可逆電池的電動勢及應(yīng)用a解讀課件

1、可逆電池的電動勢及應(yīng)用a解讀可逆電池的電動勢及應(yīng)用a解讀可逆電池的電動勢及其應(yīng)用主要內(nèi)容9.1可逆電池和可逆電極9.2電動勢的測定*9.3可逆電池的書寫方法及電動勢的取號9.4可逆電池的熱力學(xué)9.5電動勢產(chǎn)生的機(jī)理9.6電極電勢和電池的電動勢9.7電動勢測定的應(yīng)用可逆電池的電動勢及其應(yīng)用主要內(nèi)容9.1可逆電池和可逆電極9.可逆電池的電動勢及其應(yīng)用可逆電池的電動勢及其應(yīng)用9.1可逆電池和可逆電極(1)電池反應(yīng)可逆。(2)過程可逆，電流無限小。原電池 電解池可逆電池9.1可逆電池和可逆電極(1)電池反應(yīng)可逆。(2)過程可逆，電池放電：正極Cu2+2e-Cu 負(fù)極Zn-2e- Zn2+電池反應(yīng)：Zn

2、+Cu2+=Cu+Zn2+電池充電：陽極Cu -2e- Cu2+ 負(fù)極Zn2+2e- Zn電解反應(yīng)： Cu+Zn2+ = Zn+Cu2+特別說明: 嚴(yán)格地說,上述電池并非可逆電池,因為兩種溶液存在液體接界,充放電時的擴(kuò)散情況不同。電池放電：正極Cu2+2e-Cu電池反應(yīng)：Zn+Cu2+可逆電極與電極反應(yīng)金屬與其陽離子組成的電極氫電極氧電極鹵素電極汞齊電極 金屬-難溶鹽及其陰離子組成的電極金屬-氧化物電極氧化-還原電極第一類電極第二類電極第三類電極可逆電極與電極反應(yīng)金屬與其陽離子組成的電極金屬-難溶鹽及其陰第一類電極Na+(a+)|Na(Hg)(a) Na+(a+)+nHg+e- Na(Hg)n

3、(a)電極 電極反應(yīng)Mz+|M(s)Mz+ze- M(s)H+|H2(g)|Pt2H+2e- H2(g)OH-|H2(g)|Pt 2H2O+2e- H2(g)+2OH-H+|O2(g)|PtO2(g)+4H+4e- 2H2OOH-|O2(g)|Pt O2(g)+2H2O+4e- 4OH-Cl-|Cl2(g)|Pt Cl2(g)+2e- 2Cl-Go-back第一類電極Na+(a+)|Na(Hg)(a) Na+(a+第二類電極電極 電極反應(yīng)Cl-(a-)|AgCl(s)|Ag(s) AgCl(s)+e- Ag(s)+Cl-(a-)OH-(a-)|Ag2O|Ag(s) Ag2O(s)+H2O+2

4、e- 2Ag(s)+2OH-(a-)H+(a+)|Ag2O(s)|Ag(s) Ag2O+2H+(a+)+2e- 2Ag(s)+H2OGo-back第二類電極電極 電極反應(yīng)Cl第三類電極/氧化還原電極電極 電極反應(yīng)Fe3+(a1), Fe2+(a2)|PtFe3+(a1)+e- Fe2+(a2)Cu2+(a1), Cu+(a2)|PtCu2+(a1)+e- Cu+(a2)Sn4+(a1), Sn2+(a2)|PtSn4+(a1)+2e- Sn2+(a2)第三類電極/氧化還原電極電極 9.2電動勢的測定*E=(R0+Ri)IU=R0I當(dāng)R0時，有：R0+RiR0EU對消法測電動勢*9.2電動勢的測

