物化a27原電池是利用電極上的氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)

1、 原電池是利用電極上的氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。自發(fā)反應(yīng)原電池裝置電能7.5 可逆電池及其電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定 主要介紹電池在可逆條件下的工作原理和基本熱力學(xué)性質(zhì)電池的可逆包括三方面的含義： (1) 化學(xué)可逆性 即物質(zhì)可逆。要求電極反應(yīng)及電池的化學(xué)反應(yīng)本身必須是可逆。 (2) 熱力學(xué)可逆性 即能量可逆。要滿足能量可逆的要求，電池必須在電流趨于無(wú)限小、即I0的狀態(tài)下工作。 1. 可逆電池 (3) 實(shí)際可逆性 即沒(méi)有液接電勢(shì)等因素引起的實(shí)際過(guò)程的不可逆性。Zn -+ CuZnSO4(1molkg-1)CuSO4(1molkg-1)多孔隔膜(1) 丹聶爾電池 即Cu-Zn電池 Zn | ZnS

2、O4(aq) CuSO4(aq) | Cu忽略液體接界電勢(shì)，近似為可逆電池實(shí)際的電池裝置可用電池圖式表示。如：Zn | ZnSO4(aq) CuSO4(aq) | Cu電池表示法： (1) 陽(yáng)極在左邊；陰極在右邊；電解質(zhì)溶液在中間 (2) 相與相之間的界面的用“|”表示，兩液相接界時(shí)用“”表示，兩液相接界加鹽橋的用 “”或“|”表示。 (3) 同一相中的物質(zhì)用逗號(hào)隔開(kāi) (4) 標(biāo)明物質(zhì)的相態(tài)，電解質(zhì)溶液標(biāo)明濃度或活度，氣體標(biāo)明壓力，金屬相態(tài)一般不寫(xiě)Zn | Zn2+ (aZn2+) | Sn4+ (aSn4+), Sn2+ (aSn2+) | PtPt | H2(p) | HCl(aq) |

3、AgCl(s) | Ag單液電池Zn | Zn2+ (aZn2+) | Sn4+ (aSn4+), Sn2+ (aSn2+) | Pt 不是任何原電池都具有化學(xué)可逆性，例如將Zn、Cu直接放入H2SO4中：放電時(shí)：Zn片： Zn Zn2+ + 2e-Cu片： 2H+ + 2e- H2 Zn+2H+ Zn2+H2充電時(shí):Zn片： 2H+ + 2e- H2Cu片： Cu Cu2+ + 2e- 2H+ + Cu H2 + Cu2+ 在電池充放電的過(guò)程中，電極、電池反應(yīng)均不一樣，故不是可逆電池。 陽(yáng)極放電順序 首先看電極，如果是活性電極（指金屬活動(dòng)順序表Ag及Ag以前的金屬）則電極材料失電子，溶液中的

4、陰離子不能失電子。 如果是惰性電極(Pt、Au、石墨)，則要再看溶液中的陰離子的失電子能力，此時(shí)根據(jù)陰離子放電順序加以判斷。 陰離子放電順序： S2-I-Br-Cl-OH- （水） 含氧酸根。 陰極放電順序 直接根據(jù)陽(yáng)離子放電順序進(jìn)行判斷，陽(yáng)離子放電順序： Ag+Fe 3+Cu 2+ H+ Fe 2+Zn 2+H+（水） 原電池的電動(dòng)勢(shì)： 在沒(méi)有電流通過(guò)的條件下，原電池兩極的金屬引線為同種金屬時(shí)，電池兩端的電極電勢(shì)差。(-) Zn | ZnSO4(aq) CuSO4(aq) | Cu (+)如：丹聶爾電池2、電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定原電池： 陽(yáng)極是負(fù)極，電勢(shì)低 陰極是正極，電勢(shì)高波根多夫?qū)οǎ?三個(gè)

5、電池： 工作電池 標(biāo)準(zhǔn)電池 待測(cè)電池 一個(gè)檢流計(jì) 一個(gè)滑線電阻檢流計(jì)中無(wú)電流通過(guò)時(shí)：工作電源電位計(jì)檢流計(jì)標(biāo)準(zhǔn)電池待測(cè)電池對(duì)消法測(cè)電動(dòng)勢(shì)的實(shí)驗(yàn)裝置7.6 原電池?zé)崃W(xué)1. 由E計(jì)算rGm例：Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4 rGm恒溫、恒壓、可逆條件下：電池反應(yīng)所做的可逆電功為：z 電池反應(yīng)的電荷數(shù)； F 法拉第常數(shù)(C/mol)；E 電池電動(dòng)勢(shì)； 系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作功(測(cè)E rGm)2. 由 計(jì)算rSm由 dG = SdT + Vdp ，恒壓： 稱為原電池電動(dòng)勢(shì)的溫度系數(shù)，可由實(shí)驗(yàn)測(cè)定3. 由E和 計(jì)算 rHm4. Qr,m的計(jì)算恒溫、可逆反應(yīng)時(shí)：電池恒溫可逆放電，不吸放熱；電池恒溫可

6、逆放電，吸熱；電池恒溫可逆放電，放熱。反應(yīng)物產(chǎn)物1) 可逆原電池2) 電池外恒壓反應(yīng)過(guò)程(2)： rHm = Qp,m過(guò)程(1)、(2) rHm 相等 (因H是狀態(tài)函數(shù)) 但 Qr,m Qp,m (因Q與過(guò)程有關(guān))Qp,m = rHm = -zFEQr,m分析：由電極反應(yīng)知 z =2 例：25時(shí)，電池：CdCdCl22 H2O(飽和溶液)AgClAg 的 E0.67533V注意：rGm、rSm和rHm均與電池反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量方程寫(xiě)法有關(guān)由電極反應(yīng)知 z =2 rGm= -zFE-296485Cmol-1 0.67533V -130.32kJmol-1解：Qr=TrSm=298.15K(-125.

7、4)JK-1mol -1 =37.39kJmol -1若反應(yīng)不在電池中進(jìn)行，恒溫恒壓進(jìn)行時(shí)，即非體積功為0，則例7.6.1：已知25時(shí)，電池Ag | AgCl(s) | HCl(b) | Cl2(g, 100kPa) | Pt的電動(dòng)勢(shì)E = 1.136V, 電動(dòng)勢(shì)的溫度系數(shù)(E/T)p = -5.9510-4VK-1 寫(xiě)出轉(zhuǎn)移電荷數(shù)z=1的電極反應(yīng)與電池反應(yīng) ； 求 rGm、 rSm、 rHm及Qr,m ； 若反應(yīng)在電池外，且在同樣溫度下恒壓進(jìn)行，計(jì)算系統(tǒng)與環(huán)境交換的熱Qp,m 。如：習(xí)題7.135. 能斯特(Nernst)方程電池的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)電池反應(yīng)中各物質(zhì)均處于各自標(biāo)準(zhǔn)態(tài)且無(wú)液體接界時(shí)電池的電動(dòng)勢(shì)。反應(yīng)：aA(aA) + bB(aB) yY(aY) + zZ(aZ)等溫方程：(能斯特方程)注意: 純固體和純液體的活度a為1-原電池的基本方程電池反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)：或 E 是強(qiáng)度量： 例：(1) Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu z=2 (2) (1/2)Zn + (1/2)Cu2+ (1/2)Zn2+ + (1/2) Cu z=1 E1 = E2 = E (1) Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu z =2 (2) (1/2)Zn + (1/2)Cu2+ (1/2)Zn2+ + (1/2) Cu z =1有電池反應(yīng)(1) 1/2Cu(s)+1/2C