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时间:2020-07-26
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1、电化学II.可逆电池电动势及其应用1II.可逆电池电动势及其应用一、基本概念和公式(一)可逆电池与不可逆电池1.可逆电池的条件(1)电极上的化学反应可向正反两个方向进行(2)可逆电池在放电或充电时所通过的电流必须无限小。作为原电池(E>E外)的放电反应是作为电解池(E2、逆电极反应⑴第一类电极金属与其阳离子组成的电极汞齐电极气体电极氢电极氧电极卤素电极(一)可逆电池与不可逆电池4电极电极反应(还原)5金属-难溶盐及其阴离子组成的电极⑵第二类电极金属-氧化物电极(一)可逆电池与不可逆电池6电极电极反应(还原)(一)可逆电池与不可逆电池7电极电极反应(还原)氧化-还原电极⑶第三类电极(一)可逆电池与不可逆电池8(一)可逆电池与不可逆电池4.电池符号与电池反应的互译(1)电池符号的写法(2)不同类型电池的设计9(二)电动势产生的机理(二)电动势产生的机理1.产生原因E=3、-+扩散++接触-扩散+102.液体接界电势(1)接界电势Ej:由于液体界面上离子迁移速率不同造成的微小电势差(二)电动势产生的机理测定液接电势,可计算离子迁移数。(2)Ej的计算:1-1型电解质,种类相同11(3)液体接界电势的消除①盐桥法双联电池不仅可以完全消除Ej,而且可以保留单液电池的优点,在E的表达式中不出现单个离子的活度和活度系数,可以精确求算电动势。②双联电池总反应为:盐桥可以使液接电势减小到可以忽略不计的程度。最常用的盐桥有KCl,KNO3,NH4NO3溶液等。(二)4、电动势产生的机理12(二)电动势产生的机理3.电池电动势的测定仪器:电势差计方法:对消法标准电池13(三)电极电势和电池电动势(三)电极电势和电池电动势1.标准氢电极根据IUPAC的建议,将标准氢电极作为负极,待测电极为正极,因为,所测电动势即为待测电极的氢标还原电极电势,习惯上还称电极电势。14(三)电极电势和电池电动势2.电极电势的能斯特公式3.电池电动势的能斯特公式154.电池电动势的计算(三)电极电势和电池电动势165、浓差电池(ConcentrationCell)(1)单液浓差电池(2)5、双液浓差电池(电解质相同而活度不同)(三)电极电势和电池电动势17(四)可逆电池的热力学(四)可逆电池的热力学1、从E和求DrHm和DrSm温度系数:单位V/K判据;最大有效功18(四)可逆电池的热力学2.可逆电极的热力学标准电极:氧化态+ze→还原态电极电势与反应式写法的关系电池电动势与反应式写法的关系19(四)可逆电池的热力学3、电动势E与温度的关系若与温度无关20设计电池(1)判断反应方向(2)求难溶盐的溶度积Ksp(3)求电解质的活度,平均活度,平均活度因子(4)求反应的标准平衡常数(5)6、测溶液的pH值:(四)可逆电池的热力学4.电池电动势的应用21二、计算题例125℃及1Pθ下,将一可逆电池短路,使有96500库仑的电量通过电池,此时放出的热量恰为该电池可逆操作时所吸入的热量的43倍。在25℃及1Pθ下,该电池的电动势的温度系数是0.00014V·K-1,试求此电池的Qr、△H、△G、△S、E?22例2已知原电池Pt7、H2(0.01Pθ)∣HBr(0.1mol/kg)∣AgBr8、Ag,在20℃时E293K=0.154V,若△H=80000J(反应时z=1),25℃AgBr的溶度积9、KSP=5×10-13,⑴写出电极反应和电池反应式⑵求出298K时电池电动势E⑶求298K时可逆热Qr⑷求298K时Eθ(AgBr/Ag+)⑸求298K0.1mol/kgHBr的活度系数23例3已知,求298K时电池电动势24考研真题试计算290KCu2O的分解压力.290K时下列两电池的电动势值如下:25
2、逆电极反应⑴第一类电极金属与其阳离子组成的电极汞齐电极气体电极氢电极氧电极卤素电极(一)可逆电池与不可逆电池4电极电极反应(还原)5金属-难溶盐及其阴离子组成的电极⑵第二类电极金属-氧化物电极(一)可逆电池与不可逆电池6电极电极反应(还原)(一)可逆电池与不可逆电池7电极电极反应(还原)氧化-还原电极⑶第三类电极(一)可逆电池与不可逆电池8(一)可逆电池与不可逆电池4.电池符号与电池反应的互译(1)电池符号的写法(2)不同类型电池的设计9(二)电动势产生的机理(二)电动势产生的机理1.产生原因E=
3、-+扩散++接触-扩散+102.液体接界电势(1)接界电势Ej:由于液体界面上离子迁移速率不同造成的微小电势差(二)电动势产生的机理测定液接电势,可计算离子迁移数。(2)Ej的计算:1-1型电解质,种类相同11(3)液体接界电势的消除①盐桥法双联电池不仅可以完全消除Ej,而且可以保留单液电池的优点,在E的表达式中不出现单个离子的活度和活度系数,可以精确求算电动势。②双联电池总反应为:盐桥可以使液接电势减小到可以忽略不计的程度。最常用的盐桥有KCl,KNO3,NH4NO3溶液等。(二)
4、电动势产生的机理12(二)电动势产生的机理3.电池电动势的测定仪器:电势差计方法:对消法标准电池13(三)电极电势和电池电动势(三)电极电势和电池电动势1.标准氢电极根据IUPAC的建议,将标准氢电极作为负极,待测电极为正极,因为,所测电动势即为待测电极的氢标还原电极电势,习惯上还称电极电势。14(三)电极电势和电池电动势2.电极电势的能斯特公式3.电池电动势的能斯特公式154.电池电动势的计算(三)电极电势和电池电动势165、浓差电池(ConcentrationCell)(1)单液浓差电池(2)
5、双液浓差电池(电解质相同而活度不同)(三)电极电势和电池电动势17(四)可逆电池的热力学(四)可逆电池的热力学1、从E和求DrHm和DrSm温度系数:单位V/K判据;最大有效功18(四)可逆电池的热力学2.可逆电极的热力学标准电极:氧化态+ze→还原态电极电势与反应式写法的关系电池电动势与反应式写法的关系19(四)可逆电池的热力学3、电动势E与温度的关系若与温度无关20设计电池(1)判断反应方向(2)求难溶盐的溶度积Ksp(3)求电解质的活度,平均活度,平均活度因子(4)求反应的标准平衡常数(5)
6、测溶液的pH值:(四)可逆电池的热力学4.电池电动势的应用21二、计算题例125℃及1Pθ下,将一可逆电池短路,使有96500库仑的电量通过电池,此时放出的热量恰为该电池可逆操作时所吸入的热量的43倍。在25℃及1Pθ下,该电池的电动势的温度系数是0.00014V·K-1,试求此电池的Qr、△H、△G、△S、E?22例2已知原电池Pt
7、H2(0.01Pθ)∣HBr(0.1mol/kg)∣AgBr
8、Ag,在20℃时E293K=0.154V,若△H=80000J(反应时z=1),25℃AgBr的溶度积
9、KSP=5×10-13,⑴写出电极反应和电池反应式⑵求出298K时电池电动势E⑶求298K时可逆热Qr⑷求298K时Eθ(AgBr/Ag+)⑸求298K0.1mol/kgHBr的活度系数23例3已知,求298K时电池电动势24考研真题试计算290KCu2O的分解压力.290K时下列两电池的电动势值如下:25
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