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1原电池的组成和电极反应
Zn(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(aq)+Cu(s)
ΔGθ(298.15K)=-212.55kJ·mol-1?;如果将锌板与Cu2+溶液分开,采用如下的一种装置;怎么办呢?
用盐桥联接起来;原电池的组成:两个半电池,盐桥,导线
半电池反应:
锌电极:?Zn(s)?=??Zn2+(aq)+2e氧化反应
??铜电极:?Cu2+(aq)+2e=Cu(s)还原反应
总电池反应:?Cu2+(aq)+Zn(s)=Cu(s)+Zn2+(aq)
在原电池中凡发生氧化反应的称负极,锌电极为负极
凡发生还原反应的称正极,铜电极为正极
锌电极反应也称锌半电池反应铜电极反应也称铜半电池反应;2.氧化还原电对;3.原电池的图式,电极符号;思考题;1电极电势产生;标准氢电极;以标准氢电极作标准,可求出其它电极的电极电势
例如:将标准锌电极与标准氢电极相连,组成原电池
(-)Zn┃Zn2+(1mol·dm-3)‖H+(1mol·dm-3)│H2(100kPa),?Pt(+)
测得原电池的电动势为0.763V,
利用Eθ=φθ(+)-φθ(-),故锌电极电极电位为-0.763V;饱和甘汞电极在298.15K时,φ=0.2412V,可作参比电极,将参比电极与给定标准电极组成原电池,测E,从而求出给定标准电极的φθ;书的附录列出了一些电对的??。从表可看出:
(1)活泼金属的??为负,例??(Li+/Li)=-3.0401V不活泼金属的??为正,例??(F2/F-)=2.866V
(2)理论上讲在“?”下,锂电极和氟电极组成原电池的E最大,但实际由于氟使用不方便,常用Li--Ag电池等。
(3)从前面介绍的?产生可以看出?越负,电对中还原态的还原能力越强,其氧化态的氧化能力越弱;?越正,电对中还原态的还原能力越弱,其氧化态的氧化能力越强。
(4)从φ看Li的还原性大于K的,这与元素周期表中的金属活泼性顺序相反,为何?
(5)表中的电极反应均为还原反应,所以采用的是还原电势。但在有些国家采用氧化电势。对同一电对而言,还原电势与氧化电势其绝对值相等,符号相反。;原电池的电能是由ΔG引起的。
ΔG用来作电功,如果无能量损失,则?
ΔG=?W最大=-电量Q×电压E
(负号表示系统对环境作功)
=-nFE
(因为1mol电子所带电荷值为1F=96485库仑,当电池反应涉及的电子得失的化学计量数为n时,相当于有nF的电量通过原电池)
在“θ”下,???ΔGθ=?-nFEθ?????;例题;4浓度的影响和能斯特方程式;电极电势的大小与电极的性质、温度和溶液中的浓度有关
电极反应可用下面的通式表示:
a(氧化态)+ne???b(还原态)
(这实际上是+极发生的电极反应)
从热力学上可推导出浓度对φ的影响为:
(推导过程不要求);说明:
1)由公式可知:φ与φθ即电对的本性有关,还与温度和氧化态及还原态的浓度有关
2)F=96485库仑,R=8.314,若T=298.15K,再将ln换算成lg,则公式变为:;例题;例题
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