原电池和电解池物理化学
物理化学电化学知识点总结
物理化学电化学知识点总结
一、原电池的原理
1．构成原电池的四个条件（以铜锌原电池为例）
①活拨性不同的两个电极②电解质溶液③自发的氧化还原反应④形成闭合回路
2．原电池正负极的确定
①活拨性较强的金属作负极，活拨性弱的金属或非金属作正极。
②负极发生失电子的氧化反应，正极发生得电子的还原反应
③外电路由金属等导电。在外电路中电子由负极流入正极
④内电路由电解液导电。在内电路中阳离子移向正极，阴离子会移向负极区。
Cu－Zn原电池：负极: Zn-2e=Zn2+ 正极：2H+ +2e=H2↑总反应：Zn +2H+=Zn2+ +H2↑
氢氧燃料电池，分别以OH和H2SO4作电解质的电极反应如下：碱作电解质：负极：H2—2e-+2OH-=2 H2O 正极：O2+4e-+2 H2O=4OH-
酸作电解质：负极：H2—2e-=2H+ 正极：O2+4e-+4H+=2 H2O
总反应都是：2H2+ O2=2 H2O
二、电解池的原理
1．构成电解池的四个条件（以NaCl的电解为例）
①构成闭合回路②电解质溶液③两个电极④直流电源
2．电解池阴阳极的确定
①与电源负极相连的一极为阴极，与电源正极相连的一极为阳极
②电子由电源负极→导线→电解池的阴极→电解液中的（被还原），电解池中阴离子（被氧化）→电解池的阳极→导线→电源正极
③阳离子向负极移动；阴离子向阳极移动
④阴极上发生阳离子得电子的还原反应，阳极上发生阴离子失电子的氧化反应。
注意：在惰性电极上，各种离子的放电顺序
三．原电池与电解池的比较
原电池电解池
（1）定义化学能转变成电能的装置电能转变成化学能的装置
物理化学电化学
正离子 H+ K+ Ba2+ Na+ Li+
u+108 36.3 7.62 6.59 5.19 4.01
负离子 OHSO42ClNO3HCO3-
u-108 20.52 8.27 7.91 7.40 4.61
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
↑
e
e
↓
总反应
Cl2+H2 → 2H++2Cl( )T.P.R
ΔrG = Wf
Pt
Pt
H+ → ← Cl-
↑ -e
↑ +e
H2 HCl Cl2
原电池装置
电解池：外电源作功，电能→化学能 ΔGT.P = Wf > 0
原电池：自发的化学反应，化学能→电能
ΔGT.p= Wf< 0
电解池 原电池
正极 阳极 ( 氧化反应） 阴极 ( 还原反应）
法测量。
G
两种离子所 处的电场梯 度相同
l
源自文库
E
r A
H
8.2 电导及其应用
8.2.1 电导、电导率、摩尔电导率 一. 电导及电导率
G 1 AS S或1
R l
κ
G
l AS
物理化学核心教程(第二版)思考题习题答案—第8章 电化学
第八章电化学
一．基本要求
1．理解电化学中的一些基本概念，如原电池和电解池的异同点，电极的阴、阳、正、负的定义，离子导体的特点和Faraday 定律等。
2．掌握电导率、摩尔电导率的定义、计算、与浓度的关系及其主要应用等。了解强电解质稀溶液中，离子平均活度因子、离子平均活度和平均质量摩尔浓度的定义，掌握离子强度的概念和离子平均活度因子的理论计算。
3．了解可逆电极的类型和正确书写电池的书面表达式，会熟练地写出电极反应、电池反应，会计算电极电势和电池的电动势。
4．掌握电动势测定的一些重要应用，如：计算热力学函数的变化值，计算电池反应的标准平衡常数，求难溶盐的活度积和水解离平衡常数，求电解质的离子平均活度因子和测定溶液的pH等。
5．了解电解过程中的极化作用和电极上发生反应的先后次序，具备一些金属腐蚀和防腐的基本知识，了解化学电源的基本类型和发展趋势。
二．把握学习要点的建议
在学习电化学时，既要用到热力学原理，又要用到动力学原理，这里偏重热力学原理在电化学中的应用，而动力学原理的应用讲得较少，仅在电极的极化和超电势方面用到一点。
