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中国医科大学物理化学 第六章 电化学(第一节~第四节)

中国医科大学物理化学 第六章  电化学(第一节~第四节)

H2
2Cl-2e-
Cl2
电解池示意图
2013年5月13日星期一 第六章 此案化学 11
(3)在阳极上交换 电子,发生氧化反应, Cl– 向阳极迁移。
e-
...
e-
2Cl 2e Cl 2 (4)电子从阳极流 回正极
阴 极
阳 极
2H+2e-
H2
2Cl-2e-
Cl2
电解池示意图
2013年5月13日星期一 第六章 此案化学 40
1 1 例如: m (KCl) 、m ( MgCl 2 ) 、 m ( H 3 PO4 ) 。 2 3 但是要注意: 1 m (MgCl 2 ) 2m ( MgCl2 ) 2
2013年5月13日星期一
第六章 此案化学
41
二、电解质溶液的电导测定
第六章
电化学
第六章
电化学
电化学是研究化学能与电能之间相互转换所遵循的 规律的科学。 电分析化学、催化电化学、生物电化学、光电化 学、… …。 应用于环境、能源、材料、生命科学、通讯、航空 航天、… …等领域。
2013年5月13日星期一
第六章 此案化学
3
第一节
电化学基本概念
一、电子导体和离子导体
1m
1 m
2013年5月13日星期一
1m
第六章 此案化学 39
(二)摩尔电导率 定义:相距为1 m的两平行电极间放置含有1 mol电 解质的溶液所具有的电导。 符号: m。 单位:S∙m2∙mol-1。 摩尔电导率 m 与电导率 的关系: m Vm c c 的单位为mol∙m-3。 用 m 比较不同类型电解质的导电 能力时,必须在荷电量相同的基础上进行。

物理化学 课件 第八章 电化学

物理化学 课件 第八章 电化学

mCu n M Cu 0.5 63.549 103 kg 31.77 103 kg
§8.1.2 离子的迁移数
1. 离子的迁移数的定义
6mol 6mol
6mol
4mole 4mole
减少1mol
υ+=3υ-
减少3mol
阴阳离子速度不同
阴,阳离子迁移的电量不同 离子迁出相应电极区物质量的不同
A B Az+ Bz可看作是正负离子的摩尔电导率之和
, , m m m
,
因而弱电解质的摩尔电导率
HAC NaAC HCl NaCl m m m m H + AC m m
1 m Cu 2+ 2 m Cu 2+ 2


+ + 1 m M z B zB m M z B zB

2 电导的测量及, m的计算
电导的测量实际上是测电阻 当T中电流为0时: 电导
R1 R3 Rx R4
1 R3 1 AC 1 G Rx R4 R1 CB R1
(2) 摩尔电导率与浓度
m

c
n = 1mol l=1m
•强弱电解质浓度降度,摩尔电导率增大 强:n一定,c, v+, v- 弱:n一定,c, n+, n- v+, v- •强电解质在很稀的溶液中,m与 c 成直线函数
m A c m
——极限摩尔电导率 m
弱电解质:无上述直线关系 无法从实验直接求得弱电解质的极限摩尔电导率
§8.1 电解质溶液理论

物理化学中国药科大学电化学8-9节

物理化学中国药科大学电化学8-9节

H2 (p2)
电动势为
E = 右 左
= [
(H2)
RT 2F
ln
p2 /p ] [a(H+)]2
[
(H2)
RT 2F
ln
p1 /p [a(H+)]2
]
=
RT 2F
ln
p1 /p p2 /p
由上式可看出,这类电池的电动势与电解质 溶液的浓度无关,与标准电极电势亦无关, 而与电极反应物质在电极上的浓度有关。
以后一电池为例,其反应为
正极 负极 电池反应
1 2
Cl2
+
e-
Cl-
12H2-e-
H+
1 2
H2(p1)
+
1 2
Cl2(p2)
HCl(a±)
电动势为 -
RT F
a(Cl-)
ln (p2/p
)1/2 ]
-[
(H2) -
RT F
ln(p1/p )1/2 a(H+)
一、判断反应趋势
电极电势的高低,反映了电极中反应物质 得到或失去电子能力的大小。电势越低越 易失去电子;电势越高越易得到电子。因 此,可根据有关电极电势数据判断反应进 行的趋势。例如,电极电势较低的金属能 从溶液中置换出电极电势较高的金属。 注:一定温度下电极电势是由Ø相应离 子活度两个因素决定的。
四、双液浓差电池
亦称“溶液浓差电池”。例如
Ag|AgNO3(1)||AgNO3(2)| Ag 即属于此。其反应为
正极 Ag+(2) + e
Ag
负极 Ag e
Ag+(1)
总变化 Ag+(2)
Ag+(1)

