可逆電池的電動勢及其應(yīng)用修改版

1、2022-4-267.6 可逆電池可逆電池可逆電池可逆電池可逆電極和電極反應(yīng)可逆電極和電極反應(yīng)r, ,f,max()T p RGWnEF rm, ,()T p RnEFGzEF 電化學(xué)與熱力學(xué)的聯(lián)系化學(xué)反應(yīng)可逆原電池 電解池1、組成可逆電池的必要條件、組成可逆電池的必要條件能量變化可逆凈反應(yīng)：22Ag(s)ZnClZn(s)2AgCl(s) 作電解池陰極：陽極作原電池 Zn(s)|ZnSO4|HCl|AgCl(s) | Ag(s)組成可逆電池的必要條件組成可逆電池的必要條件2( ) Zn(s)Zn2e ( ) 2AgCl(s)2e2Ag(s)2Cl 凈反應(yīng)2Zn(s)2AgCl(s)2Ag(s

2、)2ClZn 2Zn2eZn(s) 2Ag(s)2Cl 2AgCl(s)2e 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的類型第一類電極的電極反應(yīng)電極電極反應(yīng)（還原）M ()M(s)zaM ()eM(s)zaz2H ()H ( )Ptap22H ()2eH ( )ap2OH ()H ( )Ptap222H O2eH ( )2OH ()pa2H ()O ( )Ptap22O ( )4H ()4e2H O(l)pa2OH ()O ( )Ptap22O ( )2H O4e4OH ()pa2

3、Cl ()Cl ( )Ptap2Cl ( )2e2Cl ()paNa ()Na(Hg)( )aa+NaHg(l)eNa(Hg)( )()aanCl ()AgCl(s)Ag(s)aAgCl(s)eAg(s)Cl()a22Cl ()Hg Cl (s)Hg(l)a22Hg Cl (s)2e2Hg(l)2Cl()a 2H ()Ag O(s)Ag(s)a2Ag O(s)2H ()2ea22Ag(s)H O(l) 2OH ()Ag O(s)Ag(s)a22Ag O(s)2H O2e2Ag(s)2OH ()a 第二類電極的電極反應(yīng)電極電極反應(yīng)（還原）3212Fe (), Fe () Ptaa|3212Fe(

4、)eFe()aa212Cu(), Cu () Ptaa|212Cu()eCu ()aa4212Sn(), Sn() Ptaa|4212Sn()2eSn()aa第三類電極的電極反應(yīng)電極電極反應(yīng)（還原）2、電動勢的測定對消法測電動勢標(biāo)準(zhǔn)電池對消法測定電動勢的原理圖xEs.cEwEDKGBAHCRs.cxACEEAH對消法測電動勢的實驗裝置工作電源電位計檢流計標(biāo)準(zhǔn)電池待測電池正正負(fù)負(fù)Weston標(biāo)準(zhǔn)電池結(jié)構(gòu)簡圖4CdSO 飽和溶液軟木塞428CdSOH O3Cd-Hg齊Hg24HgHg SO標(biāo)準(zhǔn)電池Weston標(biāo)準(zhǔn)電池的反應(yīng)負(fù)極2Cd(Hg)( )Cd2eHg(l)an 正極2244Hg SO (s

5、)2e2Hg(l)SO 凈反應(yīng)2428Cd(Hg)( )Hg SO (s)H O(l)3a 428CdSOH O(s)Hg(l)3n 中含鎘Cd(Hg)( )a(Cd)0.050.14w298.15K時1.018 32 VE 4 4、可逆電池的書寫方法及電動勢的取號可逆電池的書寫方法 可逆電池電動勢的取號1. 左邊為負(fù)極，起氧化作用，是陽極； 2. “|” 表示相界面，有電勢差存在。 “” 表示半透膜。4. 要注明溫度，不注明就是298.15 K；5. 電池的電動勢等于右邊正極的還原電極電勢減去左邊負(fù)極的還原電極電勢右邊為正極，起還原作用，是陰極。要注明物態(tài)；氣體要注明壓力和依附的惰性金屬；溶

6、液要注明濃度或活度?？赡骐姵氐臅鴮懛椒?. “ ”或“ ”表示鹽橋，使液接電勢降到忽略不計|44 Zn(s)ZnSO (aq)CuSO (aq)(1) C ( u s)（1）（2）44 Zn(s)ZnSO (aq) CuSO (aq)(2) C ( u s)ZnCu4CuSO (aq)4ZnSO (aq)素瓷燒杯4ZnSO (aq)4CuSO (aq)ZnCu鹽橋左氧化,負(fù)極2PtHHCl( )AgCl(s)Ag(s)()ap2HHH()22epa ()右還原,正極Cl2AgCl(s)2e2Ag(s)2Cla ()凈反應(yīng)2H2AgCl(s)()pHClH2Ag(s)22Claa ()()或H2

