浙江大学物理化学(甲)第九章(原电池).ppt

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1、第九章可逆电池的电动势及其应用原电池(galvaniccell)运行时将化学能转变为电能。条件：(1)化学反应为氧化还原反应，或者电极反应为氧化还原反应。(2)给予适当的装置，使化学反应分别在电极上进行。(3)电解质溶液(作用：①导电,②提供必需的离子)，如：水溶液，非水溶液，熔盐和固体电解质，室温离子液体。(4)电极和导线(导电)如：Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu设计为铜—锌电池(Deniellcell)：K(Hg)(a1)

2、KCl(m)

3、K(Hg)(a2)过程：K(Hg)(a1)K(Hg)(a2)a1>a2电极反应(-)：K(Hg)(a1)K++Hg+e(+)：K

4、++Hg+eK(Hg)(a2)1丹尼尔电池：在等温等压条件下，可逆电池反应的Gibbs自由能变化为：(rG)T,p=-nEF式中E、n和F分别为可逆电池的电动势、电池反应的摩尔数和Faraday常数。CuZnCuSO4ZnSO4多孔隔膜+e2当反应进度=1mol时(ΔrGm)T,p=-zEFz为反应进度=1mol时，电池的氧化还原反应得失电子数。上式的意义：(1)作为热力学和电化学联系的桥梁。(2)揭示了化学能转变为电能的最高限度，为改善电池性能提供了理论依据。如果电池为不可逆电池则(等T和p)：ΔrGm<-zE’FE’为不可逆电池的电动势，有E’

5、w可。设计新的化学电源以适应各种需要，是目前非常热门的研究方向。3如：(1)环保型能源的开发——燃料电池反应:H2+O2→H2O若通过直接燃烧→电能，则能源利用率<25%若设计成氢氧燃料电池能源利用率可达72%同时生成的水对环境没有污染。(2)蓄电池的开发蓄电池作为贮能器，要求容量大，可多次充放电。(3)人造器官的电源的开发，如：用于人造心脏的电池(4)无记忆的锂电池的开发4§9.1可逆电池和可逆电极常见的电池有两类：(1)单液电池ZnCl2Ag-AgClZn(2)双液电池有液界电势无液界电势CuZnCuSO4ZnSO4多孔隔板+KCl盐桥1、可逆电池：可逆电池必须满足

6、以下条件：(1)电极反应为可逆反应(2)通过电池的电流必须十分微小(3)体系复原时，环境也必须复原.5Deniell电池是不可逆电池；任何带有负载的电池为不可逆电池，因为流经电池的电流不是很小。ΔrGm<-nE’F可逆电池举例：E外ZnCl2Ag-AgClZnE(1)当E>E外且满足dE=E-E外→0时，电池放电，电极上的反应：负极(Zn)：Zn(s)Zn2++2e-正极(Ag+AgCl)：由Zn电极与Ag—AgCl电极组成的电池：2AgCl(s)+2e-2Ag(s)+2Cl-电池内总反应：Zn(s)+2AgCl(s)Zn2++2Ag(s)+2Cl-用万用表测量电池

7、的电动势时，因为有电流流过电池，所以测得的电动势为不可逆电动势E’，有6(2)当E

8、O4溶液中构成的电池。892.可逆电极的类型和电极反应构成可逆电池的电极必须是可逆电极。电化学中的电极由电子导体和离子导体组成。可逆电极有三种类型：(1)第一类电极：由物质B在含有该物质离子的溶液中构成。金属电极：如：Ni2+/Ni电极反应：Ni(s)放电Ni2++2e-充电当Ni(s)起氧化反应(负极）：Ni(s)Ni2++2e-当Ni(s)起还原反应(正极）：Ni2++2e-Ni(s)书写：Ni(s)

9、Ni2+(aq)Ni2+(aq)

10、Ni(s)气体电极：如氢电极、氧电极等H+

11、H2(g)

12、Pt(Pt起导电作用)OH-

13、H2(g)

14、Pt(Pt起导电作用)2H+

15、+2e-→H2(g)2H2O+2e-→H2(g)+OH-10汞齐电极：如：Na+(a+)

16、Na(Hg)(a)

17、PtH+

18、O2(g)

19、Pt(Pt起导电作用)OH-

20、H2(g)

21、Pt(Pt起导电作用)O2(g)+2H++4e-→2H2O(g)O2(g)+2H2O+2e-→4OH-氧电极：反映了介质的酸碱性对电极电势。电极反应：Na+(a+)+Hg(l)→Na(Hg)(a)(2)第二类电极：是由金属及其表面覆盖一层该金属的难溶化合物（AgCl或Ag2O)，浸入一定的电解质溶液中所构成电极。11i.M

22、MX(