中国药科大学 物理化学 期末试卷(A卷)-含答案

中国药科大学 物理化学 期末试卷(A卷)-含答案

中国药科大学 物理化学 期末试卷〔A 卷〕2008-2009学年第二学期<药学理科基地班>专业班级学号##一、选择题〔每小题2分,共20分〕< >vap m 21221112(-)A. n B. ln C. =D. =constant H T T V pW RT ln V p RTT HS pV Tγ∆==∆∆2.涉及焓的下列说法中正确的是 < > A. 单质的焓值均等于零 B. 在绝热可逆过程中焓变为零C. 在等温过程中焓变为零D. 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化3. 水溶液中的反应:422NH OCN CO(NH )→,测得不同起始尝试下的反应半衰期如下:起始浓度/mol ⋅L -10.05 0.10 0.20 t 1/2/hr37.0319.159.49则此反应的反应级数是: 〔 〕 A. 1 级B. 2级 C. 3级D. 0级4.蒽在光的作用下可以聚合为二蒽,二蒽在加热时会发生分解反应,达到化学平衡。

已知热分解反应的温度系数约为0.28<即每升高1K 温度速率常数增加值>。

当达到光化学平衡时,每增加10K 的温度,二的产量变化是多少?< >A .增加35.7%B .减少35.7%C .增加28%D .减少28%5.298K 时测定水-丙醇的蒸气压,当x 丙醇=0.1时,测得平衡气相中总蒸气压为p 总=4786Pa,y 丙醇=0.3677,已知p 水*=3173Pa,p 丙醇*=2906Pa,则水的活度系数为: < > A. 0.954 B. 1.06 C. 0.943 D. 1.006.在一密闭体系中,AgNO 3<s>加热部分分解达到以下平衡:2 AgNO 3<s> →Ag 2O<s>+2NO 2<g>+1/2O 2<g>此平衡系统自由度f 为A. f =1B. f =2C. f =3D. f =47. 在唐南〔Donnan 〕平衡中,判断平衡的条件是: 〔 〕 A. 膜两边的小离子浓度相等 B. 膜两边的总电荷相等C. 膜两边的小离子化学势相等D. 膜两边的小分子电解质化学势相等8.300K 时玻璃毛细管和不锈钢毛细管半径相同,水在毛细管中的升高高度相同,当水的温度降到274K 时,它们的升高高度分别为h 玻璃和h 不锈钢,则有: 〔 〕 A h 玻璃 = h 不锈钢B h 玻璃 > h 不锈钢C h 玻璃 < h 不锈钢D 无法确定 9.如右图,实线为恒温线,虚线为恒容线,点划线为绝热线,星线为恒压线。

