8电化学2012-3.pdf

§8.8 电化学平衡 本节讨论有电功时的化学平衡， 即化学反应在一 个特定的装置( 电化学反应器)— 电池中进行， 我们介 绍电池中进行的化学反应。 本节研究对象是电池。 一个反应可以在普通反应器中进行， 也可以在电 池中进行。一个反应是否做电功是反应的不同途径， 即不同途径的功和热有可能不同。烧杯中：Zn放在含 有Cu2+的溶液中，Zn希望失去两个电子， 而Cu+2希 望得到两个电子， 于是： Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu 但没有电功 要将上述反应做成电池， Zn和Cu2+ 不能直接接触 一般来讲只有氧化还原反应才可能在电池中发生。 电能与化学能的转化 Δ G ≤−W ( 可逆）（不可逆） r m f −Δ G W zFE (电动势） r m f ,R −Δ G W zFU (端电压) r m f ,IR 一、可逆电池的特征 e A 1、什么是可逆电池？ e (−)Zn I Cu(+) 以Cu--Zn 电池为例 盐桥 自发放电过程： 阳极(-)：Zn-2e- → Zn2+ 2+ Zn Cu2+ 2+ - 阴极(+)：Cu +2e → Cu CuSO (aq) ZnSO (aq) 4 4 电池反应：Zn + Cu2+→Zn2+ + Cu 电子自发从Zn 电极经负载流向Cu 电极，或电 流自发从Cu 电极经负载流向Zn 电极，电池作电功。 充电过程： - 2+ 阳极： Cu -2e → Cu 2+ - 阴极：Zn +2e → Zn 电解池反应：Zn2++Cu → Zn+Cu2+ 在外电场作用下电子从Zn 电极经电解池流向Cu 电极，或电流从Cu 电极经电解池流向Zn 电极，外电源 耗电功。 可逆电池的特征： 电池(极)反应为电化学反应 , 且两电极反应 在特殊装置中分开进行，充放电过程电池反应可逆 在 I → 0 的情况下进行，电池过程能量可逆，即充电 过程，环境耗最小电功，放电过程，体系作最大电功。 经一充放电循环，电池（体系）状态和能量复原 电池实现双复原。 无不可逆扩散液接电势存在 不满足以上条件的为不可逆电池, 如Cu，Zn棒插入 HCl溶液中。 2、为什么要研究可逆电池？ 恒T，P下的可逆电池，由热力学第二定律 Δ G −W −ZEF W