hg(l)+SO42-净反响：Hg2SO4(s)+Cd(Hg)(a)+8/3H2OCdSO48/3H2O(s)+Hg(l)优点：电动势稳定，电动势随温度变化小。优点：电动势稳定，电动势随温度变化小。电池电动势只与镉汞齐

7、电池电动势只与镉汞齐的活度有关，而从的活度有关，而从Hg-CdHg-Cd的相图可知，在室温下，的相图可知，在室温下，镉汞齐中镉含量在镉汞齐中镉含量在5 514%14%之间时，体系处于熔之间时，体系处于熔化物和固溶体两相平衡化物和固溶体两相平衡区，镉汞齐活度有定值。区，镉汞齐活度有定值。ET/V=1.01845-4.0510-5(T/K-293.15)- 9.510-7(T/K-293.15)2+110-8(T/K-293.15)3ET/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(

8、T/K-293.15)410-6我国在1975年提出的公式为：通常要把规范电池恒温、恒湿存放，使电动势稳定。r, ,f,maxrm, ,()()T P RT P RGWnEFnEFGzEF 7.6原电池的热力学(-) H2(p1)2H+(aH+)+2e-(+) Cl2(p2)+2e-2Cl-(aCl-)净反响：H2(p1)+Cl2(p2)2H+(aH+)+ 2Cl-(aCl-)1 2HCl(a)2Pt,H2(p1)|HCl(0.1molkg-1)|Cl2(p2),PtrmGzEF 由于由于22-ClH2Cl2H1 ,ln) 1 (aaaaRTrGGmmr22-ClH2Cl2H1lnaaaazF

9、RTEEFzEGmr ppa222HHHppa222ClClCl1)( ) 1 . 0()()()(44222Cl2H-mmmmmmaa两种写法，结果一样。其缘由是：2HClaa22ClH2lH2ln)2(aaazFRTEEC1)( ) 1 . 0()()(44222lHmmaaCFzEGmrKRTGmrlnKzFRTEln 与 所处的形状不同， 处于规范态， 处于平衡态，只是 将两者从数值上联络在一同。EKEKmrG例如： H2( )+Cl2( )2H+(a+)+2Cl-(a-) 1/2H2( )+1/2Cl2( )H+(a+)+Cl-(a-)pppprmrm(1)2 (2)GEFGEF r

10、mrm(1)2(2)GG 12EE221ln2aaFRTEEaaFRTEEln211ln2KFRTE22ln KFRTE221)( KK()pET r mrm rmpEHzEFzFTTGTS ddd GS TV p rm()pzEFST rmRpEQTSzFTT pGST ()pGST rmpESzFTE = 接触 + - + 分散 + +414( ) Cu | Zn | ZnSO () CuSO |( )| Cua接触-分散+一、电池电动势一、电池电动势规范氢电极用镀铂黑的金属铂导电) 1(H| )(H|PtH2ap规定0)H|(HE2(Ox|Red)(Ox|Red)EEE - + 阳极，氧

11、化 阴极，复原2(Cu|Cu)ECu(s)|Cu|) 1(H| )(H|Pt22ap)H|(H|Cu)(Cu22EE 以规范氢电极为阳极，待测电极为阴极，由于 为零，所测电动势即为待测电极的氢标复原电极电势。)H|(H2E氧化态+ze-复原态a(Ox) + ze- a(Red)这就是Nernst方程。BB)Red|Ox()Red|Ox(Ox)(Red)Red|Ox()Red|Ox(BlnalnazFRTEEazFRTEEE (Ox|Red) 02322 K | K(s)Ca | Ca(s) Al | Al(s)Zn | Zn(s)Pb | Pb(s)23Cu| Cu(s)Ag| Ag(s)Au

12、| Au(s)E(Ox|Red) 0规范氢电极|给定电极E(Ox|Red) = 0E增大非自发电池自发电池Pt(s),(H|1)H(| )(HPt,2H2pap-22(Cl |Hg Cl (s)|Hg)EE-22Cl (Cl |Hg Cl (s)|Hg)/VaE0.10.33371.00.2801饱和0.2412 氢电极运用不方便，用有确定电极电势的甘汞电极作二级规范电极。Hg(l)|(s)ClHg),(Cl|1)H(| )(HPt,22Cl-H2-aap2222ZnCuZn(s)|Zn()|Cu()|Cu(s)aa22Zn( ) Zn(s)Zn()2ea 22Cu( ) Cu()2eCu(s

