电池电动势及.ppt

1、第七章 电池电动势及极化现象,一、原电池及其书写方式,7-1 原电池的电动势,1.构成,两电极,电解质溶液,盐桥,(-) 阳极 , 氧化,(+) 阴极 , 还原,2.由反应式写出原电池的符号,(1).电极反应 (氧化还原电对),（-）Zn | ZnSO4（a1）| CuSO4（a2）| Cu（+）,（-）负极 | 溶液 （a1）| 溶液 （a2）| 正极（+）,电池反应:,(2)写法规定,例:,(3).由原电池符号写出电极反应、电池反应,例:,电池反应:,注:,酸性介质中:多氧的一方加 H+,少氧的一方加 H2O 配平,碱性介质中:多氧的一方加 H2O,少氧的一方加 OH-配平,例:,二、可逆

2、电池,是可逆过程的有用功,电池必须是热力学可逆 电池才能得到可逆电池电动势 E,为了满足热力学可逆要求,须达到一下两点:,(1).电池反应可逆:充放电反应恰好相反,(2).充放电以热力学可逆方式进行,三、电池电动势及其测定,1.电池电动势,在通过电池的电流趋于零的情况下两极之间的电势差.(可由实验测定),2.补偿法测电动势原理,3.惠斯顿 (Weston) 标准电池,负极：,正极：,电池反应：,电动势稳定,随温度变化小,惠斯顿标准电池的特点：,7-2 可逆电池热力学,电池的可逆热效应:,吸 热,放 热,无热效应,二、可逆电池电动势和各物质活度关系,1.能斯特方程,注:,(1).必须是可逆电池才

3、能用上式.,(2).气体用逸度代替其分压,纯固(液)体 a = 1,平衡时:,或:,7-3 电极与电极电势,1.电极电势的产生,双电层理论:,金属放入溶液中时,金属离子有溶入溶液的趋势,溶液中的离子也有到金属上的趋势,达到平衡时净结果有两种可能:,形成双电层,双电层的电势差就是电极电势。,二、标准电极电势,1.标准氢电极,规定:,标准态:,2.标准电极电势,(1).标准电极,(2).标准电极电势的测定,测定该电池的电动势:,例:,说明 Cu2+ 比 H+ 易还原,说明 Zn2+ 比 H+ 难还原,3.还原电势,按以上规定,被测电极是以还原反应的形式表示的电极电势,通式:,电极电势的值一律以还原

4、电势为标准,不管被测电极实际是正极或负极,它反应了在该电极上发生还原反应趋势的大小.,(4).标准电极电势表的应用,三、电极电势与活度的关系,例:,即：,注:,(1).公式中氧化,还原应包括所有参加电极反应 的物质的活度,例:,(1),(2),7-4 电极电势测定的应用,一、电动势法测定电池反应的热力学数据,例1,难溶盐浓度很小，可看作理想稀溶液，认为：活度 = 浓度,将上反应设计为原电池来计算,解,电池（1）的电池反应：,电池（2）的电池反应：,例2,解,总反应：,查表：,二、离子选择电极及其应用,专用于测定溶液中某种特定离子活度的一种指示电极,1.玻璃电极,玻璃电极-甘汞电极,三、电势滴定

5、法,将反应体系与参比电极组成电池,利用滴定过程中的电势突变来代替指示剂 特别适用于氧化还原反应体系。,例：,0.6,C,四、电势-pH图,由于水溶液中的 H+ 也参与反应，所以电势 除了与溶质离子浓度有关，还与 pH 有关。,当浓度一定时，电极电势-pH成函数关系， 作图显示 。,7-5 浓差电池,电池,化学电池,浓差电池,电池反应为化学反应,浓差迁移过程,溶液浓差电池,电极浓差电池,一、溶液浓差电池,电极材料相同，分别插入不同浓度的同一电解质溶液中,（正极）高浓度,低浓度（负极）,离子,二、电极浓差电池,两电极材料相同，浓度不同，插入同一种溶液,汞齐电极浓差电池,总反应：,（负极）高浓度,低

6、浓度（正极）,Cd,三、液体接界电势及盐桥,当不同浓度的电解质溶液或不同物质的电解质溶液相接触时，由于离子扩散（运动）速度不同引起,扩散达平衡时，形成双电层，界面电势差为液接电位（不可逆电势），为了保持电池的可逆性用盐桥消除它,+ + + + + + +,| | | | | | | |,盐桥物质：,7-6 电解与极化,一、电解和分解电压,电解时需外加电压,使 Ee大于某个值时,电解才能进行.,实际分解电压: 为使电解顺利进行所需的最小电压,二、极化和超电势,1.极化,有电流通过时,电极电势偏离平衡值的现象.,2.极化曲线,电极极化时:,阴极电势的代数值变小,阳极电势的代数值变大,阳极极化曲线,3. 超电势,有电流通过时,电极电势与平衡电极电势之差,电解池,原电池,7-7 金属的腐蚀与防护,化学腐蚀,电化学腐蚀,金属腐蚀,化学电池，有电流,金属表面直接与介质中的氧化性组分发生氧化还原反应而引起的腐蚀,一、腐蚀电池,二、析氢、吸氧腐蚀,1.析氢腐蚀,酸性溶液中易发生,2.吸氧腐蚀,三、金属的电化学保护,阴极保护法:,使原来腐蚀电池中作为阳极的金属变为阴极,则该金属不会被腐蚀了.,1.牺牲阳极保护法,2.外加电流法,辅助阳极,金 属,四、金属的钝化,钝