物理化学第八章电化学

物理化学第八章电化学

解:
摩尔电导率
Λm
κ c
0.016 0.01 103
1.6 103
S.m2 .mol1
查表知:Λm∞(HAc) =390.72×10-4 S.m2.mol-1
电离度
m m
1.6 10-3 390.72 10-4
0.04095
电离常数
KC
α 2c (1 α )cθ
0.040952 0.01 1-0.04095
离子的迁移速率 r
r与离子的本性、溶剂的性质有关,正比于电场的电位梯度
r
u
dE dl
dE 为电位梯度 dl
r
u
dE dl
V m1
u+,u-:正、负离子的电迁移率 又称为离子淌度(ionic mobility)
m2 s1 V1
相当于单位电位梯度时离子迁移的速率
与离子本性、溶液浓度、溶剂性质和温度等有关。
m s1
正离子 H+ K+ Ba2+ Na+ Li+
u+108 36.3 7.62 6.59 5.19 4.01
负离子 OHSO42ClNO3-
HCO3-
H+,OH-的电迁移率比其他离子大,水溶液中通过氢键来导电
K , Cl , NO3 KCl, KNO3
的电迁移率很接近 常用来制备盐桥
u-108 20.52 8.27 7.91 7.40 4.61
电导池常数 K(l/ AS ) Rκ 1.289 24.69 31.83 m1 HAc溶液电导率 κ K(l/As ) 31.83 0.016 S.m1 R 1982
例:
298 K时,用同一电导池测得 0.1 mol.dm-3 KCl溶液电阻为 24.69Ω,0.01 mol.dm-3 的HAc溶液电阻为 1982Ω, 求该电导池常数及 HAc 溶液的摩尔电导率和电离常数。

大学物理化学经典课件8-2-电化学-PPT精选文档

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C a S O 4 2 2 m , m , m , 1 / 2 SO 1 / 2 CaSO 1 / 2 Ca 4 4



1

2 m , 1 / 2 Ca 2 m , 1 / 2 SO 4
0 . 00595 ( S . m . mol )
2
1
m
可 用 比 较 电 解 质 溶 液 的 导 电 能 力
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2019/3/19
弱电解质的Λm与c的关系
随着浓度下降, Λm 也缓
慢升高,但变化不大。当溶液 很稀时,Λm与 c 不呈线性关
系,等稀到一定程度,Λm迅速 升高,见 CH3COOH 的Λm与 的关系曲线。 弱电解质的Λ∞m不能用外推法得到, 但可由强电解质的Λ∞m来计算。
但 C 不 同 时 , 离 子 的 密 度 不 同 , 离 子 间 的 距 离 不 同 , 运 动 速 度 不 同 ,导 致 不 相 同 m
只 有 当 离 子 运 动 速 度 相 近 , 浓 度 很 稀 ( C 0 ) 时 , 离 子 间 距 增 大 , 可 以 忽 略 离 子 间 的 相 互 作 用 , 才 可 比 较 其 导 电 能 力
B Z
B m B m ZБайду номын сангаас
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2019/3/19
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摩尔电导率与浓度的关系
由于溶液中导电物质的量已给定,都为1mol, 所以,当浓度降低时,粒子之间相互作用减弱,正、 负离子迁移速率加快,溶液的摩尔电导率必定升高。 但不同的电解质,摩尔电导率随浓度降低而升高的 程度也大不相同。
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物理化学电子课件第七章电化学基础

物理化学电子课件第七章电化学基础

第二节 电解质溶液
一、电导和电导率 图7-4所示为几种电解质溶液的电导率与浓度的关系。
第二节 电解质溶液
二、摩尔电导率
因为电解质溶液的电导率与浓度有关,因此不能用电导率来比较 不同浓度、不同类型的电解质的导电能力,需要引入摩尔电导率的概 念。
第二节 电解质溶液
三、电导的测定
电导是电阻的倒数,因此测量电解质溶液的电导实际上是测量其 电阻。测量溶液的电阻可利用惠斯通电桥,如图7-5所示。
第二节 电解质溶液
第三节 可逆电池及原电池热力学
一、可逆电池
(1)充电、放电反应必须可逆,即化学可逆和物质可逆,要求
(2)反应要在无限接近电化学平衡条件下进行,即可逆电池的 能量转移必须是热力学可逆的,要求电池必须在电流趋于无限小(即
I 0)的状态下工作。放电时对外所做的电功和充电时消耗的电功 大小相等,保证当系统恢复原状时环境也能复原,不留下任何变
第一节 电化学的基本概念
三、离子的电迁移和迁移数
3. 离子迁移数 t有多种测定方法,这里主要介绍希托夫(Hittorf) 法。其原理是:分别测定离子迁出或迁入相应电极区的物质的量及发 生电极反应的物质的量,然后通过物料衡算得到离子迁移数。实验装 置如图7-3所示。
第一节 电化学的基本概念
三、离子的电迁移和迁移数 实验测定中的物料衡算思路为:电解后某离子剩余的物质的量
二、法拉第电解定律
1833年,英国科学家法拉第(Faraday)在研究了大量电解过程后提出 了著名的法拉第电解定律——电解时电极上发生化学反应的物质的量与 通过电解池的电荷量成正比,简称为法拉第定律,其数学表达式为:
第一节 电化学的基本概念
三、离子的电迁移和迁移数
通电于电解质溶液后,溶液中承担导电任务的阴、阳离子分别向 阳极和阴极移动,同时在相应的两个电极界面上发生氧化或还原作用。 这种在电场作用下阴、阳离子分别向两极运动的现象称为电迁移。电 迁移是电解质溶液导电的必要条件。即

