電池電動(dòng)勢(shì)及極化現(xiàn)象課件

第七章電池電動(dòng)勢(shì)及極化現(xiàn)象第七章1一、原電池及其書(shū)寫(xiě)方式7-1原電池的電動(dòng)勢(shì)1.構(gòu)成兩電極,電解質(zhì)溶液,鹽橋(-)陽(yáng)極,氧化(+)陰極,還原2.由反應(yīng)式寫(xiě)出原電池的符號(hào)(1).電極反應(yīng)(氧化還原電對(duì))一、原電池及其書(shū)寫(xiě)方式7-1原電池的電動(dòng)勢(shì)1.構(gòu)成兩電極,2（-）Zn|ZnSO4（a1）||CuSO4（a2）|Cu（+）（-）負(fù)極|溶液（a1）||溶液（a2）|正極（+）電池反應(yīng):(2)寫(xiě)法規(guī)定例:(3).由原電池符號(hào)寫(xiě)出電極反應(yīng)、電池反應(yīng)例:（-）Zn|ZnSO4（a1）||CuSO4（a2）|3電池反應(yīng):注:酸性介質(zhì)中:多氧的一方加H+,少氧的一方加H2O配平堿性介質(zhì)中:多氧的一方加H2O,少氧的一方加OH-配平例:電池反應(yīng):注:酸性介質(zhì)中:多氧的一方加H+,少氧的一方加4二、可逆電池是可逆過(guò)程的有用功,電池必須是熱力學(xué)可逆電池才能得到可逆電池電動(dòng)勢(shì)E為了滿足熱力學(xué)可逆要求,須達(dá)到一下兩點(diǎn):(1).電池反應(yīng)可逆:充放電反應(yīng)恰好相反(2).充放電以熱力學(xué)可逆方式進(jìn)行二、可逆電池是可逆過(guò)程的有用功,電池必須是5三、電池電動(dòng)勢(shì)及其測(cè)定1.電池電動(dòng)勢(shì)在通過(guò)電池的電流趨于零的情況下兩極之間的電勢(shì)差.(可由實(shí)驗(yàn)測(cè)定)2.補(bǔ)償法測(cè)電動(dòng)勢(shì)原理GWBB’AXS三、電池電動(dòng)勢(shì)及其測(cè)定1.電池電動(dòng)勢(shì)在通過(guò)電池63.惠斯頓(Weston)標(biāo)準(zhǔn)電池3.惠斯頓(Weston)標(biāo)準(zhǔn)電池7負(fù)極：正極：電池反應(yīng)：電動(dòng)勢(shì)穩(wěn)定,隨溫度變化小惠斯頓標(biāo)準(zhǔn)電池的特點(diǎn)：負(fù)極：正極：電池反應(yīng)：電動(dòng)勢(shì)穩(wěn)定,隨溫度變化小惠斯頓標(biāo)準(zhǔn)電池87-2可逆電池?zé)崃W(xué)7-2可逆電池?zé)崃W(xué)9電池的可逆熱效應(yīng):吸熱放熱無(wú)熱效應(yīng)電池的可逆熱效應(yīng):吸熱放熱無(wú)熱效應(yīng)10電池電動(dòng)勢(shì)及極化現(xiàn)象課件11二、可逆電池電動(dòng)勢(shì)和各物質(zhì)活度關(guān)系1.能斯特方程二、可逆電池電動(dòng)勢(shì)和各物質(zhì)活度關(guān)系1.能斯特方程12<例>注:(1).必須是可逆電池才能用上式.(2).氣體用逸度代替其分壓,純固(液)體a=1<例>注:(1).必須是可逆電池才能用上式.(2).氣體用逸13平衡時(shí):或:平衡時(shí):或:147-3電極與電極電勢(shì)1.電極電勢(shì)的產(chǎn)生雙電層理論:金屬放入溶液中時(shí),金屬離子有溶入溶液的趨勢(shì),溶液中的離子也有到金屬上的趨勢(shì),達(dá)到平衡時(shí)凈結(jié)果有兩種可能:形成雙電層,雙電層的電勢(shì)差就是電極電勢(shì)。+++++++|||||||_______+++++++|||||||+++++++7-3電極與電極電勢(shì)1.電極電勢(shì)的產(chǎn)生雙電層理論:15二、標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)1.標(biāo)準(zhǔn)氫電極規(guī)定:標(biāo)準(zhǔn)態(tài):H2H2PtH+二、標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)1.標(biāo)準(zhǔn)氫電極規(guī)定:標(biāo)準(zhǔn)態(tài):H2H2PtH+162.標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)(1).標(biāo)準(zhǔn)電極(2).標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)的測(cè)定測(cè)定該電池的電動(dòng)勢(shì):2.標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)(1).標(biāo)準(zhǔn)電極(2).標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)的測(cè)定測(cè)17例:說(shuō)明Cu2+