电解质溶液与非电解质溶液不同，电解质溶液中有离子存在，而正、负离子总是同时存在，使溶液保持电中性，所以要引入离子的平均活度、平均活度因子和平均质量摩尔浓度等概念。影响离子平均活度因子的因素有浓度和离子电荷等因素，而且离子电荷的影响更大，所以要引进离子强度的概念和Debye-Hückel极限定律。
电解质离子在传递性质中最基本的是离子的电迁移率，它决定了离子的迁移数和离子的摩尔电导率等。在理解电解质离子的迁移速率、电迁移率、迁移数、电导率、摩尔电导率等概念的基础上，需要了解电导测定的应用，要充分掌握电化学实用性的一面。
物理化学简答题大全
物理化学简答题大全
一隔板将一刚性容器分为左、右两室，左室气体的压力大于右室气体的压力。现将隔板抽去，左、右室气体的压力达到平衡。若以全部气体作为系统，则 U、Q、W 为正？为负？或为零？
答：因为容器时刚性的，在不考虑存在其他功德作用下系统对环境所作的功0 ；容器又是绝热的，系统和环境之间没有能量交换，因此Q=0，根据热力学第一定律 U = Q ＋ W，系统的热力学能（热力学能）变化 U = 0。
3.若系统经下列变化过程，则 Q、W、Q + W 和U 各量是否完全确定？为什么？（1）使封闭系统由某一始态经过不同途径变到某一终态（2）若在绝热的条件下，使系统从某一始态变化到某一终态【答】（1）对一个物理化学过程的完整描述，包括过程的始态、终态和过程所经历的具体途径，因此仅仅给定过程的始、终态不能完整地说明该过程。Q、W 都是途径依赖（path-dependent）量，其数值依赖于过程的始态、终态和具体途径，只因为 Q + W = U，只要过程始、终态确定，则 U 确定，因此 Q + W 也确定。（2）在已经给定始、终态的情况下，又限定过程为绝热过程，Q = 0，Q 确定；W = U，W和U 也确定。
4.试根据可逆过程的特征指出下列过程哪些是可逆过程？
（1）在室温和大气压力（101.325 kPa）下，水蒸发为同温同压的水蒸气；
（2）在 373.15 K 和大气压力（101.325 kPa）下，蒸发为同温同压的水蒸气；
（3）摩擦生热；
（4）用干电池使灯泡发光；
（5）水在冰点时凝结成同温同压的冰；
《物理化学》（下册）_期末总复习
物理化学物理化学((下册下册))期末考试大纲
第八章：第八章：
电化学、原电池、电化学、原电池、电解池、正负极、阴阳极等基本概念和电解定理；电解池、正负极、阴阳极等基本概念和电解定理；电解池、正负极、阴阳极等基本概念和电解定理；电导、电导率、电导、电导率、
摩尔电导率的意义及其与溶液浓度的关系；离子独立移动定律及电导测定的应用；电解质的离子平均活度、平均活度因子及其计算方法；离子强度的计算,德拜－休克尔极限公式公式. .
第九章：第九章：
可逆电池可逆电池,,电池的书面写法电池的书面写法,,电极反应和电池反应电极反应和电池反应,,可逆电池的热力学可逆电池的热力学((桥梁公式、E q
与K q
a 的关系的关系),
),),用用Nernst 公式计算电极电势和电池电动势公式计算电极电势和电池电动势,,电动势测定的应用电动势测定的应用((计算平均活度因子、解离平衡常数和pH 值).
第十章：第十章：
极化现象极化现象,,超电势超电势,,极化对电解电压和原电池电动势的影响,电解过程中电极电势的计算及反应顺序的判断计算及反应顺序的判断,,金属的电化学腐蚀与防护金属的电化学腐蚀与防护,,化学电源的类型化学电源的类型. .
第十一章：第十一章：
反应速率表示法反应速率表示法,,基元反应基元反应,,反应机理反应机理,,反应级数反应级数,,反应分子数反应分子数,,简单级数反应的速率方程（推导和计算）及特点及特点((反应速率常数的量纲、反应速率常数的量纲、半衰期半衰期半衰期),),),典型复杂反应典型复杂反应典型复杂反应((对峙、平行、连续连续))的特点的特点,,对峙、平行反应速率方程的推导平行反应速率方程的推导,,温度对反应速率的影响温度对反应速率的影响,,阿仑尼乌斯公式的含义及由它求活化能的含义及由它求活化能,,链反应的特点链反应的特点,,用稳态近似、平衡假设、速控步等近似方法推导速率方程速率方程. .