5、定*E=(R0+Ri)I對消法測電動勢*電動勢的測定*工作電源電位計檢流計標(biāo)準(zhǔn)電池待測電池電動勢的測定*工作電源電位計檢流計標(biāo)準(zhǔn)電池待測電池電動勢的測定*標(biāo)準(zhǔn)電池電動勢的測定*標(biāo)準(zhǔn)電池電動勢的測定*電池反應(yīng)：(-) Cd(Hg)Cd2+Hg(l)+2e-(+)Hg2SO4(s)+2e-2Hg(l)+SO42-凈反應(yīng)：Hg2SO4(s)+Cd(Hg)(a)+8/3H2OCdSO48/3H2O(s)+Hg(l)電動勢的測定*電池反應(yīng)：凈反應(yīng)：電動勢的測定*ET/V=E(293.15K)/V-39.94(T/K-293.15)+0.929(T/K-293.15)2- 0.009(T/K-293.15

6、)3+0.00006(T/K-293.15)410-61975年我國提出的標(biāo)準(zhǔn)電動勢與溫度的關(guān)系式為：電動勢的測定*ET/V=E(293.15K)/V-39.99.3可逆電池的書寫方法及電動勢的取向可逆電池的書寫方法:一般慣例1. 左邊為負(fù)極，起氧化作用； 右邊為正極，起還原作用。2.“|”表示相界面。3.“|”表示鹽橋。4. 要注明溫度;要注明物態(tài);氣體要注明壓力;溶液要注明濃度。5. 氣體電極和氧化還原電極要寫出導(dǎo)電的惰性電極。6.整個電池電動勢為右邊正極的還原電極電勢減去左邊負(fù)極的還原電極電勢，即E=右(Ox|Red)- 左(Ox|Red)9.3可逆電池的書寫方法及電動勢的取向可逆電池的

7、書寫方法:一可逆電池的書寫方法Zn(s)|ZnSO4(a1)|CuSO4 (a2) |Cu(s)如：前面提到的Daniell電池，按上述規(guī)定應(yīng)書寫為：左方氧化為負(fù)極：右方還原為正極：注意：書寫電極和電池反應(yīng)，必須遵守物量和電荷量平衡。由電池表達(dá)式寫電池反應(yīng)?？赡骐姵氐臅鴮懛椒╖n(s)|ZnSO4(a1)|CuSO由電池反應(yīng)設(shè)計電池由電池反應(yīng)寫電池表達(dá)式?Zn(s)+H2SO4(aq)H2(p)+ZnSO4(aq)驗證：(-) Zn(s) Zn2+2e-(+) 2H+2e-H2(p)Zn(s)|ZnSO4(aq) |H2SO4 (aq) |H2(p)|Pt凈反應(yīng)：Zn(s)+2H+Zn2+H2

8、(p)由電池反應(yīng)設(shè)計電池由電池反應(yīng)寫電池表達(dá)式?Zn(s)+H2S可逆電池電動勢的取號電動勢取號的慣例： 按電池書面表達(dá)式所寫出的電池反應(yīng)，如果是自發(fā)的，則電動勢E為正值；反之為負(fù)值。Zn(s)|Zn2+|Cu2+|Cu(s) Zn(s)+Cu2+Zn2+Cu(s) DrGm0Cu(s)|Cu2+|Zn2+|Zn(s) Zn2+Cu(s)Zn(s)+Cu2+ DrGm0，E0，電池反應(yīng)自發(fā)；E0，電池反應(yīng)非自發(fā)。For example(一)從電極電勢計算電動勢(A)標(biāo)準(zhǔn)電動勢的計算(B)任意條件下電動勢的計算電動勢的計(二)從電池的總反應(yīng)式直接用Nernst方程計算電動勢Zn(s)|Zn2+(

9、aZn2+)|Cu2+ (aCu2+) |Cu(s)電動勢的計算(二)從電池的總反應(yīng)式直接用Nernst方程計算電動勢Zn(求電解質(zhì)溶液的平均活度因子Pt| H2(po) |HCl (mHCl) |AgCl(s)|Ag(s)9.7 電動勢測定的應(yīng)用求電解質(zhì)溶液的平均活度因子Pt| H2(po) |HCl (電動勢測定的應(yīng)用公式的應(yīng)用電動勢測定的應(yīng)用公式的應(yīng)用電動勢測定的應(yīng)用另一解法：作圖法求標(biāo)準(zhǔn)電極電勢。例題：298K時，測得如下電池的電動勢E與HBr的質(zhì)量摩爾濃度的關(guān)系如表所示：m/(molkg-1)0.010.020.050.10E/V0.31270.27860.23400.2005電動勢

