9章可逆原电池2资料.pptxVIP

第九章? 可逆原电池 非电化学反应通常伴随着反应的热效应，并不涉及电能，而电化学所讨论的过程是在消耗电能的情况下进行的反应或通过化学能给出电能。因此，“电化学”必须回答下列问题：在电池中发生的化学反应究竟能提供多少能量？或相反，用多少能量才能引起一定量的化学反应？显然，与电化学反应有关的能量的变化在平衡的条件下必须遵守热力学有关定律。 本章重点讨论上述与电化学有关的平衡问题，即用化学热力学的观点讨论电极反应的可逆行为，主要内容包括可逆电池、电极电势、可逆电池电动势和电动势与热力学 函数之间的关系等。本章的内容：第一节? 可逆原电池电动势第二节? 可逆原电池热力学第三节? 可逆电极电势第四节 浓差电池和液体接界电势第五节 元素电势图和电势-pH图第六节? 化学电源简介第七节 固体电解质简介如：铅蓄电池放电(原电池作用)和充电(电解池作用)过程正是互为逆反应 放电PbO2+Pb+2H2SO4 ?2PbSO4+2H2O 充电第一节? 可逆原电池电动势1.1? 可逆电池和不可逆电池可逆电池必须具备的条件是：(1) 电池反应必须可逆电池起原电池作用所进行的反应恰是起电解池作用所进行反应的逆反应，这就是说电池反应可向正、逆两个方向进行。Cu片 Zn片多孔隔膜硫酸水溶液金属铜和锌片同时插入硫酸水溶液所组成的电池是否可逆？① 当外加电动势E外稍小于电池的电动势E时，则该电池起原电池作用，反应如下： 负极(锌极)? Zn-2e→Zn2+ 正极(铜极)? 2H++2e→H2———————————————————————————— 电池总反应Zn+2H+＝Zn2++H2② 当E外稍大于E时，则起电解池作用，其反应是： 阴极(锌极) ?2H++2e→H2 阳极(铜极) ?Cu-2e→Cu2+———————————————————————————— 电池总反应2H++Cu＝Cu2++H2发生的电池反应不同，则电池经放电、充电一个循环之后，电池中作用物质的变化不可能恢复到原来状态。上述电池不具备可逆电池的条件。(2) 可逆电池在放电或充电时，电池通过的电流必须为无限小 电池反应始终在接近平衡状态下进行，即放电过程中所作的最大电功恰能与充电过程中所消耗的最小电功相互抵消，从而使体系和环境都能恢复到原来状态，或者说能量的转移也是可逆的。 只有同时具备上述两个“必须”的电池才是可逆电池1.2? 原电池的表示法(或称符号)为书写方便和便于文献记载，常采用简单的符号表示原电池整体结构。通常规定：① 用竖线“｜”表示各相间产生电势差的界面② 将原电池中进行氧化反应的电极(负极)写在左边，进行还 原反应的电极(正极)写在右边，电解质溶液置于两极之间。③ 要注明温度和压强(如不注明，则认为是298.15K和101325 Pa)。同时还要注明电极本性、组成及物态；对于气体电 极要标明分压(还应加上导体)；所用的电解质溶液要注明 活度(或浓度)。④ 如果有盐桥装置则溶液与溶液之间的界面用双竖线“‖”表示⑤ 气体电极和氧化还原电极要写出导电的电极，通常是铂电极。Zn -+ CuZnSO4(1mol?kg-1)CuSO4(1mol?kg-1)多孔隔膜图2.2铜锌电池例如：根据以上惯例，则图2.2所示的原电池装置便可简写成：?－)Zn(s)｜ZnSO2(a1)‖CuSO2(a2)｜Cu(s)(+或?????? －)Zn(s)｜Zn2+(aZn2+)‖Cu2+(aCu2+)｜Cu(s)(+如何由原电池表示符号写出其化学反应式？ 应先分别写出左边电极(负极)所进行的氧化反应和右边电 极(正极)所进行的还原反应，然后相加即得原电池反应。例2.1?写出下列原电池的电池反应： －) Pt,H2(101325Pa)｜HCl(a＝1)｜AgCl(s),Ag(s)(+解：左边(负极)? ?H2(101325Pa)→2H+(aH+＝1)+2e 右边(正极)?? 2AgCl(s)+2e→2Ag(s)+2Cl-(aCl-＝1)? 电池反应H2(101325Pa)+2AgCl(s)＝2Ag(s) +2HCl(a＝1)如何根据化学反应设计原电池？先找出化学反应被氧化的物质作为原电池的负极，被还原的物质作为原电池的正极，然后按上述惯例写出原电池符号。例2.2?将下列化学反应设计成原电池： Zn(s)+CuSO2(a1)→Zn SO2(a2)+Cu(s) 解：在所给的化学反应中，Zn(s)被氧化，为原电池的负极： Zn(s)→Zn2+(aZn2+)+2e。而Cu2+被还原，即为原电池的正 极，所以原电池符号如下： －)Zn(s)｜Zn2+(aZn2+)‖Cu2+(acu2+)｜Cu(s)(+ 或 －)Zn(s)｜ZnS