物理化学-第七章-电化学
1．电导、电导率
电导: G 1
R
单位： 西门子（S）或欧姆-1（Ω-1）
R l
A
G 1 A A l l
电导率:
G l
A
两极相距1m，电极面积为1m2,即1m3电解 质溶液所具有的电导。S·m-1。
令：K为电导池常数 K l
A
G K
G l
40.9104
3.91102 S
m2mol1
m m
1.32 103 3.91102
3.38102
Kc
c / c 2 1
15.81103 (3.38102)2 1 3.38102
1.87 105
3．计算难溶盐的溶解度 难溶盐靠电离出的少量正、负离子导电
(mNa
mAc
)
(mNa
mCl
)
mHCl
mNaAc
mNaCl
390.7104 S
m2
mol 1
三、电导测定的应用
1．检测水的纯度
纯水本身有微弱的解离，H+ 和 OH的浓度近
似为，107 mol dm3查表
L
m
(H2
O)=5.5
A
电解和原电池原理
电解和原电池原理
电解和原电池原理可以分别描述如下：
电解的原理:
电解是指通过电流在电解质溶液中产生化学反应的过程。当电解质溶液被通电时，正极吸引阴离子，负极吸引阳离子，从而形成电解质的离子迁移。随着离子在溶液中的运动，它们会在电极表面发生电化学反应，从而引发一系列化学变化。例如，当盐水（即氯化钠溶液）被通电时，氯离子在阳极发生氧化反应，钠离子在阴极发生还原反应，从而产生氯气和金属钠。
原电池的原理:
原电池是一种将化学能转化为电能的装置。它由两个电化学电池组成，每个电化学电池间通过连接器相连。每个电化学电池包含一个阳极和一个阴极，在它们之间有一个电解质溶液或一个导电性固体。当原电池不连接任何外部电路时，电化学反应在两个电池之间平衡进行，形成电势差。然而，一旦外部电路连接上，电子将从阴极流到阳极，产生电流。同时，在电化学电池中，化学物质会发生氧化还原反应，从而不断地产生电子以维持电流的稳定。不同种类的原电池采用不同的电化学反应，如锌-铜原电池利用锌在阳极的氧化和铜离子在阴极的还原。
第六章：原电池和电解池(物理化学)
MnO4-+8H++5e-
Mn2++4H2O
2Cl--2e-
Cl2
三、电极反应的能斯特方程
例 298 K时 ， 有 电 对 ： Sn （ s） ｜ SnCl2（ a＝ 0.1） 和 Pb （s）｜PbCl2（a＝0.01），试用电极电势数值判断，两电对 的组分混合时，发生氧化还原反应的方向。
解：用电极反应的能斯特方程电极电势
负极:Fe2+(aq) - e- → Fe3+(aq).
(-)Pt |Fe2+, Fe3+(0.10mol·L-1)||Cl-(2.0mol·L-1),Cl2(100 kPa) | Pt(+)
1）、根据化学反应设计电池 Zn(s)+H2SO4(aq)→H2(p)+ZnSO4(aq)
(-) Zn(s) -2e-→Zn2+ (+) 2H++2e-→H2(p) 净反应： Zn(s)+2H+→Zn2++H2(p)
1.电极电势( )的产生:
M活泼
M不活泼
双电层
Mn+稀
Mn+浓
溶解 >沉积 沉积 >溶解
M Mn+(aq) +ne-
双电层间的电势差,实 际上就是氧化还原电对 的平衡电势, 称之为电 极反应的电势,简称为
物理化学第六章 电解质溶液
2012-6-28
五、离子平均活度因子的理论计算
1923 年 ， DebyeHü ckel提出离子氛模型， 建立了强电解质溶液理 论，推导出了电解质稀 溶液中离子平均活度因 子的计算公式：
lg A Z Z I /m
离子氛示意图 + + － + － － + + － － + + － － + －
1 /
( )
1 /
m (m m )
1 /
显然
a a
a m / m
γ±可测，m±可算，a±可求，a可求。
2012-6-28
三、离子平均活度和平均活度因子
例：实验测得0.01mol/kg的BaCl2溶液的γ±=0.66，求 BaCl2的a±和a。 解：m ( m m ) 1 / =(0.011×0.022)1/3=0.016(mol/kg)
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m
三、电导的测量及摩尔电导率的计算
1、电导的测定 使用电导仪或电导率仪。其原理为恵斯通电桥，电 源改用高频交流电源。 2、摩尔电导率的计算
