物理化学 07 小结例题.ppt

1、1. 定义,(1)电导(G ):,(2)电导率():,(3)摩尔电导率(m):,上页,下页,一、电导、电导率和摩尔电导率,在相距1M 的平行电极之间，放1mol电解质溶液，此时的电导为m表示,第七章电化学,m反映了1mol电解质在电极间距1m的溶液中的导电能力。,C=3molm-3,1/ c,m,2.离子独立运动定律,3.电导测定的应用,(1)计算弱电解质的解离度及解离平衡常数,弱电解质部分电离。例如，醋酸,CH3COOH = H+ + CH3COO- 解离前 c 0 0 解离平衡时 c(1-) c c,上页,下页,(2) 计算难溶盐的溶解度,(3).检验水的纯度,上页,下页,(4) 电导滴定

2、,例1: 25时，将浓度为15.81molm-3的醋酸溶液注入电导池，测得电阻为655，已知电导池常数KCell是13.7m-1求给定条件下醋酸的电离度和电离常数。已知：,解：,上页,下页,上页,下页,上页,下页,二、电解质的平均离子活度系数,阳极(),阴极(),电极：传导电子，参加反应,电解质溶液：离子迁移，参加反应,反应在两个电极-溶液界面间完成,电池反应,三、可逆电池,标明物质状态、活度、压力； 气体物质应有不活泼物质作载体（电极）； 符号的排列顺序要真实反映电池中各种物质的接触顺序； 根据上述规则写出的电池若电池电动势小于零，说明实际电池情况与书写表达相反。,负极在左：氧化反应；正极在

3、右：还原反应；,上页,下页,电池图示表示规则：,发生氧化反应的为阳极； 发生还原反应的为阴极。 电势高的为正极； 电势低的为负极。,规定：,电池表达规则：,上页,下页,非金属气体也可构成电池，但需借助惰性电极来传导电子,_,可逆电池 (Reversible Cell ),将化学能转变为电能的装置称为电池，如果化学能转变为电能是以热力学可逆的方式进行的，则该电池输出最大电功。,可逆电池必须满足以下条件： *电极可逆：1) 电极反应可逆(通以反向电流时，电极 反应逆向进行)； 2) 操作条件可逆(通过的电流无限小，电 极反应在接近平衡条件下完成。 *在电池中进行的其它过程也必须可逆(液体接界处离

4、子的扩散可逆)。,(恒温,恒压,可逆),上页,下页,四、原电池热力学,上页,下页,(电池电动势)能斯特（Nernst)方程,Zn(s) +Cu2+ Zn2+ + Cu(s),氢标电极电势,电极电势的Nernst方程,1. 第一类电极,(1)金属电极,构成要素：金属 + 含有该金属离子的溶液,电极符号：,电极反应：,Zn2+|Zn : Zn2+2e-Zn,五、电极的种类,(2)气体和卤素电极,构成要素：气体 + 含有该元素离子的溶液+惰性金属,电极符号：,Cl-| Cl2|Pt : Cl2(g)+2e-2Cl-,2. 第二类电极,构成要素： 金属 + 该金属的难溶盐 + 含有该难溶盐负离子的溶液

5、 电极符号：,（1）金属-难溶盐电极 Metal insoluble salt electrodes,甘汞电极,甘汞电极的电极电势在温度恒定下只与溶液中氯离子的活度有关,优点：容易制备，电极电势稳定，常可用做参比电极。,按照甘汞电极中KCl 溶液浓度的不同，常使用如下三种甘汞电极：,氯化银电极,(2)金属-难溶氧化物电极,3.氧化-还原电极 Oxidation reduction electrodes,构成要素：同一元素的不同氧化态离子 + 惰性金 属 (通常为铂片,只起传导电子的作用),电极符号：,电极反应:,(可逆电池)电动势的计算,方法一:,方法二:,上页,下页,例：,方法一:,上页,下

6、页,方法二:,上页,下页,例2:电池HgHg2Br2(s)Br-(aq)AgBr(s)Ag，在标准压力下，电池电动势与温度的关系是： E /mV = 68.04+0.312(T/K-298.15) ，写出通过1F电量时的电极反应与电池反应，计算25时该电池反应的rGm, rHm, rSm。,解：通过1F电量时,上页,下页,25、100 kPa时,= 68.04 mV = 6.80410-2 V,= 196484.6Cmol-16.80410-2 V = 6.565 kJmol-1,由题意， = 0.31210-3 VK-1，则,=196484.6Cmol-10.31210-3 VK-1,上页,

7、下页,= 30.103 J K-1mol-1,= (-6565+298.1530.103) Jmol-1 = 2410.21 Jmol-1,上页,下页,例3: 已知电池: Pb(s)PbSO4 (s)H2SO4(0.01molkg-1)H2(g,100kPa)Pt， 25的电动势为0.1705 V，有关物质在25的标准摩尔生成吉布斯函数为: f GmH2SO4 (aq) =742.99 kJmol1， f GmPbSO4 (s) =811.24 kJmol1 (1)写出电极反应和电池反应； (2)求25时的标准电极电势E SO42-PbSO4(s)Pb； (3)求25时H2SO4在浓度为0.0

8、1molkg-1溶液中的a和 。,上页,下页,解：(1) 电极反应： (-) Pb(s) + SO42-(aq)PbSO4(s)+ 2e- (+)2H+(aq)+2e H2(g) 电池反应： Pb(s) + H2SO4(aq) H2(g) + PbSO4(s),= fGm(PbSO4, s,298K)fGm(H2SO4,aq,298K),= 68.25 kJmol1,上页,下页,Pb(s)PbSO4 (s)H2SO4(0.01molkg-1)H2(g,100kPa)Pt,rGm = -zFE = -zF E+E- =zF E(SO42-PbSO4Pb) = -68.25 kJmol1,E(SO

9、42-/PbSO4Pb) =rGm/ zF = 0.3536 V,上页,下页,上页,下页,Pb(s) + H2SO4(aq) H2(g) + PbSO4(s),= a/( b/b) = 0.5426,上页,下页,找出电池反应中被氧化和被还原物质； 写出阳极(负极)反应和阴极(正极)反应， 注意物料平衡和电荷平衡； 按电池符号规定写出电池表达式。,六、原电池设计,例1:将下列化学反应设计成电池,还原反应,氧化反应,例2. 将下列反应设计成电池 1/2Cl2(g) + Ag AgCl(s),解：(1)阳极:Ag + Cl - (a) AgCl(s) + e - 阴极:1/2Cl2(g) + e -

10、 Cl -(a) 电池表示：Ag|AgCl(s)|Cl -(a)|Cl2(g)|Pt,例3:计算AgCl的溶度积,1.电极浓差电池,气体电极浓差,浓差电池, 由于阴、阳极反应物浓度差 别而产生电动势的电池,1.电极浓差电池,汞齐电极浓差,2.溶液浓差电池,例4: 在298K时，电极AgAg+(aq)及AgAgCl(s)Cl-(aq)的标准电极电势分别为0.7791 V及0.2224 V, 试计算：AgCl的活度积。,解：(1),(+) AgCl(s)+e- Ag +Cl-(aq),(-) Ag Ag+(aq)+e-,电极反应：,AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),设计原电池:,上页,下页,AgAg+(aq)Cl-(aq)AgCl(s)Ag,在电池达平衡时:E = 0，a(Ag+)a(Cl-) = KSP,所以，298K