可逆电池的电动势及其应用精

1可逆电池的电动势及其应用精可逆电池及可逆电极∵定T、p、可逆－＝zFE∴－＝①定T、p、＝－最大功电能与化学能转换极限②、电学性质、、etc反应的热力学性质可逆E第1页/共41页可逆电池电极反应可逆能量转换可逆电池可在接近平衡状态下工作可逆电极类型第一类电极金属电极气体电极第二类电极金属－难溶盐电极金属－难溶氧化物电极第三类电极氧化－还原电极 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 氢电极甘汞电极醌氢醌电极第2页/共41页P580图（a）H22H＋氢电极(－):Ag∕AgCl电极:(+)电池反应:++2e→AgCl－+AgCl+e→2AgClH2电解池Ag+2HCl原电池电解池2H＋+2eH2→AgCl－+→AgCl+e原电池P580图（b）电极反应可逆？《大学化学》1993年No.7，P46第3页/共41页构成：含该金属离子溶液金属┃示例：Cu2+Cu┃Zn2+Zn┃反应：Mz++zeM金属电极：气体电极：构成：示例：反应：含该气体离子溶液气体┃┃惰性电极H+H2┃┃PtOH－O2┃┃Pt2H＋+2eH2→4OH－+4eO2→2H2O+()标准氢电极(a=1)()(a)(a)(a)(a=1)(a)(p)(p)(a)第4页/共41页标准氢电极第5页/共41页构成：同阴离子易溶盐溶液金属难溶盐┃示例：Cl－(a)Hg2Cl2(s)┃反应：+2e金属－难溶盐电极：构成：示例：反应：含┃┃金属OH－2OH－(a)2e+金属┃Hg(l)┃甘汞电极Hg2Cl2(s)2Hg(l)+2Cl－(a)金属－难溶氧化物电极：H+溶液或金属难溶氧化物OH－(a)HgO(s)┃Hg(l)┃HgO(s)+2H2O+Hg(l)第6页/共41页第7页/共41页构成：示例：反应：氧化态┃惰性电极2e氧化－还原电极：Sn4+、Pt┃+(a1)、还原态(a2)Sn2+(a1)(a2)Sn4+(a1)Sn2+(a2)Q·H2QPt┃H＋┃醌氢醌电极QH2Q2e+2H++第8页/共41页工作电池RPABENEx检流计坡根多夫对消法测定原电池电动势原理图Ex=IRAC’C’I=CEx=IRAC’电动势的测定第9页/共41页工作电源电位计检流计标准电池待测电池第10页/共41页标准电池结构图电池反应：(－)Cd(Hg)→Cd2++Hg(l)+2e-(+)Hg2SO4(s)+2e-→2Hg(l)+SO42－净反应：Hg2SO4(s)+Cd(Hg)(a)+8/3H2O→CdSO4·8/3H2O(s)+Hg(l)第11页/共41页标准电池电动势与温度的关系ET/V=1.01845－×10－5(T/K－293.15)－9.5×10－7(T/K－293.15)2+1×10－8(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(T/K－293.15)4}×10－6我国在1975年提出的 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 为：通常要把标准电池恒温、恒湿存放，使电动势稳定。第12页/共41页可逆电池的书写 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ②用单实垂线“│”表示不同相界面之间的接界面,若原电池中包括①将构成原电池的物质按它们相互接触的顺序依次写出,写出时应保证负极在左;正极在右(即保证电池反应的吉布斯自由能变为正值),同时注明物质的聚集状态、T、P及溶液组成等;③气体不能直接作为传输电子的电极,必须附在惰性电极如:铂、石两种溶液,用双垂线“‖”表示已加入盐桥,两液体接界电势已消除后的液体之间的接界;墨等上,通常在电池图示中标出。