电化学基础第四讲

1、平衡(pnghng)体系的电化学（三）第四讲共三十二页A.可逆电池(dinch)式的书写(-)Zn(s) | ZnNO3(1M) | CuNO3(1M) | Cu(s)(+)共三十二页(-) Pt,H2(g) | HCl (1M) | Cu2+(1M) | Cu(s)(+)Zn(s) |Zn2+(1M) | | HCl (1M) | H2(g) ABAB错在哪里(n li)？共三十二页Pt|Fe2+(0.10 M),Fe3+(0.20 M)|Ag+(1.0 M)|Ag(s)共三十二页Pt, H2 (g,1 atm)|H+(x M)|H+(1.0 M)|H2(g,1 atm),Pt(s)共三十二

2、页Ag|Ag+(satd AgI)|Ag+(0.10 M)|Ag(s)共三十二页Ag|AgNO3(0.001M)|KCl（1.0 M)|Ag(s）+AgCl（s）共三十二页Pt,H2(g, 1atm)|H+(a = 1)共三十二页书写规定： （1）负极左，正极右； （2）“”表物质(wzh)之间相界面； （3）“”表盐桥，左右为负、正极； （4）溶液注明浓度，气体注明分压； （5）有些有惰性电极，亦要注明。共三十二页B.由电池式书写电池反应(fnyng)或电极反应(fnyng)写出下列电池中各电极(dinj)上的反应和电池反应1.Pt,H2(pH2) | HCl (a) | Cl2 (pCl2

3、),Pt2.Pt, H2(pH2 ) | H+(aH+) | Ag+(aAg+) | Ag(s)3.Ag(s) + AgI(s) | I-(aI-) | Cl-(aCl-) | AgCl(s) + Ag(s)4.Pb(s) + PbSO4(s) | SO42-(aSO42-) | Cu2+(aCu2+) | Cu(s)5.Pt | Fe3+(a1), Fe2+(a2) | Ag+(aAg+) | Ag(s)共三十二页书写原则：1.确定正负极反应物2.正极还原反应(fnyng)，负极氧化反应(fnyng)3.正负极反应相加和即为电池反应共三十二页C.由化学反应式设计(shj)电池将下面的化学反应

4、(huxu fnyng)设计成电池：1. AgCl(s) = Ag+ (aAg+) + Cl-(aCl-)2. Ag+(aAg+) + Cl-(aCl-) = AgCl(s)3. H2(pH2) + HgO(s) = Hg(l) + H2O(l)4. H2 (pH2)+ 1/2O2 (pO2)= H2O(l)5. Fe2+ (aFe2+) + Ag+(aAg+) = Fe3+ (aFe3+) + Ag(s) 共三十二页书写原则：1.将发生氧化反应的物质组成电极放在电池左边作为 负极2.将发生还原反应物质放在右边(yu bian)作为正极3.写出设计好的电池的电极反应和电池反应，以核对与原来所给

5、的化学反应是否相符 共三十二页几种典型反应(fnyng)设计电池的方法1）置换反应：a).有气体生成Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2 应包括 “气体电极(dinj)” 和 “金属-离子” 电极。 氧化: Zn 2e Zn2+ 电极：ZnZnSO4 还原: 2H+ + 2e H2 (P) 电极：Pt, H2 (P)H2SO4共三十二页电池表达式：(-) Zn(s)ZnSO4(m1) H2SO4(m2)H2 (P), Pt(+)双液电池通常需用盐桥, 隔离(gl)溶液并减小液接电势。 Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2 氧化电极(dinj)：ZnZnSO4 还原电极：Pt,H2

6、(P)H2SO4共三十二页b.）有氧化物参与(cny) Pb(s) + HgO(s) Hg(l) + PbO(s)应含有 “金属(jnsh)-氧化物” 电极 ）氧化: Pb(s) + 2OH 2e PbO(s) + H2O Pb+PbOOH +）还原: HgO(s) +H2O +2e Hg(l ) + 2OH Hg+HgOOH电池表达式： (-)Pb(s)+PbO(s)OH (m)HgO(s)+Hg (l )(+) （单液电池）共三十二页2）沉淀(chndin)反应：Ag+ + I Ag I 应含有：“金属(jnsh)-难溶盐” 电极；可设计电极上的氧化、还原反应： I）氧化极反应： Ag +

