電化學基礎第四講

1、平衡(pnghng)體系的電化學（三）第四講共三十二頁A.可逆電池(dinch)式的書寫(-)Zn(s) | ZnNO3(1M) | CuNO3(1M) | Cu(s)(+)共三十二頁(-) Pt,H2(g) | HCl (1M) | Cu2+(1M) | Cu(s)(+)Zn(s) |Zn2+(1M) | | HCl (1M) | H2(g) ABAB錯在哪里(n li)？共三十二頁Pt|Fe2+(0.10 M),Fe3+(0.20 M)|Ag+(1.0 M)|Ag(s)共三十二頁Pt, H2 (g,1 atm)|H+(x M)|H+(1.0 M)|H2(g,1 atm),Pt(s)共三十二

2、頁Ag|Ag+(satd AgI)|Ag+(0.10 M)|Ag(s)共三十二頁Ag|AgNO3(0.001M)|KCl（1.0 M)|Ag(s）+AgCl（s）共三十二頁Pt,H2(g, 1atm)|H+(a = 1)共三十二頁書寫規(guī)定： （1）負極左，正極右； （2）“”表物質(wzh)之間相界面； （3）“”表鹽橋，左右為負、正極； （4）溶液注明濃度，氣體注明分壓； （5）有些有惰性電極，亦要注明。共三十二頁B.由電池式書寫電池反應(fnyng)或電極反應(fnyng)寫出下列電池中各電極(dinj)上的反應和電池反應1.Pt,H2(pH2) | HCl (a) | Cl2 (pCl2

3、),Pt2.Pt, H2(pH2 ) | H+(aH+) | Ag+(aAg+) | Ag(s)3.Ag(s) + AgI(s) | I-(aI-) | Cl-(aCl-) | AgCl(s) + Ag(s)4.Pb(s) + PbSO4(s) | SO42-(aSO42-) | Cu2+(aCu2+) | Cu(s)5.Pt | Fe3+(a1), Fe2+(a2) | Ag+(aAg+) | Ag(s)共三十二頁書寫原則：1.確定正負極反應物2.正極還原反應(fnyng)，負極氧化反應(fnyng)3.正負極反應相加和即為電池反應共三十二頁C.由化學反應式設計(shj)電池將下面的化學反應

4、(huxu fnyng)設計成電池：1. AgCl(s) = Ag+ (aAg+) + Cl-(aCl-)2. Ag+(aAg+) + Cl-(aCl-) = AgCl(s)3. H2(pH2) + HgO(s) = Hg(l) + H2O(l)4. H2 (pH2)+ 1/2O2 (pO2)= H2O(l)5. Fe2+ (aFe2+) + Ag+(aAg+) = Fe3+ (aFe3+) + Ag(s) 共三十二頁書寫原則：1.將發(fā)生氧化反應的物質組成電極放在電池左邊作為 負極2.將發(fā)生還原反應物質放在右邊(yu bian)作為正極3.寫出設計好的電池的電極反應和電池反應，以核對與原來所給

5、的化學反應是否相符 共三十二頁幾種典型反應(fnyng)設計電池的方法1）置換反應：a).有氣體生成Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2 應包括 “氣體電極(dinj)” 和 “金屬-離子” 電極。 氧化: Zn 2e Zn2+ 電極：ZnZnSO4 還原: 2H+ + 2e H2 (P) 電極：Pt, H2 (P)H2SO4共三十二頁電池表達式：(-) Zn(s)ZnSO4(m1) H2SO4(m2)H2 (P), Pt(+)雙液電池通常需用鹽橋, 隔離(gl)溶液并減小液接電勢。 Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2 氧化電極(dinj)：ZnZnSO4 還原電極：Pt,H2

6、(P)H2SO4共三十二頁b.）有氧化物參與(cny) Pb(s) + HgO(s) Hg(l) + PbO(s)應含有 “金屬(jnsh)-氧化物” 電極 ）氧化: Pb(s) + 2OH 2e PbO(s) + H2O Pb+PbOOH +）還原: HgO(s) +H2O +2e Hg(l ) + 2OH Hg+HgOOH電池表達式： (-)Pb(s)+PbO(s)OH (m)HgO(s)+Hg (l )(+) （單液電池）共三十二頁2）沉淀(chndin)反應：Ag+ + I Ag I 應含有：“金屬(jnsh)-難溶鹽” 電極；可設計電極上的氧化、還原反應： I）氧化極反應： Ag +

7、 I e Ag I 則電極 ）為： Ag + Ag I I 而還原極反應式 = 總反應 氧化極反應 II)還原極反應：Ag+ + e Ag， 則電極 +）為：AgAg+共三十二頁電池(dinch)表達式：(-)Ag (s) + Ag I (s)I (m1) Ag+ (m2) Ag (s)(+)）Ag+Ag I I ； +）AgAg+共三十二頁3）中和反應(fnyng)：H+ + OH H2O 應含有 “氣體電極”I) 設還原(hun yun)反應：H+ + e H2 (P1) 電極：+) Pt, H2 (P1) H+ II) 氧化反應（利用整個反應式減去(I式）: OH + H2 (P1) e

