电极电势与电池电动势的计算

1、2022-2-27 94 电极电势与电池电动势的计算电极电势与电池电动势的计算一一 电极电势电极电势 1 电极电势的定义电极电势的定义 2 两个例子两个例子二二 电池电动势的计算电池电动势的计算 1 电极电势与电池电动势电极电势与电池电动势 2 根据根据Nernst公式计算公式计算Emf 三三 浓差电池电动势的计算浓差电池电动势的计算 1 单液浓差电池单液浓差电池 2 双液浓差电池双液浓差电池 3 复合型浓差电池复合型浓差电池2022-2-27一一 电极电势电极电势(electrode potential) 电极电势的定义：电极电势的定义： 使待测电极与标准氢电极组合使待测电极与标准氢电极组合

2、成原电池成原电池 标准氢电极标准氢电极| 待测电极待测电极)(O待测电极待测电极E)(待测电极待测电极E1)(H)(HPtO2 apV0)He(H221O E 规定该原电池的电动势就是待测电极的电极电势规定该原电池的电动势就是待测电极的电极电势，并表示为并表示为 当待测电极中参加反应的各物质均处于各自的标准状当待测电极中参加反应的各物质均处于各自的标准状态时，待测电极的电极电势称为标准电极电势，表示为态时，待测电极的电极电势称为标准电极电势，表示为对于标准氢电极对于标准氢电极，2022-2-27 标准氢电极标准氢电极2HPt | H () | H (1)pa$规定2(H |H )0E$标准氢电

3、极用镀铂黑的金属铂导电2022-2-27一一 电极电势电极电势（1）铜电极）铜电极实测上述电池的电动势实测上述电池的电动势Emf 按规定即为铜电极的电极按规定即为铜电极的电极电势电势 当当a+1.0 时，上述电池电动势时，上述电池电动势 Emf0.337V，则则铜电极的标准电极电势铜电极的标准电极电势0.337VCu)e2(Cu2O E)(CuCu2 a|Cu)(Cu|)1(H| )(H|Pt2O2|aap mf2)Cue2(CuEE 2Cu2O21ln2-Cu)e2(CuCu)e2(CuaFRTEE2022-2-27一一 电极电势电极电势(2) 银银碘化银电极碘化银电极 实测该电池的电动势时

4、，发现正、负极与上面所写电实测该电池的电动势时，发现正、负极与上面所写电池的正、负极相反。当池的正、负极相反。当a- =1.0时电池电动势为时电池电动势为0.1524V.一般而言，任一电极其电极反应用下列通式表示：一般而言，任一电极其电极反应用下列通式表示：)(I |AgI(s)Ag- a|Ag|AgI(s)| )(I|) 1(H| )(H|PtO2aap0.1524V)IAge(AgI-OE其电极电势的通式为：其电极电势的通式为：RedeOxR-O z OROxRedlnRed)-eOx(OROzFRTEzE2022-2-27二二 电池电动势的计算电池电动势的计算2 根据根据Nernst 公

5、式计算公式计算1 电极电势与电池电动势电极电势与电池电动势左左右右EEE mfOOOmf左左右右EEE OROxRedlnRed)-eOx(ORO zFRTEzE)ln(BBOmfmfB azFRTEE BBB02022-2-27例例24-1424PbO|(s)PbSO|0.125),(2molkgSOH|(s)PbSO|Pb 计算温度计算温度298.15K时铅蓄电池电动势：时铅蓄电池电动势：已知已知PbSO4在在298.15K时时Ksp1.5810-8(浓度单位为浓度单位为mol.kg-1) ，1.456VO)2HPb2e4H(PbO22-2O3 E0.1265VPb)2e(Pb-2O4 E

6、解：电池反应如下解：电池反应如下PbO2 (s)+Pb(s)+2H2SO4(b)2PbSO4 (s)+2H2O(l)根据根据Nernst公式公式2)SO(HOmfmf1ln242aFRTEE 2022-2-27（例）（例）标准电动势标准电动势 下面讨论如何由题目中所给出的标准电极电势及下面讨论如何由题目中所给出的标准电极电势及PbSO4的活度的活度积数据求出铅蓄电池正、负极的标准电极电势积数据求出铅蓄电池正、负极的标准电极电势OOOmf左左右右EEE O)2HPbSO2eSO4H(PbO24-242O1O EE右右)SOPb2e(PbSO-24-4O2O EE左左O1124-2422O2HPb