10、測定的應(yīng)用另一解法：作圖法求標(biāo)準(zhǔn)電極電勢。例題：298試計算：(1)電極Br-1(aBr-)|AgBr(s)|Ag(s)的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢o。(2)0.1molkg-1的HBr溶液的離子平均活度系數(shù)。試計算：(1)電極Br-1(aBr-)|AgBr(s)|Ag可逆電池的電動勢及應(yīng)用a解讀(1)對于1-1型電解質(zhì)，I=m，代入Debye-Huckel極限公式，得當(dāng)溫度為298K時，代入電動勢計算公式，得到(1)對于1-1型電解質(zhì)，I=m，代入Debye-Hucke上式重排后，得Y上式重排后，得根據(jù)已知數(shù)據(jù)點，列表如下：m/(molkg-1)0.010.020.050.100.10.1410.2240

11、.316E+0.1183lg(m/mo)/V0.07610.07760.08010.0822根據(jù)已知數(shù)據(jù)點，列表如下：m/(molkg-1)0.010可逆電池的電動勢及應(yīng)用a解讀(2)當(dāng)HBr溶液的質(zhì)量摩爾濃度為0.1molkg-1時，代入如下公式：計算得：=0.835(2)當(dāng)HBr溶液的質(zhì)量摩爾濃度為0.1molkg-1時，電動勢測定的應(yīng)用求難溶鹽的活度積如：求AgCl(s)的Ksp再用總反應(yīng)減去上述電極反應(yīng)，即得正極反應(yīng)。電動勢測定的應(yīng)用求難溶鹽的活度積如：求AgCl(s)的Ksp設(shè)計電池設(shè)計電池又如:求298K時水的離子積常數(shù)Kw根據(jù)化學(xué)反應(yīng)，首先要設(shè)計一個電池。又如:求298K時水的離

12、子積常數(shù)Kw根據(jù)化學(xué)反應(yīng)，首先要設(shè)計再用總反應(yīng)減去上述電極反應(yīng)，即得正極反應(yīng)。再用總反應(yīng)減去上述電極反應(yīng)，即得正極反應(yīng)。電動勢測定的應(yīng)用pH測定應(yīng)用氫電極測定pH的基本原理應(yīng)用缺陷高純氫氣制備困難；溶液中存在氧化劑、還原劑等雜質(zhì)；Pt電極易吸附膠體雜質(zhì)等導(dǎo)致不靈敏。電動勢測定的應(yīng)用pH測定應(yīng)用氫電極測定pH的基本原理應(yīng)用缺陷電動勢測定的應(yīng)用應(yīng)用玻璃電極測定pH的基本原理電動勢測定的應(yīng)用應(yīng)用玻璃電極測定pH的基本原理電動勢測定的應(yīng)用應(yīng)用特點不受溶液中氧化劑、還原劑等雜質(zhì)干擾；不受其它毒物的影響；電極制備簡單，使用方便；不能在強(qiáng)堿性介質(zhì)中使用。實際測定時，用標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH進(jìn)行標(biāo)定。因此可得：pH的操作定義(Ex.34)T=298K電動勢測定的應(yīng)用應(yīng)用特點不受溶液中氧化劑、還原劑等雜質(zhì)干擾；電池反應(yīng)為Go-back能斯特方程舉例電池反應(yīng)為Go-back能斯特方程舉例Cr2O72-+14H+6e-2Cr3+7H2OCr2O72-, Cr3+, H+ |PtFor example of electrodesGo-backCr2O72-+14H+6e-2Cr3+7H2OCr2For example of potential計算298K時下列電池的電動勢：Zn|Zn2+a(Zn2+)=0.0004|Cd2+a(Cd2+)=0.2|Cd正極反應(yīng)： Cd2+ +2e