比H+

易還原說(shuō)明Zn2+

比H+

難還原例:說(shuō)明Cu2+比H+易還原說(shuō)明Zn2+比H+183.還原電勢(shì)按以上規(guī)定,被測(cè)電極是以還原反應(yīng)的形式表示的電極電勢(shì),通式:電極電勢(shì)的值一律以還原電勢(shì)為標(biāo)準(zhǔn),不管被測(cè)電極實(shí)際是正極或負(fù)極,它反應(yīng)了在該電極上發(fā)生還原反應(yīng)趨勢(shì)的大小.3.還原電勢(shì)按以上規(guī)定,被測(cè)電極是以還原反應(yīng)19(4).標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表的應(yīng)用(4).標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表的應(yīng)用20三、電極電勢(shì)與活度的關(guān)系例:三、電極電勢(shì)與活度的關(guān)系例:21即：注:(1).公式中[氧化],[還原]應(yīng)包括所有參加電極反應(yīng)的物質(zhì)的活度即：注:(1).公式中[氧化],[還原]應(yīng)包括所有參加電極反22例:(1)(2)例:(1)(2)237-4電極電勢(shì)測(cè)定的應(yīng)用一、電動(dòng)勢(shì)法測(cè)定電池反應(yīng)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)7-4電極電勢(shì)測(cè)定的應(yīng)用一、電動(dòng)勢(shì)法測(cè)定電池反應(yīng)的熱力學(xué)數(shù)24[例1]<分析>難溶鹽濃度很小，可看作理想稀溶液，認(rèn)為：活度=濃度將上反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池來(lái)計(jì)算[例1]<分析>難溶鹽濃度很小，可看作理想稀溶液，認(rèn)為：活度25[解]電池（1）的電池反應(yīng)：電池（2）的電池反應(yīng)：[解]電池（1）的電池反應(yīng)：電池（2）的電池反應(yīng)：26[例2]<分析>[例2]<分析>27[解]總反應(yīng)：[解]總反應(yīng)：28查表：查表：29二、離子選擇電極及其應(yīng)用專用于測(cè)定溶液中某種特定離子活度的一種指示電極1.玻璃電極0.1mol.dm-3HCl玻璃薄膜鉑絲(外覆Ag-AgCl)二、離子選擇電極及其應(yīng)用專用于測(cè)定溶液中某種特定離子活度的一30玻璃電極--甘汞電極內(nèi)部溶液水化膠層水化膠層待測(cè)溶液干玻璃層M+(玻璃)M+(溶液)H+(溶液)H+(玻璃)產(chǎn)生液界電勢(shì)玻璃電極--甘汞電極內(nèi)部溶液水化膠層水化膠層待測(cè)溶液干玻璃層31三、電勢(shì)滴定法將反應(yīng)體系與參比電極組成電池,利用滴定過(guò)程中的電勢(shì)突變來(lái)代替指示劑特別適用于氧化還原反應(yīng)體系。例：三、電勢(shì)滴定法將反應(yīng)體系與參比電極組成電池,320.6C’0.6C’33四、電勢(shì)--pH圖由于水溶液中的H+也參與反應(yīng)，所以電勢(shì)除了與溶質(zhì)離子濃度有關(guān)，還與pH有關(guān)。當(dāng)濃度一定時(shí)，電極電勢(shì)---pH成函數(shù)關(guān)系，作圖顯示。