7、SO2eSO4HPbOFEG O22-24-42SOPb2ePbSOFEG O3322-22O2HPb2e4HPbOFEG O44-22Pb2ePbFEG sp5-2424lnSOPbPbSOKRTG 2022-2-27（例）（例） V6871ln2spO3O1.KFRTEE V35710ln2spO4O2.KFRTEE 电池正极的标电池正极的标准电极电势准电极电势 电池负极的标电池负极的标准电极电势准电极电势标准电动势标准电动势V0442O2O1Omf.EEE 0625043O)SO(H42.bba V97281.062501lg02958004422mf.E 2022-2-27三三 浓差电

8、池电动势的计算浓差电池电动势的计算(1单液单液) 1 单液浓差电池单液浓差电池 Pt (s) | H2 (p1)HCl(aq)H2 (p2) | Pt (s) p1 p212mfln2ppFRTE 正极正极 2H+ (a) + 2e- H2 (p2) 负极负极 H2 (p1) 2H+ (a) + 2e- 电池反应为电池反应为 H2 (p1) H2 (p2) p1p2电池电动势电池电动势: 电池电动势的大小仅决定于氢气压力的比值，而与溶电池电动势的大小仅决定于氢气压力的比值，而与溶液中氢离子的活度无关。液中氢离子的活度无关。 Pt (s) | Cl2 (p1)Cl- (a)Cl2 (p2) |

9、Pt (s) （p1 a2）2022-2-27三三 浓差电池电动势的计算浓差电池电动势的计算(2双液双液) 2 双液浓差电池双液浓差电池 Ag (s)AgNO3(a1)AgNO3(a2)Ag (s) a2 a121mflnaaFRTE 其电池反应为其电池反应为 Ag+(a2) Ag+(a1) 这种类型浓差电池电动势的大小，决定于两个电解质这种类型浓差电池电动势的大小，决定于两个电解质活度的比值。只有当正极电解质溶液的活度活度的比值。只有当正极电解质溶液的活度(a2)大于负极大于负极电解质溶液电解质溶液(a1)时，时，Emf才为正值。放电的效果相当于活度才为正值。放电的效果相当于活度a2的银离子

10、自发地由高化学势区向低化学势区（活度的银离子自发地由高化学势区向低化学势区（活度a1）转移。转移。2022-2-27三三 浓差电池电动势的计算浓差电池电动势的计算(3复合复合) 3 复合型浓差电池复合型浓差电池 Na(Hg)(a)NaCl(a1)AgCl(s)Ag(s)Ag(s)AgCl(s)NaCl(a2)Na(Hg)(a) a2 a121mflnaaFRTE 电池可以看成如下两个电池串联而成：电池可以看成如下两个电池串联而成：(a2 a1)第一个电池中的反应是：第一个电池中的反应是： Na(Hg)(a)AgCl(s)Ag(s)NaCl(a1)第二个电池中的反应是：第二个电池中的反应是： A

11、g(s)NaCl(a2)Na(Hg)(a)AgCl(s) 串联后整个电池反应为：串联后整个电池反应为： NaCl(a2)NaCl(a1)2022-2-27（1 1）浓差电池）浓差电池(Concentration Cell)A.电极浓差电池1.)K(Hg)(|KCl(aq)| )K(Hg)(21aa21121ln)K(Hg)()K(Hg)(aazFRTEaa2.2122Pt|H ()|HCl(aq)|H ()|Ptpp2122212ln)(H)(HppzFRTEpp3.Pt| )(Cl|HCl(aq)| )(Cl|Pt2212pp1231222ln)(Cl)(ClppzFRTEpp2022-2-27（2 2）浓差电池）浓差电池(Concentration Cell)B.电解质相同而活度不同.阳离子转移.阴离子转移4.Ag(s)| )(Ag|)(Ag|Ag(s)21aa12412l