06电化学全解.ppt

第七章　电化学 2. 电解质溶液和Faraday定律 7.6 原电池热力学 1.电极电势 7.8 可逆电极的类型 1.第一类电极及其反应 2.第二类电极及其反应 3.第三类电极及其反应 7.9 原电池设计举例 对于等温化学反应 ——电动势的温度系数 2. 由 计算?rSm 3. 由E和 计算 ?rHm 电池反应不吸热也不放热 反应从环境吸热 反应向环境放热 可逆电池反应热效应： 4. Qr,m的计算 设某电池反应：eE + dD = gG + hH 等温方程 可逆电池中 —— Nernst 方程 注 意 (1)电池反应中，纯固体或纯液体 aB=1 (2)理想气体 实际气体 5. 能斯特方程 25oC时 电动势产生的机理 原电池电动势： I→0（无电流通过）时两极间的电势差，即为原电池的电动势，用E表示。 E具体包括三部分： (1) ??2、??4电极与电解质溶液界面间的电势差 ——金属接触电势 (2) ??1电极与导线间电势差 ——液体接界电势 (3) ??3电解质溶液接界面电势差 7.7 电极电势和液体接界电势 如原电池 Cu | Zn | Zn2+(a1)┊Cu2+(a2) | Cu ??1 ??2 ??3 ??4 E = ??1 + ??2 + ??3 + ??4 金属接触电势：金属相互接触时，由于两金属电子的表面逸出功不同，因而在接触面上产生电势差。 液体接界电势（扩散电势）：两种不同的电解质溶液（或同一种电解质而浓度不同）的接触面上产生的微小电势差。 液接电势的消除：使用盐桥。盐桥中阴、阳离子的迁移速率相差不多，减小液体接界电势至接近于零。 用作盐桥的电解质主要有：KCl、NH4NO3、KNO3等。 电动势的产生 原电池 Cu | Zn | Zn2+(a1)┊Cu2+(a2) | Cu E = ??1 + ??2 + ??3 + ??4 ? ??2 + ??4 ??1 ??2 ??3 ??4 规定 标准氢电极 用镀铂黑的金属铂导电 (1)标准氢电极 （-） （+） 阳极，氧化 阴极，还原 以标准氢电极为阳极，待测电极为阴极，因为E?(H+|H2)为零，所测电动势即为待测电极的还原电极电势E(电极)。若待测电极的各组分均处在标准态，其电极电势为标准电极电势E?(电极)。 (2)还原电极电势E(Ox|Red) 氧化态+ze-→还原态 a(Ox) + ze- →a(Red) ——电极反应Nernst方程。 (3)电极电势计算通式 （-） （+） 阳极，氧化 阴极，还原 电池 净反应: 方法Ⅰ 2.电池电动势的计算 方法Ⅱ 两种方法，结果相同 例1 298.15K，求电池电动势E。 解 查表 电池反应 设 例2 25℃，b(HCl)=0.1kg·mol-1，求E。 Pt|H2(g,100kPa)|HCl(b)|AgCl(s)|Ag 解：阳极反应 1/2H2(g,100kPa)=H+(b)+e- 阴极反应 AgCl(s)+e-=Ag+Cl-(b) 电池反应 1/2H2(g,100kPa) +AgCl(s) = Ag+H+(b) +Cl-(b) 查表：E?{AgCl(s)|Ag}=0.2221V；?±=0.796 E=0.3521V 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-还原电极 1、第一类电极 2、第二类电极 3、第三类电极 Na+(a+)|Na(Hg)(a) Na+(a+)+nHg+e- →Na(Hg)n(a) 电极 电极反应 Mz+(a+)|M(s) Mz+(a+)+ze- →M(s) H+ (a+)|H2(p),Pt 2H+(a+)+2e- →H2(p) OH-(a-)|H2(p),Pt 2H2O+2e- →H2(p)+2OH-(a-) H+(a+)|O2(p),Pt O2(p)+4H+(a+)+4e- →2H2O OH-(a-)|O2(p),Pt O2(p)+2H2O+4e- →4OH-(a-) Cl- (a-)|Cl2(p),Pt Cl2(p)+2e- →2Cl-(a-) 电极 电极反应 Cl-(a-)|AgCl(s)|Ag(s) AgCl(s)+e- →Ag(s)+Cl-(a-) OH-(a-)|Ag2O|Ag(s) Ag