例：25℃时在一电导池中盛以c为0.02 moldm3的KCl溶液，测 得其电阻为82.4 。若在同一电导池中盛以c为0.025 moldm3 的 K2SO4 溶 液 ， 测 得 其 电 阻 为 326.0 。 已 知 25℃ 时 0.02 moldm3的KCl溶液的电导率为0.2768 Sm-1。 试求：(1) 电导池系数Kcell ；(2) 0.025 moldm3 K2SO4溶液的 电导率和摩尔电导率。
原电池与电解池讲义模板
龙文教育学科教师辅导讲义
教师：宋亚涛学生：时间年月日时段：
原电池和电解池
5
6
考点解说
1．电化腐蚀：发生原电池反应，有电流产生
（1）吸氧腐蚀
负极：Fe－2e-==Fe2+
正极：O2+4e-+2H2O==4OH-
总式：2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2
4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)32Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O （2）析氢腐蚀：CO 2+H2O H2CO3H++HCO3-
负极：Fe －2e-==Fe2+
正极：2H+ + 2e-==H2↑
总式：Fe + 2CO2 + 2H2O = Fe(HCO3)2 + H2↑
Fe(HCO3)2水解、空气氧化、风吹日晒得Fe2O3。
2．金属的防护
⑴改变金属的内部组织结构。合金钢中含有合金元素，使组织结构发生变化，耐腐蚀。如：不锈钢。⑵在金属表面覆盖保护层。常见方式有：涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面镀一层有自我保护作用的另一种金属。⑶电化学保护法
①外加电源的阴极保护法:接上外加直流电源构成电解池，被保护的金属作阴极。②牺牲阳极的阴极保护法：外加负极材料，构成原电池，被保护的金属作正极
3。常见实用电池的种类和特点
⑴干电池（属于一次电池）
①结构：锌筒、填满MnO2的石墨、溶有NH4Cl的糊状物。
②电极反应负极：Zn-2e-=Zn2+
正极：2NH4++2e-=2NH3+H2
NH3和H2被Zn2＋、MnO2吸收：MnO2+H2=MnO+H2O,Zn2＋＋4NH3=Zn(NH3)42＋
⑵铅蓄电池（属于二次电池、可充电电池）
第六章 物理化学 原电池和电解池
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电极反应的竞争
在电解质的水溶液中，正、负离子都不止一种，若为混合电 解质溶液，则正、负离子就更多了，原则上正离子都可以到阴 极去放电，负离子都可以到阳极去放电。但各离子的电极电势 不同，它们到电极上去放电有先有后，这种先后顺序要根据实 际电解中电极电势（即极化后的电极电势）来判断。实际电极 电势最大的先到阴极去放电，实际电极电势最小的先到阳极去 放电。在水溶液中有H＋和OH－，需考虑H＋和OH－的放电。在 中性水溶液中，
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分解电压的测定
使用Pt电极电解H2O， 加入中性盐用来导电，
实验装置如图所示。
G V
逐渐增加外加电压，由安
培计G和伏特计V分别测定
线路中的电流强度I 和电 压E，画出I-E曲线。
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分解电压的测定
外加电压很小时，几乎无 电流通过，阴、阳极上无 H2气和氧气放出。
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以Ag电极电解AgNO3溶液为例说明电化学极化产生机理
阴极：Ag+ + e− → Ag 阳极：Ag → Ag+ + e−
e-
+_
《物理化学》(电化学)知识点汇总
96500
, H / H2 (Fe)
Zn2 / Zn
Fe, Zn, H
谢谢观看！！！
(
Na
)
m,
(Cl
)]
m
(HCl)
m
( NaAc)
m
(
NaCl
)
§5.4 溶液中电解质的活度和活度系数
一、平均活度和平均活度系数
理想混合溶液：
B
B
(T )
RT
ln
mB m