第13页/共41页Pt(s)H2(p)HCl(m)AgCl(s)Ag(s)││││电池反应:H2(g)＋AgCl(s)H＋(m)＋Cl－(m)第14页/共41页Zn(s)ZnSO4(a)CuSO4(a’)Cu(s)│‖│电池反应:Cu2＋(a’)＋Zn(s)Zn2＋(a)＋Cu(s)第15页/共41页可逆电池热力学1.可逆电池电动势E与参加反应各组分活度的关系能斯特方程ΔrGm设一电池总反应:0＝热力学等温方程式:＝＋RTln∵＝ΔrGmzFE－＝zF－∴E＝－ln能斯特方程强度性质，与方程式写法无关浓度对E的影响标准电池电动势第16页/共41页1920NoblePrizeGermany1864/06/25~1941/11/18StudiesonthermodynamicsWaltherH.Nernst第17页/共41页由标准电动势求反应的平衡常数2．∵＝－RTln∴＝ln＝zF－标准态平衡态3.从电池电动势E及其温度系数求反应的ΔrHm和ΔrSm∵ΔrGm＝－ΔrSm而zFE＝－∴＝－zF＝－ΔrSmzF＝ΔrSm第18页/共41页ΔrHm由:ΔrGm＝zF而∴＋＝－zFEzFT恒温下Qr＝TΔrSm＝zFΔrＨm＝ΔrGm＋ＴΔrＳmΔrＳm＝－zFＥ第19页/共41页可逆热(可逆放电过程)zFT由ΔrHm＝－zFE＋zFT电功zFE＝－ΔrHm＋＝恒压化学反应热＋＞0Qr＞0电功＞反应热Qr＜0＜0电功＜反应热＝0Qr＝0电功＝反应热化学能电能热化学能电能热可逆电池第20页/共41页例1V，电动势的AgBr(s)│写出电极反应及电池反应；、计算电池在25℃时的若上述电池的HBr溶液的浓度为m＝2.0mol·kg－1，25℃①②③Ａg(s)│HＢr(a±＝1)│H2(g,)Pt│温度系数为∶＝－5.0×10－4V·Ｋ－1、；V，求溶液中HBr的活度因子。第21页/共41页例2已知氢－氧燃料电池:V，＝常数，求在10℃时上述电池的电动势为若干?H2O(l)H2(g,)+的反应为∶O2(g,)│NaOH(aq)│H2(g,)Pt│O2(g,)│Pt－285.83kJ·mol－1。假设在0℃～25℃范围内为第22页/共41页例3＝－1.97×105+56.90T(J)已知某电池反应为∶Hg(l)求反应的求25℃时在电池短路的情况下，每放电1F时与环境交换的热。(T)、(T)、ΔrCP；求电池在25℃的标准电动势；求25℃时电池可逆放电1F时与环境交换的热；①②③④H2O(l)+HgO(s)H2(g,)+第23页/共41页电动势产生的机理1.电动势的产生EΔφ(接触)Δφ＇Δφ＇Δφ(液接)Cu(s)Zn(s)ZnSO4(m1)CuSO4(m2)││(阳)(阴)││Cu(s)＋＝Δφ(接触)Δφ＇(阳)＋Δφ(液接)＋Δφ＇(阴)第24页/共41页Δφ(液接界)Δφ(液接界)盐桥E＋＝Δφ(接触)Δφ＇(阳)＋Δφ＇(阴)＝Δφ(阳)＋Δφ(阴)绝对电极电势第25页/共41页电极电势和电池电动势标准氢电极和标准电极电势1．│Pt(s)│[a＝1]H＋H＋标准氢电极:标准氢电极给定电极‖E＝φCuSO4φ(铜电极)＝VCu(s)││Pt(s)│[a＝1]H＋H＋‖[a＝1]Cu2+标准氢电极：φ＝0H2(g,)H2(g,)第26页/共41页注意:①φ实为一电池电动势H＋[a＝1]＋Cu(s)2H＋[a＝1]Cu2+ΔrGmφ(铜电极)Cu2＋＋还原态②φ为还原电极电势氧化态＋ze电极符号：氧化态│还原态反应：φ(Zn2+│Zn)ZnSO4Zn(s)││Pt(s)│[a＝1]H＋H＋‖[a＝1]Zn2+＞0H＋[a＝1]＋Zn(s)2H＋Zn2＋＋[a＝1]Zn2+ΔrGm+－VE=H2()H2(g,)H2()e第27页/共41页当给定电极所包含的各物质处于标准态时③标准电极电势φ但④φ、均为体系强度性质，其值代表着物质得失电子的能力大小，不具有加合性。z具有加合性。