7、 I e Ag I 则电极 ）为： Ag + Ag I I 而还原极反应式 = 总反应 氧化极反应 II)还原极反应：Ag+ + e Ag， 则电极 +）为：AgAg+共三十二页电池(dinch)表达式：(-)Ag (s) + Ag I (s)I (m1) Ag+ (m2) Ag (s)(+)）Ag+Ag I I ； +）AgAg+共三十二页3）中和反应(fnyng)：H+ + OH H2O 应含有 “气体电极”I) 设还原(hun yun)反应：H+ + e H2 (P1) 电极：+) Pt, H2 (P1) H+ II) 氧化反应（利用整个反应式减去(I式）: OH + H2 (P1) e

8、 H2O (l) 电极：) Pt, H2 (P1)OH 电池表达式：(-)Pt, H2 (P1)OH (m1) H+ (m2)H2 (P1), Pt(+)共三十二页中和反应(fnyng)：H+ + OH H2OI）设氧化反应(fnyng)：OH e O2 + H2O (l) 电极：) Pt, O2 (P1)OH II) 还原反应：H+ + O2 + e H2O 电极：+) Pt, O2 (P1) H+电池表达式：(-)Pt, O2 (P1)OH (m1) H+ (m2)O2 (P1), Pt(+)共三十二页结论： 同一反应(fnyng)可以设计不同的电池来完成。中和反应(fnyng)：H+ +

9、 OH H2O(-)Pt, H2 (P1)OH (m1) H+ (m2)H2 (P1), Pt(+)(-)Pt, O2 (P1)OH (m1) H+ (m2)O2 (P1), Pt(+)共三十二页4）浓差（扩散(kusn)）反应H2 (P1) H2 (P2) ( P1 P2)I)设氧化(ynghu)反应：H2 (P1) 2e 2 H+ (m) ）Pt, H2 (P1)H+II)则还原反应：2 H+ (m) + 2e H2 (P2) +）Pt, H2 (P2)H+电池表示式: (-)Pt, H2 (P1)H+ (m)H2 (P2), Pt(+)共三十二页小结(xioji)：已知电池表达式 电池反

10、应（较易）已知电池反应 设计电池（较难） 电极和电解质溶液的选取。共三十二页D.电池(dinch)电位的能斯特表示式电极电势与电池(dinch)电动势【例】电池反应： Zn(s) + Cu2+（a Cu2+ ） = Cu（s）+ Zn2+（a Zn2+ ） 右电极还原反应： Cu2+（a Cu2+ ） + 2e = Cu（s）左电极还原反应：Zn2+ （ a Zn2+ ） + 2e = Zn（s）则：E = Cu2+/Cu - Zn2+/Zn共三十二页共三十二页（一）、使用电极电势计算电池电动势时需注意：1.写电极电势时物量和电量必须(bx)平衡；2.电极电势必须都用还原电势，计算电池电动势时

11、用右边正极的还原电势减去左边负极的还原电势。若计算得到的E值是正值，则该电池是自发发电，若计算得到的E值为负值，则所写电池为非自发电池；3.要写明反应温度、各电极的的物态和溶液中各离子的活度（气体要注明压力）等，因为电极电势与这些因素有关。共三十二页（二）、从电池的总反应直接(zhji)用能斯特方程计算电池电动势根据(gnj)Nernst 公式计算：电池反应： Zn(s) + Cu2+（a Cu2+ ） = Cu（s）+ Zn2+（a Zn2+ ）共三十二页共三十二页 若将电池反应(fnyng)写成一般式：aA + bB gG + hH，则计算电池电动势的能斯特方程为: E = E反应物和生成

12、物活度的处理方法与电极的能斯特方程(fngchng)的处理方法相同。共三十二页【例】写出下述电池的电极(dinj)和电池反应，并计算298K时电池的电动势。设H2（g）可看作理想气体。(-)Pt, H2(91.19KPa) | H+ (aH+ = 0.01) | Cu2+(aCu2+=0.10) | Cu(s)(+)共三十二页(h) 2Ce4+ (aq) + 2Br - (aq) = 2Ce3+ (aq) + Br2 (l)(g) Cr2O72-(aq) + 14H+ + 6Cl- = 2Cr3+ (aq) + 7H2O (l) + 3Cl2(g)(f) Sn4+ (aq) + 2Fe2+ (aq) =Sn2+ (aq) + Fe3+ (aq)(e) Zn(s) + Sn2+ (aq) =Zn2+ (aq) + Sn(s)(d) Zn(s) + Mg2+ (aq)=Mg (s) + Zn2+ (aq)(c) Sn4+ (aq) + 2I- =Sn2+ (aq) + I2 (s)(b) Fe(s) + Sn2+ (aq) =Sn(s) + Fe2+ (aq)(a) Fe(s) + Zn2+ (aq) =Fe2+ (aq) + Zn(s)Exercise应用能斯特方程下面反应对应(duyng)的电池电动势的表示式共三十二页内容摘要平衡体系(tx)的电