四、電勢(shì)--pH圖由于水溶液中的H+也參347-5濃差電池電池化學(xué)電池濃差電池電池反應(yīng)為化學(xué)反應(yīng)濃差遷移過(guò)程溶液濃差電池電極濃差電池一、溶液濃差電池電極材料相同，分別插入不同濃度的同一電解質(zhì)溶液中<例>7-5濃差電池電池化學(xué)電池濃差電池電池反應(yīng)為化學(xué)反應(yīng)濃差遷35（正極）高濃度低濃度（負(fù)極）離子（正極）高濃度低濃度（負(fù)極）離子36二、電極濃差電池兩電極材料相同，濃度不同，插入同一種溶液<例>汞齊電極濃差電池總反應(yīng)：（負(fù)極）高濃度低濃度（正極）Cd二、電極濃差電池兩電極材料相同，濃度不同，插入同一種溶液<例37三、液體接界電勢(shì)及鹽橋當(dāng)不同濃度的電解質(zhì)溶液或不同物質(zhì)的電解質(zhì)溶液相接觸時(shí)，由于離子擴(kuò)散（運(yùn)動(dòng)）速度不同引起擴(kuò)散達(dá)平衡時(shí)，形成雙電層，界面電勢(shì)差為液接電位（不可逆電勢(shì)），為了保持電池的可逆性用鹽橋消除它+++++++||||||||三、液體接界電勢(shì)及鹽橋當(dāng)不同濃度的電解質(zhì)溶液38鹽橋物質(zhì)：<例>鹽橋物質(zhì)：<例>397-6電解與極化一、電解和分解電壓電解時(shí)需外加電壓,使Ee大于某個(gè)值時(shí),電解才能進(jìn)行.實(shí)際分解電壓:為使電解順利進(jìn)行所需的最小電壓diE7-6電解與極化一、電解和分解電壓電解時(shí)需外加電壓,使E40二、極化和超電勢(shì)1.極化有電流通過(guò)時(shí),電極電勢(shì)偏離平衡值的現(xiàn)象.2.極化曲線電極極化時(shí):陰極電勢(shì)的代數(shù)值變小陽(yáng)極電勢(shì)的代數(shù)值變大陽(yáng)極極化曲線陰極極化曲線二、極化和超電勢(shì)1.極化有電流通過(guò)時(shí),電極電勢(shì)偏離平衡值的現(xiàn)413.超電勢(shì)有電流通過(guò)時(shí),電極電勢(shì)與平衡電極電勢(shì)之差電解池原電池3.超電勢(shì)有電流通過(guò)時(shí),電極電勢(shì)與平衡電極電勢(shì)之差電解池原427-7

金屬的腐蝕與防護(hù)化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕金屬腐蝕化學(xué)電池，有電流金屬表面直接與介質(zhì)中的氧化性組分發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起的腐蝕一、腐蝕電池7-7金屬的腐蝕與防護(hù)化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕金屬腐蝕化學(xué)43陽(yáng)極陰極粘土沙土O2易滲入O2難滲入陽(yáng)極陰極粘土沙土O2易滲入O2難滲入44二、析氫、吸氧腐蝕1.析氫腐蝕<陽(yáng)極><陰極>酸性溶液中易發(fā)生2.吸氧腐蝕<陽(yáng)極><陰極>二、析氫、吸氧腐蝕1.析氫腐蝕<陽(yáng)極><陰極>酸性溶液中易發(fā)45三、金屬的電化學(xué)保護(hù)陰極保護(hù)法:使原來(lái)腐蝕電池中作為陽(yáng)極的金屬變?yōu)殛帢O,則該金屬不會(huì)被腐蝕了.1.犧牲陽(yáng)極保護(hù)法三、金屬的電化學(xué)保護(hù)陰極保護(hù)法:使原來(lái)腐蝕電池中作為陽(yáng)極的金462.外加電流法輔助陽(yáng)極金