怎样将化学反应的设计成电池.ppt

§7 电动势的测量 标准电池 镉汞双组分相图 * 如何将化学反应设计成电池 （1）根据元素氧化数的变化，确定氧化-还原对(必要时可在方程式两边加同一物质）； （2）由氧化-还原对确定可逆电极，确定电解质溶液，设计成可逆电池（双液电池必须加盐桥）； （3）检查所设计电池反应是否与原反应吻合。 §6 可逆电池电动势的计算 Zn(s)+H2SO4(aq)→H2(p)+ZnSO4(aq) （1）负极发生氧化反应：(-) Zn(s) →Zn2++2e-　正极发生还原反应：(+) 2H++2e-→H2(p) （2）负极为Zn(s) |Zn2+ (a1)，电解质为ZnSO4;正极为H2(p),Pt |H+(a2)，电解质为H2SO4。按连接顺序，电池表示式为： Zn(s)|ZnSO4||H2SO4|H2(p),Pt （3）复核此电池表示式对应的电化学反应与题给完全相同。 AgCl(s)→Ag++Cl- (1)所给反应不是氧化还原反应，必须在方程式的两边加入同样的物质构成氧化还原对，可以在两边同时加入Ag(s)，(当然也可加入Cl2(p)）负极发生氧化反应：(-) Ag(s) →Ag+(a1)+e-　正极发生还原反应：(+)AgCl(s)+e-→Ag(s)+0.5Cl2(p) (2)负极为Ag(s) |Ag+ (a1)，电解质为AgNO3;正极为AgCl(s),Ag(s) |Cl- (a2)，电解质为HCl。按连接顺序，电池表示式为： Ag(s)|Ag+(a1)||HCl(a2)|AgCl(s)|Ag(s) (3)复核此电池表示式对应的电化学反应,与题给相同。 （1）若已确定反应方向，则按规定的反应方向写， 并用单箭头表示反应方向；若未确定方向，则 电极反应写成还原反应并用双箭头表示可逆。 （2）两个电极反应的电荷数应相同 （3）反应式中不要出现电池表示式中没有的物质 （但可有H2O). （4）不要轻易将离子合并成分子。 书写电极和电池反应的几条原则： 化学电池电动势的计算 基本步骤： （1）写出电池反应的方程式； （2）代入Nernst公式计算； （3）单独离子活度用平均活度代替， (双液电池的电动势不能准确计算)。 (1)单液化学电池 H2(g,p)│H2SO4(a)│PbSO4(s)│Pb H2(g) + PbSO4 (s)→2H+ + SO42- + Pb(s) (2) 双液化学电池 Zn│Zn2+‖Cu2+│Cu Zn + Cu2+ → Cu + Zn2+ 　　计算过程中a+， a-，均用两种电解质溶液各自的 a±替代，这会引入一定的误差，因此双液电池的电动势不能准确计算。 浓差电池电动势的计算 (1) 电极浓差电池 负极: H2(p1) → 2 H+ + 2e- 正极: 2 H+ + 2e- → H2(p2) H2(p1) → H2(p2) p1 p2 , E 0 p1 p2 , E 0 Pt,H2(g,p1)│HCl(aq,a)│H2(g,p2),Pt 负极: 2Cl-(a) → Cl2 (p1) + 2e- 正极: Cl2 (p2) + 2e- → 2Cl-(a) Cl2(p2) → Cl2(p1) Pt,Cl2(g,p1)│HCl(aq,a)│Cl2(g,p2),Pt p1 p2 , E 0 p1 p2 , E 0 (2) 电解质浓差电池 Ag│AgCl(s)│HCl(a1)‖HCl(a2)│AgCl(s)│Ag Cl- (a1) → Cl- (a2) 负极: Ag + Cl- (a1) → AgCl + e- 正极: AgCl + e- → Ag + Cl- (a2) 阴离子转移 Ag(s)│Ag+(a1)‖Ag+(a2)│Ag(s) Ag+ (a2) → Ag+ (a1) 负极: Ag → Ag+ (a1) + e- 正极: Ag+ (a2) + e- → Ag 阳离子转移 电能的由物质从较高活度到较低活度之间的扩散提供。 电池标准电动势 浓差电池的特点： (3) 液接电势的计算 离子在液接界面处的扩散迁移为： t+ H+(a1) →t+ H+(a2) t- Cl-(a2) →t- Cl-(a1) Pt, H2(p)│HCl(m)┊HCl(m)│H2(p), Pt (-) HCl(a1) HCl(a2) (+) - - + + - - + + - - + + - - + + H+ Cl- 电池可逆放电1mol电量时，有t+mol的H＋和t-mol的Cl-通过界面而扩散迁移。 假设 I→ 0 , 此离子迁移过程可近似作为可逆 过程处理 假设迁移数不受浓度的影响，则此过程的Gib