对电池 CuZnZnSO4(aq)CuSO4(aq)Cu.pptVIP

1. 电极-溶液界面电势差的形成 3. 液体接界电势和盐桥 电动势的值 * 对电池 Cu│Zn│ZnSO4(aq)┊CuSO4(aq)│Cu E=Δφ(Cu/Zn) +Δφ(Zn/Zn2+) +Δφ(Zn2+/Cu2+) + Δφ(Cu2+/Cu) 电动势是各相界面电势差的代数和 §3 电动势产生的机理 - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + Zn Cu ZnSO4 CuSO4 Zn++ Cu++ 多孔隔板 Cu’ Cu’’ 负载 　 如将铜片放入水中,晶格中的铜离子将与水分子发生水合作用,以致使铜离子进入液相,过程为 Cu ? Cu2++2e 溶液因有铜离子而带正电荷。 铜片上因失去正离子,有剩余自由电子而带负电荷. 在固液界面处,因正负电荷相互吸引而形成双电层,称为紧密层(contact double later),厚度约数? ,其外有扩散层(diffused double layer),厚度可达100 ?. - - - - - - - - - - - - - - - - 金属 + + + + + + + + + + + + + + + + 紧密层 扩散层 固液界面的双电层 金属插入溶液中所产生的电势差?由下式计算: ? = ?紧密层 + ?扩散层 若铜片插入CuSO4溶液中,因为溶液里本来就有铜离子存在,故铜电极与溶液中的Cu2+间有下列 平衡: Cu = Cu2+ + 2e 金属片上所带的电荷将由上述反应平衡移动的方向而定.金属片可能带负电荷,也可能带正电荷，这将取决于体系的温度， 离子的浓度和金属的特性等等。如当溶液中Cu2+离子浓度很大时,反应向左边移动，铜片可能带正电荷；反之，铜片可能带负电荷。 2. 金属接触电势 Zn Cu Zn棒中的电子 Cu棒中的电子 + - 两种金属如铜与锌接触时，各自的电子有逸出的倾向，但不同金属的电子逸出功不同，而会形成接触电势。 　　锌较易失去电子，铜较难失去电子,因而在锌棒与铜棒的界面处，锌棒因失去较多的电子而带正电，铜棒因获得较多的电子而带负电, 故?(Zn)?(Cu)，在金属界面处，产生电动势。 金属界面的接触电势因材料的不同而不同,对同种材料,此电势一般随温度的升高而升高: E = f(t) + - 根据上述原理,两种不同材料焊接在一起,一端保持在高温T1,另一端保持为低温T2,将其连成电路时,有热电势产生,此为温差电现象之一,称为塞贝克(Seebeek)效应. 热电偶是利用Seebeek效应制成的温度计,是最常用的测温手段. 将多对热电偶串联起来便形成热电堆,用它可感测极其微小的温差变化,可达1/1,000,000K. 　　液体接界处会因不同离子的迁移速率不一样而产生电动势, 此电势称为液接电势(liqiud potentail or diffusion potentail) HCl (C1) HCl (C2) H+离子 Cl-离子 　　当两种不同浓度的HCl形成界面时，HCl将从浓的一方向稀的一方扩散，因H+的运动速率较快,Cl-的速率较慢，于是在液体接界处,浓度低的右方H+过剩，浓度高的左方Cl-过剩，因而产生液接电势。液接电势会使H+的扩散速率减慢，使Cl-的扩散速率加快，最后达到稳态，液接电势将保持稳定。 + - 选择盐桥的原则： （1）正、负离子的迁移速率相近； （2）不和相接触的电解质溶液发生反应； （3）浓度高。 通常采用盐桥减小液接电势。 CuSO4 ZnSO4 K+ Cl- K+ Cl- 　　常用饱和KCl盐桥，因其浓度较大，故在液体接界处发生迁移的主要为迁移数相近的K+与Cl-，盐桥只能降低液接电势，但不能完全消除液接电势。 　　当有Ag+参与电化学反应时盐桥可采用KNO3或NH4NO3作为电解质。 - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + Zn Cu ZnSO4 CuSO4 Zn++ Cu++ 多孔隔板 Cu’ Cu’’ 负载 丹尼尔电池示意图 丹尼尔电池的电动势由金属电极电势,金属接界电势和液接电势组成. E=?(Cu’’)-?(Cu’)= ?(Cu)-?(Cu’) = ?(Cu)-?(Cu’)+?(ZnSO4,aq) -?(ZnSO4,aq)+ ?(CuSO4,aq) -?(Cu