7、Ag(s)2 Cl a ( )從化學(xué)反應(yīng)設(shè)計電池(1)Zn(s)+H2SO4(aq)H2(p)+ZnSO4(aq)驗證：Zn(s) | ZnSO4 (aq)| H2SO4 (aq)| H2(p) | Pt凈反應(yīng)：Zn(s)+2H+Zn2+H2(p)2+2+Zn( ) Zn(s)Zn()2ea2H( ) 2H ()2eH ( )ap從化學(xué)反應(yīng)設(shè)計電池(2)凈反應(yīng)：AgClAg ()ClAgCl(s)aa ()驗證：Cl( ) Ag(s)Cl ()AgCl(s)eaAg( ) Ag ()eAg(s)a 3Ag s | AgCl s | HCl aq | AgNOaq | Ag sAgClAg ()

8、ClAgCl(s)aa ()例如：Zn(s)|Zn2+|Cu2+|Cu(s) Zn(s)+Cu2+Zn2+Cu(s) rGm0Cu(s)|Cu2+|Zn2+|Zn(s) Zn2+Cu(s)Zn(s)+Cu2+ rGm0，E0rmGzEF 可逆電池電動勢的取號 自發(fā)電池rm0G 非自發(fā)電池rm0G0E 0E cHCl， 右（3）電池電動勢的產(chǎn)生 2 2、電極電勢和電池的電動勢 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢標(biāo)準(zhǔn)氫電極 電池電動勢的計算2HPt | H () | H (1)pa規(guī)定：2(H |H )0標(biāo)準(zhǔn)氫電極用鍍鉑黑的金屬鉑導(dǎo)電212HH ()H (1)epa1H1.0 mol kgm,H1.0m,H1.0ma氫

9、標(biāo)還原電極電勢222HCu|PtH ()H (1) Cu() Cu(s)| paa陽極，氧化（-） 以標(biāo)準(zhǔn)氫電極為陽極，待測電極為陰極，因為 為零，所測電動勢即為待測電極的氫標(biāo)還原電極電勢。2H |H(Ox|Red)2HH () 2H (1)2epa陰極，還原（+）22CuCu() 2e Cu(s)a電池凈反應(yīng)222CuHH () Cu()Cu(s)2H (1)paaRLE2+2Cu|CuH |H(Ox|Red)(Ox|Red)2+Cu|Cu電極電勢的大小反映了電極上可能發(fā)生反應(yīng)的次序 電極電勢越小，越容易失去電子，越容易氧化，是較強的還原劑 電極電勢越大，越容易得到電子，越容易還原，是較強的

10、氧化劑 利用標(biāo)準(zhǔn)電動序，在原電池中，可以判斷哪個做正極，哪個為負(fù)極。電勢小者氧化為負(fù)極 在電解池中，可以判斷電極上發(fā)生反應(yīng)的次序，陽極上小者先氧化，陰極上大者先還原2322 K | K(s)Ca | Ca(s) Al | Al(s)Zn | Zn(s)Pb | Pb(s)2 H () | PtpE增大（非自發(fā)電池）（自發(fā)電池）+2HPt| H () | H (=1)| pa| 標(biāo)準(zhǔn)氫電極 給定電極Ox | Red0E電極電勢計算通式Red(Ox|Red)(Ox|Red)OxlnaRTEEzFa這是計算電極還原電極電勢的 Nernst 方程BOx|RedBBlnRTEazFez 氧化態(tài)還原態(tài)RO

11、xedeaaz 電極電勢計算通式ClAgCl(s)eAg(s)+Cl ()aAgClCl |AgCl|AgCl |AgCl|AgAgCllna aRTEEzFaClCl ()|AgCl(s)|Ag(s)a例如有電極電極的還原反應(yīng)為電極電勢的計算式為Cl |AgCl|AgCllnRTEaF222ClPt H () H (1) | Cl () Hg Cl (s) Hg(l)paa22(Cl |Hg Cl (s)|Hg)EE0.10.33371.00.2801飽和0.2412 氫電極使用不方便，用有確定電極電勢的甘汞電極作二級標(biāo)準(zhǔn)電極。二級標(biāo)準(zhǔn)電極甘汞電極22Cl E(Cl |Hg Cl (s)|H

12、g)a二級標(biāo)準(zhǔn)電極甘汞電極2222ZnCuZn(s)|Zn()|Cu()|Cu(s)aa22Zn( ) Zn(s)Zn()2ea 22Cu( ) Cu()2eCu(s)a 凈反應(yīng)2222CuZnZn(s)Cu()Cu(s)Zn()aa2222CuZnCu|CuZn|ZnCuZn ln ln22 aaRTRTEEFaFaOx|Red ( )Ox|Red ( ) EEE7.8 由電極電勢計算電池電動勢的計算計算方法1：2222ZnCuZn(s)|Zn()|Cu()|Cu(s)aa22Zn( ) Zn(s)Zn()2ea 22Cu( ) Cu()2eCu(s)a 凈反應(yīng):2222CuZnZn(s)C

