可逆电池的电动势及其应用

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1、物理化学电子教案—第九章9/3/2021第九章可逆电池的电动势及其应用§9.1可逆电池和可逆电极§9.2电动势的测定§9.3可逆电池的书写方法及电动势的取号§9.4可逆电池的热力学§9.5电动势产生的机理§9.6电极电势和电池的电动势§9.7电动势测定的应用§9.8内电位、外电位和电化学势9/3/2021§9.1可逆电池和可逆电极可逆电池可逆电极和电极反应重要公式:电化学与热力学的联系如何把化学反应转变成电能？1。该化学反应是氧化还原反应，或包含有氧化还原的过程2。有适当的装置，使化学反应分别通过在

2、电极上的反应来完成3。有两个电极和与电极建立电化学平衡的相应电解质4。有其他附属设备，组成一个完整的电路常见电池的类型单液电池常见电池的类型双液电池用素烧瓷分开常见电池的类型双液电池用盐桥分开化学反应可逆原电池电解池组成可逆电池的必要条件能量变化可逆净反应：作电解池阴极：阳极作原电池Zn(s)

3、ZnSO4

4、

5、HCl

6、AgCl(s)

7、Ag(s)组成可逆电池的必要条件净反应金属与其阳离子组成的电极氢电极氧电极卤素电极汞齐电极金属-难溶盐及其阴离子组成的电极金属-氧化物电极氧化-还原电极⑴第一类电极⑵第二

8、类电极⑶第三类电极可逆电极的类型第一类电极的电极反应电极电极反应（还原）第二类电极的电极反应电极电极反应（还原）第三类电极的电极反应电极电极反应（还原）§9.2电动势的测定对消法测电动势标准电池对消法测定电动势的原理图对消法测电动势的实验装置工作电源电位计检流计标准电池待测电池正负Weston标准电池结构简图标准电池Weston标准电池的反应负极正极净反应中含镉298.15K时为什么在定温度下，含Cd的质量分数在0.05～0.14之间，标准电池的电动势有定值？从Hg-Cd相图可知，在室温下，镉汞齐中

9、镉的质量分数在0.05～0.14之间时，系统处于熔化物和固溶体两相平衡区，镉汞齐活度有定值。而标准电池电动势只与镉汞齐的活度有关，所以也有定值。问题RT通常要把标准电池恒温、恒湿存放，使电动势稳定。标准电池的电动势与温度的关系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)3+0.00006(T/K-293.15)4}×10-6我国在1975年提出的公式为：标准电池的温度系数很小§9.3可逆电池的书写方

10、法及电动势的取号可逆电池的书写方法可逆电池电动势的取号1.左边为负极，起氧化作用，是阳极；2.“

11、”表示相界面，有电势差存在。“┆”表示半透膜。4.要注明温度，不注明就是298.15K；5.电池的电动势等于右边正极的还原电极电势减去左边负极的还原电极电势右边为正极，起还原作用，是阴极。要注明物态；气体要注明压力和依附的惰性金属；溶液要注明浓度或活度。可逆电池的书写方法3.“”或“”表示盐桥，使液接电势降到忽略不计（1）（2）左氧化,负极右还原,正极净反应或从化学反应设计电池(1)Zn(s)+H2SO

12、4(aq)→H2(p)+ZnSO4(aq)验证：Zn(s)

13、ZnSO4(aq)

14、

15、H2SO4(aq)

16、H2(p)

17、Pt净反应：Zn(s)+2H+→Zn2++H2(p)从化学反应设计电池(2)净反应：验证：例如：Zn(s)

18、Zn2+

19、

20、Cu2+

21、Cu(s)Zn(s)+Cu2+→Zn2++Cu(s)DrGm<0，E>0Cu(s)

22、Cu2+

23、

24、Zn2+

25、Zn(s)Zn2++Cu(s)→Zn(s)+Cu2+DrGm>0，E<0可逆电池电动势的取号自发电池非自发电池可逆电池电动势的取号非自发电池净反应：§9.

26、4可逆电池的热力学Nernst方程从标准电动势E求反应的平衡常数由电动势E及其温度系数求反应的和Nernst方程负极,氧化正极,还原净反应化学反应等温式为因为代入上式得这就是计算可逆电池电动势的Nernst方程Nernst方程与所处的状态不同，处于标准态，处于平衡态，只是将两者从数值上联系在一起。从E求电池反应平衡常数KE,K和的值与电池反应的关系§9.5电动势产生的机理电极与电解质溶液界面间电势差的形成接触电势液体接界电势*液接电势的计算公式电池电动势的产生在金属与溶液的界面上，由于正、负

27、离子静电吸引和热运动两种效应的结果，溶液中的反离子只有一部分紧密地排在固体表面附近，相距约一、二个离子厚度称为紧密层；另一部分离子按一定的浓度梯度扩散到本体溶液中，称为扩散层。电极与电解质溶液界面间电势差的形成金属表面与溶液本体之间的电势差即为界面电势差。紧密层和扩散层构成了双电层。电极表面x扩散双电层模型接触电势电子逸出功——电子从金属表面逸出时,为了克服表面势垒必须做的功。逸出功的大小既与金属材料有关，又与金属的表面状态有关。不同金属相互接触时，由于电子的逸出功不