8、 H2O (l) 電極：) Pt, H2 (P1)OH 電池表達式：(-)Pt, H2 (P1)OH (m1) H+ (m2)H2 (P1), Pt(+)共三十二頁中和反應(fnyng)：H+ + OH H2OI）設氧化反應(fnyng)：OH e O2 + H2O (l) 電極：) Pt, O2 (P1)OH II) 還原反應：H+ + O2 + e H2O 電極：+) Pt, O2 (P1) H+電池表達式：(-)Pt, O2 (P1)OH (m1) H+ (m2)O2 (P1), Pt(+)共三十二頁結論： 同一反應(fnyng)可以設計不同的電池來完成。中和反應(fnyng)：H+ +

9、 OH H2O(-)Pt, H2 (P1)OH (m1) H+ (m2)H2 (P1), Pt(+)(-)Pt, O2 (P1)OH (m1) H+ (m2)O2 (P1), Pt(+)共三十二頁4）濃差（擴散(kusn)）反應H2 (P1) H2 (P2) ( P1 P2)I)設氧化(ynghu)反應：H2 (P1) 2e 2 H+ (m) ）Pt, H2 (P1)H+II)則還原反應：2 H+ (m) + 2e H2 (P2) +）Pt, H2 (P2)H+電池表示式: (-)Pt, H2 (P1)H+ (m)H2 (P2), Pt(+)共三十二頁小結(xioji)：已知電池表達式 電池反

10、應（較易）已知電池反應 設計電池（較難） 電極和電解質溶液的選取。共三十二頁D.電池(dinch)電位的能斯特表示式電極電勢與電池(dinch)電動勢【例】電池反應： Zn(s) + Cu2+（a Cu2+ ） = Cu（s）+ Zn2+（a Zn2+ ） 右電極還原反應： Cu2+（a Cu2+ ） + 2e = Cu（s）左電極還原反應：Zn2+ （ a Zn2+ ） + 2e = Zn（s）則：E = Cu2+/Cu - Zn2+/Zn共三十二頁共三十二頁（一）、使用電極電勢計算電池電動勢時需注意：1.寫電極電勢時物量和電量必須(bx)平衡；2.電極電勢必須都用還原電勢，計算電池電動勢時

11、用右邊正極的還原電勢減去左邊負極的還原電勢。若計算得到的E值是正值，則該電池是自發(fā)發(fā)電，若計算得到的E值為負值，則所寫電池為非自發(fā)電池；3.要寫明反應溫度、各電極的的物態(tài)和溶液中各離子的活度（氣體要注明壓力）等，因為電極電勢與這些因素有關。共三十二頁（二）、從電池的總反應直接(zhji)用能斯特方程計算電池電動勢根據(gnj)Nernst 公式計算：電池反應： Zn(s) + Cu2+（a Cu2+ ） = Cu（s）+ Zn2+（a Zn2+ ）共三十二頁共三十二頁 若將電池反應(fnyng)寫成一般式：aA + bB gG + hH，則計算電池電動勢的能斯特方程為: E = E反應物和生成

12、物活度的處理方法與電極的能斯特方程(fngchng)的處理方法相同。共三十二頁【例】寫出下述電池的電極(dinj)和電池反應，并計算298K時電池的電動勢。設H2（g）可看作理想氣體。(-)Pt, H2(91.19KPa) | H+ (aH+ = 0.01) | Cu2+(aCu2+=0.10) | Cu(s)(+)共三十二頁(h) 2Ce4+ (aq) + 2Br - (aq) = 2Ce3+ (aq) + Br2 (l)(g) Cr2O72-(aq) + 14H+ + 6Cl- = 2Cr3+ (aq) + 7H2O (l) + 3Cl2(g)(f) Sn4+ (aq) + 2Fe2+ (aq) =Sn2+ (aq) + Fe3+ (aq)(e) Zn(s) + Sn2+ (aq) =Zn2+ (aq) + Sn(s)(d) Zn(s) + Mg2+ (aq)=Mg (s) + Zn2+ (aq)(c) Sn4+ (aq) + 2I- =Sn2+ (aq) + I2 (s)(b) Fe(s) + Sn2+ (aq) =Sn(s) + Fe2+ (aq)(a) Fe(s) + Zn2+ (aq) =Fe2+ (aq) + Zn(s)Exercise應用能斯特方程下面反應對應(duyng)的電池電動勢的表示式共三十二頁內容摘要平衡體系(tx)的電