⑤E与φE＝ΔΦ(阴)＋ΔΦ(阳)∵∴E＝φ(阴)＋[－φ(阳)]E＝φ(阴)－φ(阳)＝即E＝φ＋－φ_－(阴)(阳)＝－zφ、仅对原电池对电化学装置第28页/共41页已知(Fe2＋│Fe)(Fe3＋│Fe)(Fe3＋,Fe2＋│Pt)求＝?第29页/共41页φ(电极)＝f(a)⑥能斯特方程lnE＝－CuSO4Cu(s)││Pt(s)│[a＝1]H＋H＋‖[a＝1]Cu2+H＋[a＝1]＋Cu(s)2H＋[a＝1]Cu2+Cu2＋＋∵p(H2)＝H＋a＝1∴φ(Cu2＋│Cu)(Cu2＋│Cu)＝－ln设电极反应:氧化态＋ze还原态φ＝ln－H2(g,)H2()第30页/共41页2.原电池的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ①应物和产物的种类,先确定一个电极,再由该电极的电极反应与电池电池反应中若有关元素的氧化态在反应前后有变化，则发生氧化反应的元素作阳极，发生还原作用的元素作阴极②电池反应中各有关元素的氧化态在反应前后无变化,应根据反反应之差确定另一个电极设计原则：第31页/共41页例Pb(s)＋HgO(s)Hg(l)PbO(s)＋H＋OH－＋＋CuCu2＋2Cu＋3H2(g)＋Au2O3(s)2Au(s)3H2O(l)＋Ag＋I－AgI(s)＋H2O(l)第32页/共41页电动势测定的应用与有电池反应有关的热力学量的计算1．电解质溶液活度系数γ±的测定2．电池:Pt(s)│H2(g,)│HCl(m)│AgCl(s)│Ag(s)E＝－ln＝－lnE＝－lnγ±第33页/共41页3.实验测定E＋＝－ln作(E＋ln)～图电池:Pt(s)│H2(g,)│HCl(稀)│AgCl(s)│Ag(s)第34页/共41页测定溶液的PH值4．(1)醌氢醌电极电极反应:C6H4O2[Q]＋2H＋＋2eC6H4(OH)2[H2Q]醌与氢醌的等分子复合物φ(Q│H2Q)＝(Q│H2Q)－pH25℃、醌氢醌电极pH=x溶液甘汞电极│‖pH＝注：①醌氢醌电极pH=x溶液│‖甘汞电极②不能用于pH＞8.5的碱性溶液、含氧化剂及还原剂溶液及含氨、胺或蛋白质的溶液中高浓度的盐溶液、第35页/共41页(2)pH计使用时需用标准溶液标定pH＝25℃与电极材质有关，电位滴定5．析离子的浓度随着滴定液的加入而变滴定液与被 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 的离子反应，被分化，在接近滴定终点时，加入少量滴定液将引起被测离子浓度极大改变，造成电极电势突变，以指示滴定终点原理：第36页/共41页主要内容：产生机理电池构造、书写方法及热力学可逆含义；可逆接触电势液接界电势电极电势标准电极电势电极电势与活度关系对消法原理参比电极应用测定可逆电池电动势电极类型与有电池反应有关的热力学量的计算测定溶液的PH值电位滴定电解质溶液活度系数γ±的测定实验测定第37页/共41页例1：25℃时，(AgCl│Ag，Cl－1)＝0.222VV，＝－4.2×10－4V·K－1②求0.555kg·mol－1ZnCl2溶液的平均活度系数；③求在可逆电池中完成上述反应和在恒压下于反应器中完Zn(s)│ZnCl2(0.555kg·mol－1)│AgCl(s)│Ag(s)电池(Zn2+│Zn)＝－0.7630V①写出电池反应，并求该反应的平衡常数；成上述反应，过程所吸收的热各为多少？第38页/共41页例2：已知25℃时，(Ag+│Ag)＝0.7994VAgBr在纯水中的溶度积Ｋsp＝4.86×10－11计算25℃时∶(AgBr，s)(AgBr│Ag,Br－)(Br－│Br2)＝1.065V及第39页/共41页例3：已知25℃时，(Pb2+SO42－(aSO42－＝1)PbSO4(s)Pb2+(aPb2+＝1)+下面反应对应电池的＝－0.2328V计算∶Ksp(PbSO4)(PbSO4,SO42－│Pb)PbSO4mol·kg－1的MgSO4溶液中的溶解度第40页/共41页