物理化学中国药科大学电化学5-10节

物理化学中国药科大学电化学5-10节

a H

a Cl

aAg
F
( pH2 / p )2 aAgCl
E E—o

RT F
ln
a a H Cl
a

a H


a Cl

a2
( m)2
0.796
a H


a Cl

(
m)2
(0.1 0.796)2
6.336103
E 0.224 8.314 298.15 ln 6.336103 96485
2. 确定电极。就目前而言,电极的选择 范围就是前面所述的三类电极,因此要熟 悉这三类电极的组成及其对应的电极反应。
3. 复核反应。在设计电池的过程中,首先 确定的是电解质溶液还是电极,要视具体 的情况而定,以方便为原则。一旦电解质 溶液和电极都确定,即可组成电极。但电 池组成后,必须写出该电池所对应的反应, 并与给定反应相对照,两者相一致则表明 该电池设计成功,若不一致则需重新设计。
稀HCl
+ + + + + +
浓HCl H+
Cl- - - - - -
KCl溶液 HCl溶液 K+ H+
+- +- +- +- +- +-
液接电势的产生
在两个溶液之间,放置一正负离子迁移数接近 的溶液,以两个液体接界代替一个接界。由于正 负离子迁移数相同接近,在截面界面上产生的液 体接界电势数值很小,而且这两个很小的接界电 势又常常是符号相反,因此这两个液体接界电势 之和比原来一个液体接界电势要低很多。
0.2224 0.02569ln 6.336103
0.3524
第九节、电极电势 一、标准氢电极

大学物理化学8-电化学课后习题及答案

大学物理化学8-电化学课后习题及答案

电化学课后习题一、是非题下列各题中的叙述是否正确?正确的在题后括号内画“√”,错误的画“×”:1、用能斯特公式算得电池的电动势为负值,表示此电池反应的方向是朝正向进行。

( )2、电池Zn (s)| ZnCl 2(b =0.002 mol ·kg -1,γ±=1.0) | AgCl(s) | Ag(s),其反应为:2AgCl(s)+Zn(s)===2Ag(s)+ ZnCl 2(b =0.002 mol ·kg -1,γ±=1.0) 所以,其电动势的计算公式为:E MF =E MF -RT F2ln a (ZnCl 2) =E MF -RT F 2ln(0.002×1.0) ( )。

3、标准电极电势的数据就是每个电极双电层的电势差。

( )4、电池反应的电动势E MF 与指定电池反应计量方程式的书写无关,而电池反应的热力学函数变∆r G m 等则与指定电池反应计量方程式的书写有关。

5、锌、银两金属片同时插入HCl 水溶液中,所构成的电池是可逆电池。

二、选择题选择正确答案的编号,填在各题之后的括号内:1、原电池在定温定压可逆的条件下放电时,其在过程中与环境交换的热量为:( )。

(A)∆r H m ; (B)零; (C)T ∆r S m ; (D) ∆r G m 。

2、 电池Hg(l) | Zn(a 1) | ZnSO 4(a 2) | Zn(a 3) | Hg(l)的电动势:( )。

(A)仅与a 1,a 3有关,与a 2无关;(B)仅与a 1,a 2有关,与a 3无关; (C)仅与a 2,a 3有关,与a 1无关;(D)与a 1,a 2,a 3均无关。