各种形态物质： B B (T ) RT ln B
电解质溶液：
B,m
B,m
mB m
m m
m m
(T ) RT ln (T ) RT ln
《物理化学》重要 知识点
第五章：电化学
第五章 电化学
二、法拉第电解定律
法拉第电解定律：电解时，在任一电极上发生化 学反应的物质的量与通入的电量成正比；在几个 串联的电解池中通入一定的电量后，各个电极上 发生化学反应的物质的量相同。
n Q zF
Q nzF Z －电极反应中的
电子计量系数 F－法拉第常数
m 则可以通过电解质的质量摩尔浓度计算得到。
1
m 对于质量摩尔浓度为
m
的电解质溶液有：
m m m m
1
m
(m
m
)
大学《物理化学》6原电池
电动势的计算
电动势可以通过能斯特方程计算，公式为E=E0-RT/nF lnQc，其中E0为标准电动 势，R为气体常数，T为绝对温度，n为反应中电子转移数，F为法拉第常数，Qc 为反应物质的浓度比。
计算电动势时需要知道标准电动势、温度、反应物质的浓度等信息。
电动势的影响因素
电动势的大小受到多种因素的影响，如 温度、压力、反应物质的浓度、电极材 料等。
太阳能源自文库池可以通过阳光照射来 产生电力，因此不需要外部电源 。
太阳能电池的应用范围非常广泛 ，如太阳能热水器、太阳能发电 站、太阳能灯具等。
03
原电池的电动势
电动势的产生
电动势是原电池中由于化学反应而产 生的电势差，它是由氧化还原反应中 电子转移而产生的。
在原电池中，正极发生还原反应，负 极发生氧化反应，电动势的产生与正 负极的化学反应有关。
02
原电池的种类
一次电池
01
一次电池是一种使用后不能充电 的电池，也称为原电池或干电池 。
02
一次电池通常由锌、二氧化锰和 氯化铵等材料组成，其电压约为 1.5伏特。
03
一次电池的电量耗尽后需要更换 新的电池，不能进行充电。
04
一次电池的应用范围广泛，如遥 控器、手电筒、钟表等。
二次电池
01
二次电池是一种可以充电的电 池，也称为可充电电池或蓄电 池。
物理化学第七章电化学
第七章 电化学
7.1 电极过程、电解质溶液及法拉第定律
原电池：化学能转化为电能（当与外部导体接通时，电极上的反应会自发进行，化学能转化为电能，又称化学电源）
电解池：电能转化为化学能(外电势大于分解电压，非自发反应强制进行） 共同特点：
（1)溶液内部:离子定向移动导电
(2)电极与电解质界面进行的得失电子的反应----电极反应（两个电极反应之和为总的化学反应，原电池称为电池反应，电解池称为电解反应）
不同点：
（1）原电池中电子在外电路中流动的方向是从阳极到阴极，而电流的方向则是从阴极到阳极，所以阴极的电势高，阳极的电势低，阴极是正极，阳极是负极；
（2）在电解池中，电子从外电源的负极流向电解池的阴极，而电流则从外电源的正极流向电解池的阳极，再通过溶液流到阴极，所以电解池中，阳极的电势高，阴极的电势低，故阳极为正极，阴极为负极。不过在溶液内部阳离子总是向阴极移动，而阴离子则向阳极移动。
两种导体：第一类导体（又称金属导体，如金属，石墨）；
第二类导体（又称离子导体，如电解质溶液，熔融电解质）
法拉第定律:
描述通过电极的电量与发生电极反应的物质的量之间的关系 F z Q ξ==F n 电
F -- 法拉第常数; F = Le = 96485.309 C/mol = 96500C/mol Q --通过电极的电量；
z -- 电极反应的电荷数（即转移电子数），取正值； ξ--电极反应的反应进度；
结论： 通过电极的电量，正比于电极反应的反应进度与电极反应电荷数的乘积，比例系数为法拉第常数。
依据法拉第定律，人们可以通过测定电极反应的反应物或产物的物质的量的变化来计算电路中通过的电量。相应的测量装置称为电量计或库仑计coulometer,通常有银库仑计和铜库仑计 。
物理化学下册-知识点及公式复习集
第七章 电化学
1.正负、阴阳极规定及离子迁移方向
正负极：电势高的为正极，电势低的为负极
阴阳极：发生氧化反应的为阳极，发生还原反应的为阴极 离子迁移方向：阴离子迁向阳极,阳离子迁向阴极 原电池：正极-阴极 负极-阳极 电解池：正极-阳极 负极-阴极 2.ξzF Q =
F -- 法拉第常数; F = Le = 96485.309 C/mol,计算取 96500 C/mol
zF Q n B
B
=
∆=
νξ
3.
