第9章可逆原电池概述.ppt

二、任意电极的电极电势 2、与锌电极组成电池， 锌比氢易失电 子，锌电极上实际进行了氧化反应， 为负极 1、与铜电极组成电池，铜离子比氢离子 易得电子，铜电极上进行还原反应，为 正极 任意两电极组成电池，电势高的，氧 化态获电子而发生还原反应的趋势大， 为正极；电势低的为负极。P468 电极电势的写法统一为 若电极反应均写为： M可为离子或单质， 则 该式称电极电势的Nernst方程 表9-1 例5（由电动势求 ） 例6（某氧化还原反应能否进行？即E的大小） 例7 （电极电势的计算，半电池反应的应用） 电池反应 反应能否发生？ 能自发进行 若 电动势测定的应用 二、测定电池的 及离子平均活度系数 一、测定化学反应的 三、求难溶盐的活度积 四、测定溶液的pH值 一、求化学反应的 和 例5 二、测定电池的 及离子平均活度系数 不能直接测定，而是配制一系列稀 溶液，测其不同的电动势，作电动势与 浓度关系图，用外推法求得 以单液化学电池为例 电池反应 负极 正极 298K时， 将直线外推至m=0，得截距即为E?。 根据Debye-Huckel极限公式，在稀溶 液范围内 将直线外推至m=0，得截距即为E?。 将求得的E?代入上式，由测得的不同浓度 溶液的E，可计算其离子平均活度系数 三、求难溶盐的活度积 (solubility product） 将难溶盐的溶解反应作为一个电池 反应,求AgCl的溶度积 将上述反应设计成电池反应 电池表示式 四、测定溶液的pH值 原则上可用氢电极与甘汞电极构成电 池测溶液的pH值，但氢要求很纯。常用对 氢离子有较高选择性的玻璃电极与甘汞电 极组成电池，测溶液的pH值。 298.15K时， 不同玻璃电极使用时，需先用已知pH 值的标准缓冲溶液标定出 任意温度下， 两式相减，整理得 电池分为两类：化学电池（电池总 反应中物质的变化是发生了一个化学反 应）和浓差电池（电池中物质变化的净 作用是一种物质从高浓度向低浓度变化） ９．４　浓差电池和液接电势 一、电解质浓差电池（双液浓差电池） 负极 正极 总电池反应 二、电极浓差电池（单液浓差电池） 负极 正极 总电池反应 * * 原电池是将化学能转变为电能的装置 等温等压，可逆 上式是联系热力学和电化学的桥梁 研究可逆电池电动势的意义： 为热力学问题的研究提供电化学手段和方法 利用可逆电池电动势可求得反应的各热力 学函数的变化 ◆ 第9章 　可逆原电池 可借助热力学知识计算化学能转变为 电能的理论转化量，为提高电池性能提 供依据，高能电池的研究是当前的热点 研究课题。 ◆ 负极 正极 总电池反应 如何将以下反应设计成原电池 ９．１　可逆原电池电动势 可逆电池的条件 1.电池在放电时进行的反应与充电时 进行的反应互为逆反应 2.能量的转换可逆，通过的电流无限小 3.电池在工作时所伴随发生的其它过程 也必须可逆 可逆电池 正极 电池反应 E为电池电动势，将该电池与电动势为 E′的外加电场并联 当EE′，电池放电 为原电池 负极 EE′,电池充电， 为电解池 阴极 阳极 电池反应 不可逆电池 EE′ 铜锌片插入硫酸溶液中构成的电池 EE′ 负极(阳极) 正极(阴极) 阴极(负极) 阳极(正极) 可逆电池 正极 电池反应 当EE′，电池放电 负极 EE′,电池充电 阴极 阳极 电池反应 例1：对原电池写出电极反应及电池总反应 例2：将化学反应设计成原电池 丹聂尔电池 电池电动势产生的机理 电池电动势是组成电池的各相间界 面上所产生的电动势的代数和。 一、电极与溶液界面间的电势差 把金属插入含该金属离子的溶液中， 因为金属受到溶液中极性水分子的作用 将发生水化。 水化能足以克服金属晶格中金属 离子与电子间的引力，金属离子脱离晶 格溶入液相，将电子留在电极上，使金 属表面带负电，液相带正电(Zn)。 ◆ 离子的静电吸引和离子的热运动达平 衡时，在金属-溶液相界面形成一个由紧 密层和扩散层组成的双电层 图4 水化能不足以克服金属晶格中金属 离子与电子间的引力，溶液中金属离子获 得电子，沉积在电极表面，使金属带正