13、)a 净反响:2222CuZnZn(s)Cu()Cu(s)Zn()aa 方法一:(Ox|Red) ( )(Ox|Red) ( )EEE1ln21ln22222Zn)Zn|(Cu)|CuCu(aFRTEaFRTEZn净反响:2222CuZnZn(s)Cu()Cu(s)Zn()aa 化学反响等温式：两种方法，结果一样FEGEFGaaRTGGmrmrmrmr2 2ln22CuZn)Zn|Zn()|CuCu(CuZn2222ln2EEEaaFRTEEA.电极浓差电池1.)K(Hg)(|KCl(aq)| )K(Hg)(21aa21121ln)K(Hg)()K(Hg)(aazFRTEaa2.2122Pt|

14、H ()|HCl(aq)|H ()|Ptpp2122212ln)(H)(HppzFRTEpp3.Pt| )(Cl|HCl(aq)| )(Cl|Pt2212pp1231222ln)(Cl)(ClppzFRTEppB.电解质一样而活度不同.阳离子转移.阴离子转移4.Ag(s)| )(Ag|)(Ag|Ag(s)21aa12412ln)(Ag)(AgaazFRTEaa5.-12Ag|AgCl(s)|Cl ()|Cl ()|AgCl(s)|Agaa2152-1-ln)(Cl)(ClaazFRTEaa-电池净反响不是化学反响，仅仅是某物质从高压到低压或从高浓度向低浓度的迁移。浓差电池的特点：-电池规范电动

15、势0E液接电势Liquid Junction Potential1.液体界面间的电迁移设经过1mol电量22Pt|H ( )|HCl( ) HCl()|H ( )|Pt|pmmpHClClHCl (H ()H ( )Cl ( )tatttaaa ClClHHjlnlnaaRTtaaRTtG整个变化的ClClHHjlnlnaazFRTtaazFRTtEFzEGjj()lnRTmEttFmj21ttt2.液接电势的计算测定液接电势，可计算离子迁移数。对1-1价电解质，设：mmaammaaClHClH -盐桥只能降低液接电势，但不能完全消除，只需电池反串联才干完全消除Ej，但化学反响和电动势都会改动

16、。-盐桥中离子的r+r-， t+t-，使Ej0。-常用饱和KCl盐桥，由于K+与Cl-的迁移数相近，当有Ag+时用KNO3或NH4NO3。-盐桥中盐的浓度要很高，常用饱和溶液。试判别下述反响向哪方进展？23FeAgFeAg(s) 排成电池：设活度均为1Ag(s)|Ag|Fe,Fe|Pt32正向进展。0.799V-0.771V0EE$运用一：判别氧化复原的方向知：V771. 0 V799. 0)Fe|Fe()Ag|Ag(3EE)(H)(ClAg(s)AgCl(s)(H)(ClAg(s)eAgCl(s) )(e)(H)(H (-)Ag(s)|AgCl(s)| )(HCl| )(H|PtHCl221

17、Cl-H2212aapaapmp22)AgAgCl,|Cl(ClH)H|H()AgAgCl,|Cl(lnln2mmFRTEaaFRTEEE和m知，测定E，可求出gE试设计实验测定试设计实验测定HCl的平均活度系数？的平均活度系数？设计电池，使电池反响为AgClAgCl(s)Ag ()Cl ()aa AgClAg(s)|Ag ()|Cl ()|AgCl(s)|Ag(s)aaKKK,WapA.求AgCl(s)的apK0.5767V0.7991V0.2224V)Ag|Ag()AgAgCl,|Cl(EEE10ap1076. 1expRTFzEK设计电池，使电池反响为： H2OH+OH-电池:2HOH H OH ()OH ()aa 净反应B.求水的WKPt| )(H| )(OH|)(H| )(H|Pt2OHH2paap V828. 0 )(OH)(HeO(s)H )(0 e)(H)(H (-)H|(OHOH221-2)H|(HH22122EapEap14W10004. 1expV828. 0RTFzEKEKKK,Wap2 H OHOH 净反应电池:Pt| )(O| )(OH|)(H| )(O|Pt2OHH