13、u()Cu(s)Zn()aaBBBlnaRTEEzF兩種方法結(jié)果相同電池電動勢的計算22ZnCuln2aRTEFa22Cu|CuZn|ZnEEE計算方法2：2022-4-26濃差電池濃差電池(Concentration Cell)A.電極濃差電池1.)K(Hg)(|KCl(aq)| )K(Hg)(21aa21121ln)K(Hg)()K(Hg)(aazFRTEaa2.2122Pt|H ()|HCl(aq)|H ()|Ptpp2122212ln)(H)(HppzFRTEpp3.Pt| )(Cl|HCl(aq)| )(Cl|Pt2212pp1231222ln)(Cl)(ClppzFRTEpp202

14、2-4-26濃差電池濃差電池( (Concentration Cell)Concentration Cell)B.電解質(zhì)相同而活度不同.陽離子轉(zhuǎn)移.陰離子轉(zhuǎn)移4.Ag(s)| )(Ag|)(Ag|Ag(s)21aa12412ln)(Ag)(AgaazFRTEaa 5.-12Ag|AgCl(s)|Cl ()|Cl ()|AgCl(s)|Agaa2152-1-ln)(Cl)(ClaazFRTEaa2022-4-26濃差電池濃差電池( (Concentration Cell)Concentration Cell)電池凈反應(yīng)不是化學(xué)反應(yīng)，僅僅是某物質(zhì)從高壓到低壓或從高濃度向低濃度的遷移。電池標(biāo)準(zhǔn)電動勢

15、0E$濃差電池的特點： 9.7 電動勢測定的應(yīng)用已知：32(Ag |Ag)(Fe|Fe)0.799 V0.771 VEE試判斷下述反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下向哪方進(jìn)行？23FeAgFeAg(s) 排成電池：23Pt|Fe ,Fe |Ag |Ag(s)正向進(jìn)行0.799V0.771V0EE1、判斷氧化還原的方向rmpEHzEFzFTT , , pEEET2、計算rmrmrmrmR, , , , , aGGSHQKrmrmGzEFGzEF rmpESzFTRpEQzFTT實驗可測的值expazEFKRTA。求AgCl(s)的spK設(shè)計電池，使電池反應(yīng)為AgClAgCl(s)Ag ()Cl ()aa AgCl

16、Ag(s)|Ag ()|Cl ()|AgCl(s)|Ag(s)aaCl |AgCl|AgAg |AgEEE10spexp1.76 10zE FKRTspw，KK3、求難溶鹽的活度積和水解離常數(shù) 0.2224V0.7991V0.5767V B.求水的wK設(shè)計電池的反應(yīng)為：2122H(H |H )( )H ()H ()e 0paE 電池22HOHPt|H ()|H ()|OH ()|H ()|Ptpaap0.828 VE 2HOH H OH ()OH ()aa 凈反應(yīng)2HOHH OH ()OH ()aa21222OH(OH |H )( ) H OeH ()OH () 0.828VpaE 15wex

17、p9.9 10zE FKRT2112224(H |O )( ) H OOH e 1.229VE 電池:22HOHPt|O ()|H ()|OH ()|O ()|Ptpaap15wexp9.9 10zE FKRT2 H OHOH 凈反應(yīng)0.401V1.229V0.828VE 2112242(OH |O )( ) OH O + eOH 0.401VE 2PtH ()HCl( )AgCl(s)Ag(s)pm2Cl |AgCl|AgH|HHCllnRTEEEaaF和m已知，測定E，可求出E4、求電解質(zhì)溶液的平均活度因子122H( )H ()H ()epa Cl( )AgCl(s)eAg(s)Cl ()

18、a 122ClHH ()AgCl(s)Ag(s)Cl () + H ()paa 22Cl |AgCl|AglnRTmEFm 5 5、 pH的測定標(biāo)準(zhǔn)氫電極使用不方便，用玻璃電極H1ln ()玻玻xRTEEFa222ClPt H ()pH) | Cl () Hg Cl (s) Hg(l) pxa溶液(22ClAg AgCl(s) HCl( )pH) Cl () Hg Cl (s) Hg(l)mxa溶液(HpHlga 0.05916 pH玻玻EE22ClHg ClHg玻EEE0.2801 V(0.059 16 pH)玻ECl1.0a0.2801 VpH0.059 16玻EEpH定義：HpHlgc 因為單個離子的活度因子無法測量，故該定義也是不嚴(yán)格的HHHcacHpHlga HpHlgm pH 的操作定義pH計的應(yīng)用sxs()pHpHln10 xEE FRT2xKCl H () PtpH )