物化濤32可逆電池,電動(dòng)勢(shì)

作業(yè)：1（1）（3）（5） （7）（9），3，6；

A.12.112.2閱讀：A.11.412.1第九章電化學(xué)平衡Chapter9ElectrochemicalEquilibrium引言：1.本章討論有電功時(shí)的化學(xué)平衡，即電池中的化學(xué)反應(yīng)如何平衡。所以本章研究對(duì)象：電池。2.一個(gè)反應(yīng)作電功與否是反應(yīng)的不同途徑。Zn(s)Cu2+Saltbridge2e-→ZnZn2+CuCu2+例如：反應(yīng)Zn＋Cu2+→Zn2+＋Cu在燒杯中進(jìn)行在電池中進(jìn)行Zn和Cu2＋直接進(jìn)行電子轉(zhuǎn)移，W′＝0W′≠0注：不同途徑的功和熱不同，而狀態(tài)函數(shù)變相同。2e-3.只有氧化還原反應(yīng)或含有氧化還原步驟的非氧化還原反應(yīng)才可能在電池中發(fā)生。9－1化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)換在等T等p下電池內(nèi)發(fā)生反應(yīng)則<,ir=,r即可逆時(shí)化學(xué)能-ΔrGm全部變成電能，不可逆時(shí)-ΔrGm部分變成電能其中，z：反應(yīng)的電荷數(shù)E：電池的電動(dòng)勢(shì)U：電池的端電壓說(shuō)明：公式-ΔrGm＝zFE把反應(yīng)性質(zhì)與電池性質(zhì)聯(lián)系起來(lái)，是本章的基礎(chǔ)。條件：等T等p，可逆。所以本章研究可逆電池。9－2可逆電池及可逆電極的一般知識(shí)一、電池的習(xí)慣表示方法：規(guī)定：①陽(yáng)極在左，陰極在右②物質(zhì)必須注明狀態(tài)③“|”—相界面，“||”—鹽橋SaltbridgeZnZn2+CuCu2+例1.Zn|Zn2+||Cu2+|Cu例2.Pt|H2|HCl(aq)|AgCl|AgH2PtHCl(aq)AgCl+AgPtHClPt例3.HClO2(pθ)O2(pθ)Pt|O2(pθ)

|HCl(aq1)||HCl(aq2)|O2(pθ)

|Pt(aq1)(aq2)二、電極反應(yīng)和電池反應(yīng)

電極：half-cell(1)是指電池放電時(shí)，電極上及整個(gè)電池中宏觀上發(fā)生的總變化；(2)因?yàn)榭赡妫赃@些變化是在呈平衡的條件下完成的，需要的時(shí)間無(wú)限長(zhǎng)。例1.Zn|Zn2+||Cu2+|Cuanode:Zn→Zn2++2e-cathode:Cu2++2e-→Cucell:Zn＋Cu2+→Zn2+＋Cu∵z=2∴這是電池放出2mole的電量時(shí)的變化(Electrodereactionandcellreaction)例2.Pt|H2|HCl(aq)|AgCl|Ag1/2H2→H++e-AgCl+e-→Ag+Cl-AgCl+1/2H2→Ag+H++Cl-電池放電量為1moleAgCl+1/2H2→Ag+HClor例3.Pt|O2(pθ)

|HCl(aq1)||HCl(aq2)|O2(pθ)

|PtH2O(aq1)→2H+(aq1)+1/2O2(pθ)

+2e-2H+(aq2)+1/2O2(pθ)

+2e-→H2O(aq2)H2O(aq1)+2H+(aq2)→H2O(aq2)+2H+(aq1)電池放電量為2mole思考：寫電極反應(yīng)和電池反應(yīng)的注意事項(xiàng)是什么？三、可逆電池的條件

可逆：雙復(fù)原

具體要保證：1.內(nèi)部條件：電池充、放電過(guò)程中，一切物質(zhì)變化完全互逆。即(1)A+BC+D放電充電(2)不存在液體接界保證系統(tǒng)復(fù)原2.外部條件：I→0。即保證環(huán)境復(fù)原四、可逆電極的分類 （自學(xué)）9－3可逆電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量(Measurementofe.m.fforreversiblecell)e.m.f---electromotiveforceVCell不可逆電池的端電壓Cell電位差計(jì)可逆電池的電動(dòng)勢(shì)

E的符號(hào)：E是電池的性質(zhì)，代表電池作電功的本領(lǐng)，可用電位差計(jì)測(cè)量，本無(wú)符號(hào)可言。但公式-ΔrGm＝zFE中，ΔrGm有符號(hào)，所以，為使公式成立必須人為地為E規(guī)定一套符號(hào)，如下：ΔrGm<0，自發(fā)，E>0;ΔrGm>0，不自發(fā)，E<0;(表明表示的電池 與實(shí)際情況不符)ΔrGm

＝0，平衡，E＝0;(無(wú)作功本領(lǐng))9－4可逆電池電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算

(Calculationofe.m.f)一、由電池反應(yīng)的化學(xué)能計(jì)算E：Eθ：Standarde.m.f.，參與電池反應(yīng)的所有物質(zhì)均處于自己標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的E，

Eθ＝f(T)，可由ΔrGmθ計(jì)算。二、由參與電池反應(yīng)的物質(zhì)的狀態(tài)(活度)計(jì)算E

E是電池的性質(zhì)，所以由制作電池的材料狀態(tài)決定某巨大電池內(nèi)發(fā)生1mol，電池放zmole電量，則Nernst’sEquation意義：各物質(zhì)的狀態(tài)決定E。(z影響E嗎？)例Pt|H2(p1)

|OH-|O2(p2)|Ptanode:H2+2OH-→2H2O+2e-cathode:1/2O2+H2O+2e-→2OH-cell:H2

＋1/2O2→H2O其中Eθ的意義：當(dāng)p1＝p2＝pθ且溶液中的水近似為純水時(shí)的E。三、由電極電勢(shì)計(jì)算E為更深入討論E，應(yīng)把注意力集中到電池中的相界面上：陽(yáng)電解質(zhì)陰電位差計(jì)(代數(shù)和)但電位差ΔΦ陽(yáng)和ΔΦ陰均不可直接測(cè)量。所以，對(duì)ΔΦ必須用對(duì)于某個(gè)參考值的相對(duì)值，這個(gè)相對(duì)值叫做電池的電極電勢(shì)。通常用標(biāo)準(zhǔn)氫電極作參比電極(Referenceelectrode)1.標(biāo)準(zhǔn)氫電極(Standardhydrogenelectrode)H+(a=1)|H2(理想氣體,pθ)|Pt作陰極時(shí)反應(yīng)：H+(a=1)+e-→1/2H2(a=1)

標(biāo)準(zhǔn)氫電極的利弊：利：與相比，任意電極的值可解決。弊：不可制備；使用不便；結(jié)果不穩(wěn)定規(guī)定2.甘汞電極(Calomelelectrode)在實(shí)驗(yàn)中用得最多的參比電極。