《电化学原电池》PPT课件.ppt

2020 3 26 原电池部分教学的基本要求 理解原电池 电解池的不同概念 明了阴 阳极 正 负极规定的原则 掌握常用电极的类型 会书写常用电极和常见的电池的电极反应和电池反应 掌握原电池电动势的定义 理解可逆电池必须满足的条件 掌握原电池反应及电极反应的能斯特方程 会用能斯特方程进行相关计算 了解液体接界电势及其消除方法 原电池部分 7 5 7 9 2020 3 26 电解和极化部分教学的基本要求 电解和极化部分 7 10 7 12 了解理论分解电压及实际分解电压的概念 了解超电势的定义 了解极化曲线测定的方法 掌握电解时电极的反应及相关计算 2020 3 26 7 5可逆电池及其电动势的测定 电能 化学能 galvaniccell原电池 化学能 电能 electrolyticcell电解池 2020 3 26 一 组成可逆电池的必要条件 化学反应可逆能量变化可逆 2020 3 26 组成可逆电池的必要条件 净反应 总反应 2020 3 26 二 可逆电池的书面表示法 1 左边为负极 起氧化作用 右边为正极 起还原作用 2 表示相界面 有电势差存在 3 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299 15K 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 2020 3 26 可逆电池的书面表示法举例 Pt H2 p1 HCl 0 1mol kg 1 Cl2 p2 Pt 2020 3 26 三 可逆电极和电极反应 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 第一类电极 第二类电极 第三类电极 2020 3 26 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 Pt2H a 2e H2 p OH a H2 p Pt2H2O 2e H2 p 2OH a H a O2 p PtO2 p 4H a 4e 2H2O OH a O2 p PtO2 p 2H2O 4e 4OH a Cl a Cl2 p PtCl2 p 2e 2Cl a 2020 3 26 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 2e 2Ag s 2OH a H a Ag2O s Ag s Ag2O 2H a 2e 2Ag s H2O 2020 3 26 第三类电极及其反应 Fe3 a1 Fe2 a2 PtFe3 a1 e Fe2 a2 Cu2 a1 Cu a2 PtCu2 a1 e Cu a2 Sn4 a1 Sn2 a2 PtSn4 a1 2e Sn2 a2 2020 3 26 五 电池电动势的测定 对消法测电动势的原理 对消法测电动势的实验装置 韦斯顿标准电池 电动势与温度的关系 为什么标准电池有稳定的电势值 2020 3 26 1 对消法测定电动势的原理图 2020 3 26 2 对消法测电动势的实验装置 2020 3 26 3 韦斯顿标准电池结构图 电极反应 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 优点 电动势稳定 电动势随温度变化小 2020 3 26 韦斯顿标准电池 电动势稳定的原因 电池电动势只与镉汞齐的活度有关 而从Hg Cd的相图可知 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 2020 3 26 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 2020 3 26 一 电化学与热力学的联系 桥梁公式 7 6原电池的热力学 2020 3 26 1 电池反应的能斯特方程 H2 p1 2H aH 2e Cl2 p2 2e 2Cl aCl 净反应 H2 p1 Cl2 p2 2H aH 2Cl aCl 1 2HCl a 2 Pt H2 p1 HCl 0 1mol kg 1 Cl2 p2 Pt 2020 3 26 因为 1 电池反应的能斯特方程 2020 3 26 两种写法 结果相同 其原因是 1 电池反应的能斯特方程 2020 3 26 2 从标准电池电动势求标准平衡常数 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 2020 3 26 3 电池反应的书写的影响 例如 H2 Cl2 2H a 2Cl a 1 2H2 1 2Cl2 H a Cl a 2020 3 26 4 从E和求DrHm和DrSm 2020 3 26 7 7电极电势和液体接界电势 E 接触 扩散 一 电池电动势 2020 3 26 二 电极电势 标准氢电极 用镀铂黑的金属铂导电 规定 2020 3 26 氢标还原电极电势E Ox Red 阳极 氧化阴极 还原 以标准氢电极为阳极 待测电极为阴极 因为为零 所测电动势即为待测电极的氢标还原电极电势 2020 3 26 电极电势计算通式 这就是Nernst方程 2020 3 26 为何电极电势有正 有负 E Ox Red 0 E Ox Red 0 标准氢电极 给定电极 E Ox Red 0 E增大 非自发电池 自发电池 2020 3 26 二级标准电极 甘汞电极 0 10 33371 00 2801饱和0 2412 氢电极使用不方便 用有确定电极电势的甘汞电极作二级标准电极 2020 3 26 电池电动势的计算 净反应 方法一 2020 3 26 方法二 净反应 化学反应等温式 两种方法 结果相同 2020 3 26 二 浓差电池 ConcentrationCell A 电极浓差电池 1 2 3 2020 3 26 浓差电池 ConcentrationCell B 电解质相同而活度不同 阳离子转移 阴离子转移 4 5 2020 3 26 浓差电池 ConcentrationCell 电池净反应不是化学反应 仅仅是某物质从高压到低压或从高浓度向低浓度的迁移 浓差电池的特点 电池标准电动势 2020 3 26 三 液体接界电势Ej及其消除 液接电势 LiquidJunctionPotential 1 液体界面间的电迁移 设通过1mol电量 整个变化的 2020 3 26 液体接界电势Ej的计算 2 液接电势的计算 测定液接电势 可计算离子迁移数 对1 1价电解质 设 2020 3 26 液体接界电势的消除 盐桥 盐桥只能降低液接电势 但不能完全消除 只有电池反串联才能完全消除Ej 但化学反应和电动势都会改变 盐桥中离子的r r t t 使Ej 0 常用饱和KCl盐桥 因为K 与Cl 的迁移数相近 当有Ag 时用KNO3或NH4NO3 盐桥中盐的浓度要很高 常用饱和溶液 2020 3 26 7 9原电池的设计及应用 试判断下述反应向哪方进行 排成电池 设活度均为1 正向进行 应用一 判断氧化还原的方向 已知 2020 3 26 应用二 测离子平均活度系