3、在25℃时,电池Pb(Hg)(a 1)|Pb(NO 3)2(aq)|Pb(Hg) (a 2)中a 1> a 2,则其电动势E :( )。

(A)>0; (B)<0; (C)=0; (D)无法确定三、填空题在以下各小题中的 处填上答案: 1、Ag(s)|AgNO 3(b 1=0.01 mol ·kg -1, γ±, 1=0.90)|| AgNO 3(b 2=0.01 mol ·kg -1, γ±, 2=0.72)|Ag(s)在25℃时的电动势E MF =⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。

物理化学07章电化学-精品文档

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相互转化及转化过程中有关规律的科学。
电解
电能
电池
化学能
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2019/2/16
电化学的用途
⒈电解 精炼和冶炼有色金属和稀有金属; 电解法制备化工原料; 电镀法保护和美化金属; 还有氧化着色等。 ⒉电池 汽车、宇宙飞船、照明、通讯、 生化和医学等方面都要用不同类 型的化学电源。 ⒊电分析 ⒋生物电化学
电解质溶液的导电性质
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2019/2/16
(一)电解质溶液
主要内容
电化学的基本概念和法拉第定律
离子的电迁移和迁移数 电导 强电解质溶液理论简介
上一内容
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2019/2/16
1.1 电化学的基本概念
电化学研究对象 电化学主要是研究电能和化学能之间的
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2019/2/16
1.2 法拉第化学变化物质的量与通入的
电量成正比。
⒉ 通电于若干个电解池串联的线路中,当所取的
基本粒子的荷电数相同时,在各个电极上发生反 应的物质,其物质的量相同,析出物质的质量与 其摩尔质量成正比。
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2019/2/16
正极、负极
正极:
电势高的极称为正极,电流从正 极流向负极。
负极:
电势低的极称为负极,电子从负极 流向正极。
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2019/2/16
阴极、阳极 发生还原作用的极称为阴极,在 原电池中,阴极是正极;在电解池 (Cathode) 中,阴极是负极。
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这与浓差电池相当。其总电动势E亦应为 两个电池电动势之和,即 (a±)2 2RT E = E左 + E右= ln F (a±)1 (±•m)2 2RT = ln (±•m)1 F 由上式可看出,采用双联电池取代盐桥, 不仅可消除液体接界面,而且还能保留单 液化学电池的优点,即其E的表示式中不出 现单独离子的ai 或i。因此,按上式可精确 计算这类电池的电动势。
1 2 Cl2
+
Cl-
负极
电池反应
1 H - e 2 2 1 2 H2(p1)
H+
+
1 2
Cl2(p2)
HCl(a±)
电动势为 a (Cl ) RT ln E = 右- 左 = [ (Cl2) ] 1/2 F (p2/p )
1/2 (p /p ) RT 1 ln ] -[ (H2) + F a(H ) 2 ( a ) RT ± ln = (Cl2) F (p1/p )1/2 (p2/p )1/2
第八节
浓差电池
运用不同的可逆电极可以组成多种类型的可 逆电池。
按照电池中物质的变化分类 化学电池:物质的变化为 化学反应 浓差电池:物质的变化仅 由高浓度变为低浓度 单液电池 按照电池包含电解质溶液的种数分类 双液电池
一、单液化学电池
例如 Cd|CdSO4(a±)|Hg2SO4-Hg (Pt)H2(p1)|HCl(a±)|Cl2(p2)(Pt) 等均是。 以后一电池为例,其反应为 正极
三、单液浓差电池
