第七章_可逆电池的电动势及其应用new.ppt

2017-4-9 主要内容 可逆电池和可逆电极 第七章 可逆电池的电动势及其应用 电动势的测定 生物电化学 可逆电池的书写方法及电动势的取号 可逆电池的热力学 电动势产生的机理 电极电势和电池的电动势 浓差电池和液体接界电势的计算公式 电动势测定的应用 2017-4-9 7.1 组成可逆电池的必要条件 例如有电池 作为电解池 作为原电池 Zn(s)|ZnSO4||HCl|AgCl(s) | Ag(s) 2017-4-9 可逆电极的类型 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第二类电极 ⑶第三类电极 2017-4-9 第一类电极及其反应 Na+(a+)|Na(Hg)(a) Na+(a+)+nHg+e- →Na(Hg)n(a) Mz+(a+)|M(s) Mz+(a+)+ze- →M(s) H+ (a+)|H2(p),Pt 2H+(a+)+2e- →H2(p) OH-(a-)|H2(p),Pt 2H2O+2e- →H2(p)+2OH-(a-) H+(a+)|O2(p),Pt O2(p)+4H+(a+)+4e- →2H2O OH-(a-)|O2(p),Pt O2(p)+2H2O+4e- →4OH-(a-) Cl- (a-)|Cl2(p),Pt Cl2(p)+2e- →2Cl-(a-) 2017-4-9 第二类电极及其反应 Cl-(a-)|AgCl(s)|Ag(s) AgCl(s)+e- →Ag(s)+Cl-(a-) OH-(a-)|Ag2O|Ag(s) Ag2O(s)+H2O+2 e- →2Ag(s)+2OH-(a-) H+(a+)|Ag2O(s)|Ag(s) Ag2O+2H+(a+)+2e- →2Ag(s)+H2O 2017-4-9 第三类电极及其反应 Fe3+(a1), Fe2+(a2)|Pt Fe3+(a1)+e- →Fe2+(a2) Cu2+(a1), Cu+(a2)|Pt Cu2+(a1)+e- →Cu+(a2) Sn4+(a1), Sn2+(a2)|Pt Sn4+(a1)+2e- →Sn2+(a2) 2017-4-9 7.2 电动势的测定 对消法测电动势的原理 对消法测电动势的实验装置 标准电池 电动势与温度的关系 为什么标准电池有稳定的电势值 2017-4-9 对消法测定电动势的原理图 2017-4-9 标准电池结构图 电池反应： (-) Cd(Hg)→Cd2++Hg(l)+2e- (+)Hg2SO4(s)+2e-→2Hg(l)+SO42- 净反应： Hg2SO4(s)+Cd(Hg)(a)+8/3H2O →CdSO4·8/3H2O(s)+Hg(l) 2017-4-9 标准电池结构图 韦斯顿标准电池简图 2017-4-9 问题 为什么在一定温度下，含Cd的质量百分数在5～14% 之间，标准电池的电动势有定值？ 答：从Hg-Cd相图可知，在室温下，镉汞齐中镉含量在5～14%之间时，体系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。 2017-4-9 问题 RT 2017-4-9 标准电池电动势与温度的关系 ET/V=1.01845-4.05×10-5(T/K-293.15) - 9.5×10-7(T/K-293.15)2 +1×10-8(T/K-293.15)3 通常要把标准电池恒温、恒湿存放，使电动势稳定。 2017-4-9 7.3 可逆电池的书写方法及电动势的取号 可逆电池的书面表示法 可逆电池电动势的取号 从化学反应式设计电池 2017-4-9 可逆电池的书面表示法 1. 左边为负极，起氧化作用； 2.“|”表示相界面，有电势差存在。 3.“||”或“┆┆ ”表示盐桥，使液接电势降到可以忽略不计。 4.“┆”表示半透膜。 5. 要注明温度，不注明就是298.15 K；要注明物态， 气体要注明压力；溶液要注明浓度。 6. 气体电极和氧化还原电极要写出导电的惰性电极， 通常是铂电极。 右边为正极，起还原作用。 2017-4-9 可逆电池电动势的取号 DrGm=-zEF 自 发 电 池 ： DrGm0，E0 例如： Zn(s)|Zn2+||Cu2+|Cu(s) Zn(s)+Cu2+→Zn2++Cu(s) DrGm0，E0 非自发电池： DrGm0，E0 Cu(s)|Cu2+||Zn2+|Zn(s) Zn2++Cu(s)→Zn(s)+Cu2+ DrGm0，E0 2017-4-9 从化学反应设计电池(1) Zn(s)+H2SO4(aq)