1
G R =
单位：Ω-1或 S
1 l R A ρκρ==
单位： S ∙m -1
c m /κΛ=
A l K cell =
4. 科尔劳施（Kohlrausch ）根据实验结果得出结论：在很稀的溶液中，强电解质的摩尔电导率与其浓度的平方根成直线关系，即c ΛΛA m m -=∞
5. 离子独立运动定律
在无限稀释溶液中，每种离子独立移动，不受其它离子影响，电解质的无限稀释摩尔电导率可认为是两种离子无限稀释摩尔电导率之和。
⑴ （无限稀释）电解质溶液的 ∧m ∞ 是阳、阴离子对 ∧m ∞ 的贡献之和，即为离子极限摩尔电导率的加和值。若电解质为 Cv+Av- ，在无限稀释溶液中全部电离：
-
-++-++→z z v v C v C v A C v+，v-分别表示阳、阴离子的化学计
量数。
∞
-
-∞++∞Λ+Λ=Λ,,m m m v v
(2)稀释溶液中，具有相同离子的不同电解质，该相同离子的 ∧m ∞ 都相同。
(3)在无限对于强电解质，比如 NaCl
c A m m -Λ=Λ∞①由∧m
~ c ½ 的直线外推 ② 若已知∧m ∞(Na+)、∧m ∞ (Cl-)，则∧m ∞(NaCl)=∧m ∞ (Na +)+ ∧m ∞ (Cl-)
物理化学第七章 电化学
CuSO4溶液 (还原反应) 正极或阴极 (氧化反应) 负极或阳极
在电解池或原电池中，有电流通过时，第一类导体(包 括电极和导线)中的电子和第二类导体中的离子在电场作用 下都作定向移动： 电子： 与电流方向相反 离子： 阳离子(anion)总是向阴极移动 阴离子(cation)总是向阳极移动
在第二类导体中，电流的传导是由阴、阳离子的移动而 共同承担，即：
在STP时，O2(g)的体积为：
V(O2)=4.57×10-3mol×22.4dm3/mol=0.102 dm3
注意：
①Faraday定律中，由基本单元决定的摩尔质量M和得失电子 数Z。本书规定，当电极反应中Z=1时，电解质作为基本单 元，如H2SO4，AgNO3 ，CuSO4： 电极反应分别为： 基本单元
t
n正离子迁出阳极区 n电解
0.340 0.470 0.723
t 1 t 0.530
如果考虑NO3-的浓度变化，求出t-，结果是一样的。 另由于NO3-不参与电极反应，计算更为简单。 NO3-迁出阴极区的物质量=1.390 - 1.007=0.383mmol
t n负离子迁出阳极区 n电解 0.383 0.530 0.723
② Faraday定律可以在任何T 和P下使用。
③ 实际电解时，由于存在副反应，如镀锌工艺中，在阴极 除了有Zn析出外，还有H2的生成。所以实际消耗的电量要 比理论电量大，可计算电流效率：
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H2(p) +1/2O2(p)
H2O(l)
2）根据电池书写化学方式和电极反应 Pt Fe2+，Fe3+(0.10mol·L-1)||Cl-(2.0mol·L-1)，Cl2(100 kPa) |Pt(+)
解:
正极:Cl2 (g) + 2e- → 2Cl- (aq);
负极:Fe2+(aq) - e- → Fe3+(aq).
5. 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。
纯液体、固体和气体写在靠惰性电极一边, 用“,”分开.
Zn(s)┃ZnSO4(a) ┇ ┇CuSO4(a)┃Cu(s)
1）、根据化学反应设计电池
例题: 将反应 2Fe2+(1.0mol·L-1) + Cl2 (100kPa) → 2Fe3+(0.10mol·L-1) + 2Cl-(2.0mol·L-1)设计成原电池,并 写出电池符号. 解: 正极:Cl2 (g) + 2e- → 2Cl- (aq);
8 3
H2O(
s)
CdSO4饱和
溶
液Hg2
SO4
(
s
)
Hg
电极反应： (+)Hg2SO4(s)+2e-→2Hg(l)+ SO42-
(-) Cd(Hg) + SO42- +8/3H2O（l）→CdSO4. 8/3H2O +2e-
电池反应：Hg2SO4(s)+Cd(Hg)(a)+8/3H2O→CdSO4·8/3H2O(s)+2Hg(l)
1.电极电势( )的产生:
M活泼
M不活泼
双电层
Mn+稀
Mn+浓
溶解 >沉积 沉积 >溶解
M Mn+(aq) +ne-
双电层间的电势差,实 际上就是氧化还原电对 的平衡电势, 称之为电 极反应的电势,简称为
电极电势(E,本书用“”
表示.)