也称“电极浓差电池”。例如 Cd(Hg)(a1)|CdSO4(m)|Cd(Hg)(a2) (Pt)H2(p1)|HCl(m)|H2(p2)(Pt) 等均 属此类。以后一电池为例,其反应为 正极 2 H+ + 2e 负极 H2 (p1) 2e 总变化 H2 (p1) H2 (p2) 2 H+ H2 (p2)
Zn2+ + Cd
电动势为
RT E = 右 左= [ (Cd) + ln a(Cd2+)] 2F RT 2+)] [ (Zn) + ln a (Zn 2F
2+) a (Cd RT ln = [ (Cd) (Zn)] + 2F a(Zn2+)
RT ln = [ (Cd) (Zn)] + 2F
电动势为 E = 右 左
p2 /p RT ] = [ (H2) ln 2F [a(H+)]2 RT ln p1 /p ] [ (H2) + 2 2F [a(H )]
p1 /p RT = ln 2F p2 /p
由上式可看出,这类电池的电动势与电解质 溶液的浓度无关,与标准电极电势亦无关, 而与电极反应物质在电极上的浓度有关。
例 298K时,有溶液:(1) a(Sn2+) = 1.0, a(Pb2+) =1.0; (2) a(Sn2+) = 1.0, a(Pb2+) = 0.1。当将金属 放入溶液时,能否从溶液中置换出金属?
Ag + HCl(a1)
2RT E左 = [ (Ag-AgCl) (H2)] ln (a±)1 F 右电池的反应为 Ag + HCl(a2)
1 2
H2(p ) + AgCl
E右 = [ (H2) (Ag-AgCl)] + 2RT ln (a±)2 F 双联电池的总变化应为两个电池反应之 和,即 HCl(a2) HCl(a1)
第九节
电池电动势的应用
一、判断反应趋势 电极电势的高低,反映了电极中反应物质 得到或失去电子能力的大小。电势越低越 易失去电子;电势越高越易得到电子。因 此,可根据有关电极电势数据判断反应进 行的趋势。例如,电极电势较低的金属能 从溶液中置换出电极电势较高的金属。 注:一定温度下电极电势是由Ø相应离 子活度两个因素决定的。
四、双液浓差电池 亦称“溶液浓差电池”。例如 Ag|AgNO3(1)||AgNO3(2)| Ag 即属于此。其反应为 正极 Ag+(2) + e 负极 Ag e Ag Ag+(1)
总变化 Ag+(2)
Ag+(1)
电动势为 RT ln a(Ag+,2)] E = 右 - 左= [ (Ag) + F RT ln a(Ag+,1)] -[ (Ag) + F a(Ag+,2)
RT ln = (Cl2) F (p1/p )1/2 (p2/p )1/2
2(m/m )2
注:由上式可看出,在单液化学电池 E的表达式中只出现同一溶液的a或 。一个溶液的a或是有明确的热 力学意义的,也是可以精确测量的。 因此,按上式可精确计算这类电池的 电动势。
二、双液化学电池
这类电池有两种电解质溶液,中间以盐桥消 除液接电势。 例如 Hg-Hg2Cl2|KCl(a 1)||AgNO3(a 2)|Ag Zn|ZnCl2 (a 1)||CdSO4 (a 2)|Cd 等均是。以后一电池为例,其反应为 正极 Cd2+ + 2e负极 Zn -2eCd Zn2+
电池反应
Zn + Cd2+
RT ln = F
a(Ag+,1)
+ + (Ag ,2 )•m(Ag ,2 ) RT ln = (Ag+,1 )•m(Ag+,1 ) F
由上式可看出,这类电池的E与两个溶 液中有关离子的活度有关。用上式求算其 电动势时,因式中有单独离子的活度,所 以需借助于每一溶液中+ = - = ±的假定, 以±代替+或-作近似处理。
(Cd2+)•m (Zn2+)•m
(Cd2+) (Zn2+)
注:由上式可看出,在双液化学电池E的 表示式中出现了不同溶液中单独离子的aB 或B,这是无法测定的,一般也很难求算。 因此用上式计算电池电动势时,通常需做 近似处理,即假设每一溶液中+ = = , 于是以可测量的代替不可测量的+或 。
五、双联浓差电池
用两个相同的电极联接在一起,代替 双液浓差电池中的盐桥,即构成双液浓 差电池。例如 (Pt)H2(p )|HCl(a1)|AgCl-Ag—— Ag-AgCl|HCl(a2)|H2(p )(Pt) 这类电池实际上是由两个单液电池组合 而成。左电池的反应为
1
2
H2(p ) + AgCl
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