09章_可逆电池的电动势及其应用revised概论.ppt

第九章 可逆电池的电动势及其应用 §9.1 可逆电池和可逆电极 电化学与热力学的联系 §9.2 电动势的测定 对消法测电动势的实验装置 §9.3 可逆电池的书写方法及电动势的取号 从化学反应设计电池(1) 从化学反应设计电池(2) §9.4 可逆电池的热力学 §9.5 电动势产生的机理 总电动势 E 与 Ec ，Ej 的关系 §9.6 电极电势和电池的电动势 氢标还原电极电势 电极电势计算通式 电极电势计算通式 §9.7 电动势测定的应用 pH的测定 H2O的电势-pH图 铁的各种电势-pH图 铁的各种电势-pH图 铁-H2O的电势-pH图 *细胞膜与膜电势 电极与溶液间的电势差 正确断路 因两者的斜率相同，仅是截距不同，所以是一组平行线，平行线之间的距离就是该燃料电池的电动势，其值与pH无关。 将氧电极和氢电极的电势pH图画在同一张图上，就得到了H2O的电势-pH图。 显然，当H2和O2的压力都等于标准压力时，该燃料电池的电动势均为1.229V。 所以总的反应是氧气还原生成水，氢气氧化成氢离子。 从电势-pH图上还可以看出： 氧电极的电势高，氢电极的电势低。只有氧电极做正极，氢电极做负极，这样组成的电池才是自发电池。 显然，氧气和氢气压力越高，组成的电池电动势越大，反应趋势也越大。 φ(Ox|Red)/V Ⅰ Ⅱ 在(b)线上发生的反应为 在(a)线上发生的反应为 系统发生的反应为 电池的电动势为 都用还原电极电势 该反应不是氧化还原反应，只与溶液pH有关，所以在电势-pH图上是一组垂直于横坐标的垂线。如(A)垂线 从热力学求得 Fe2O3(s)+6H+→2Fe3++3H2O 随着三价铁离子浓度的不同，pH值也会不同 pH值越小，三价铁的浓度越大 设三价铁的活度为10-6，则pH=1.37 在(A)线的左侧是三价铁离子的稳定区，右侧是三氧化二铁的稳定区。 Fe3++e - →Fe2+ 该反应是氧化还原反应，但与溶液的pH值无关 在图上是一组平行于pH轴的水平线，如(B)线 三价铁离子活度越大，电极电势越高 设a(Fe2+)=a(Fe3+) (B)线以上是三价铁离子稳定区，(B)线以下是二价铁离子的稳定区。 Fe2++2e - →Fe(s) 该反应是氧化还原反应，但与溶液的pH值无关 在电势-pH图上也是一组平行于pH轴的水平线。如(C)线。 二价铁离子浓度增大，电极电势也增大 设 a(Fe2+)=10-6 (C)线以上是二价铁的稳定区，以下是金属铁的稳定区。 3. Fe2O3与Fe2+ Fe2O3+6H++2e - →2Fe2++3H2O a(Fe2+)=10-6 该反应既是氧化还原反应，又与pH值有关，所以在图上是一组斜线 斜线截距是它的标准电极电势，为1.083 V 斜线的斜率随着铁离子浓度不同而不同。 斜线左下方是二价铁离子稳定区，右上方是三氧化二铁的稳定区。 设二价铁离子的活度为10-6，则斜率为-0.117。显然，在不同pH条件下有不同的电极电势值。 将铁与水的各种电势-pH图合在一起，对讨论铁的防腐有一定的指导意义。 AgCl/Ag电极 AgCl/Ag电极属于金属-金属难溶盐-阴离子电极。制作简单，但价格较高。电极是在Ag丝上镀上一层纯Ag后，再镀上一薄层AgCl制作而成。AgCl/Ag电极插入一定浓度（3.5M或饱和）的 KCl 溶液中构成。 同甘汞电极相同，只是将甘汞电极内管中的（Hg,Hg2Cl2 + 饱和KCl）溶液换成涂有AgCl的银丝。AgCl/Ag电极结构如图4所示。 图4??AgCl/Ag电极结构 此电极对温度变化不敏感。可以在800C以上使用。 电池反应分别为 电池电动势的计算 电池电动势的计算 电池电动势计算通式 净反应 电池电动势的计算 计算方法1： 注意事项 电池电动势的计算 1。电极反应和电池反应都必须物量和电荷量平衡 2。电极电势都必须用还原电极电势，电动势等于正极的还原电极电势减去负极的还原电极电势 3。要注明反应温度，不注明是指298 K 要注明电极的物态，气体要注明压力，溶液要注明浓度 净反应: 两种方法结果相同 电池电动势的计算 计算方法2： 求电解质溶液的平均活度因子 求难溶盐的活度积 pH 的测定 *电势—pH 图及其应用 *细胞膜与膜电势 *离子选择