电动势的值
() Cu' | Zn | ZnSO4 (a1) | CuSO4 | Cu()
ξ接触 ξ -
ξ扩散
ξ+
E = ξ接触 + ξ - + ξ扩散 + ξ +
1. 电极电势差 2.接触电势Ec 3.液体接界电势:扩散电势Ej
液接电势的消除——盐桥（Salt bridge）
1）盐桥中离子的t+≈t-，使Ej≈0。 2）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。 3）盐桥中盐的浓度要很高，常用饱和溶液。 4）盐桥只能降低液接电势，但不能完全消除，
§6.2 可逆电池
利用氧化还原反应将化学能转变为电能的装置.
Cu2+
+
Zn
==
Cu
+
Zn2+,
rG m=
-212.55 kJ·mol-1
电池反应: Zn(s) + Cu2+(aq) = Zn2+(aq) + Cu(s)
理论上讲,任何一个氧化还原反应都能组成原电池. 每个原电池都是由两个半电池构成, 对应两个电对。
优点： 电动势稳定，随温度改变小。
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。
第四节 电极电势和电池电动势
电极电势
2Fe2++ Cl2 → 2Fe3++ 2Cl-
§6.3 可逆电池热力学
桥梁公式:
Wf,max QE nEF ( r Gm )T ,P,R zEF
二、可逆电池的热力学函数
Δr Sm
zF
E T
p
(E/T)p称为电池电动势的温度系数，可由实验测定后， 求出电池反应的熵变。
物理化学
第六章 原电池和电解池
学习要求：
重点掌握电池反应和电极反应的能斯特方程，会 利用能斯特方程计算电池电动势和电极电势。
第六章 电化学
§6.1 §6.2 §6.3 §6.4 §6.5 §6.7
原电池和电解池基本概念 可逆电池 可逆电池热力学 电极电势和液体接界电势 电极分类及电极电势的计算 电动势的测定及其应用
二、可逆电池的热力学函数
在等温条件下 ΔrGm Δr Hm TΔr Sm
Δr Hm
zEF
zFT (E T
)p
温度一定时，电池反应的可逆热效应为
E
Qr
zFT ( T
)p
E
( T
)
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p
0
电池工作时不与环境交换热量
E
( T
)p
0
E
( T
)
p
0
电池工作时从环境吸热 电池工作时向环境放热
负极:Fe2+(aq) - e- → Fe3+(aq).
(-)Pt |Fe2+, Fe3+(0.10mol·L-1)||Cl-(2.0mol·L-1),Cl2(100 kPa) | Pt(+)
1）、根据化学反应设计电池 Zn(s)+H2SO4(aq)→H2(p)+ZnSO4(aq)
(-) Zn(s) -2e-→Zn2+ (+) 2H++2e-→H2(p) 净反应： Zn(s)+2H+→Zn2++H2(p)
构成条件： 1、能设计成电池的反应，如氧化还原反应。 2、有适当的装置——电池：单液电池或双液电池（ 盐桥连接） 3、电极
原电池电极反应
Ox + neRed- ne-
Red Ox
半电池反应(或电极反应):
表示氧化型和还原型相互转化的关系式(或分别在 两个半电池中发生的反应).
式中n为电极反应转移的电子数.
Zn(s)|ZnSO4(aq）||H2SO4(aq）,H2(p) | Pt
2）、根据电池表示式写出化学反应 写出下列电池表示式所对应的化学反应
解： Pt, H2(g)|H+(a）|O2(g), Pt
(-) H2(p) H+(a）+2e(+) 1/2O2(p) + H+(a+2e-
H2O(l)
电池反应：
电化学中
Δr Hm Qr ???
6.7 电池电动势的测定——对消法
Ew:工作电池 Ex:待测电池 Es:标准电池
Ex EAC1 Es EAC2
Ex AC1 Es AC2
1.对消法测电动势的实验装置
标准电池 待测电池
工作电源
检流计
电位计
2.韦斯顿标准电池
镉汞齐w(Cd
)
0.125CdSO4
二、可逆电池
组成可逆 电池的必 要条件
1、化学反应可逆 2、 能量变化可逆
电极反应可逆、速度无限缓慢。
3.其他过程可逆
原电池
电解池
三、电池的书写方式：
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. 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。