可逆电池的电动势及其应用ppt课件

2
Mz (a ) ze M(s)
2H (a ) 2e H (p)

2
2H O 2e H (p) 2OH (a )
2
2

O (p) 2

4H (a )

4e

2H 2O(l)
O (p) 2H O 4e 4OH (a )
2
2

Cl (a )ㅣCl (p)ㅣPt
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常见电池的类型
单液电池
Pt
Pt
H2
Pt
H+
AgCl+Ag
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常见电池的类型
双液电池 用素烧瓷分开

Zn
+
Cu
ZnSO4
双液电池
用盐桥分开
Zn
盐桥
+
Cu
ZnSO4 (aq)
CuSO4 (aq)
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组成可逆电池的必要条件
原电池
电解池
化学反应可逆
Cu 2e Cu2+ 2H++2e H2
2H++Cu H2+Cu2+ 12
Zn(s)|ZnSO4||HCl|AgCl(s) | Ag(s)
作原电池 净反应
() Zn(s) Zn2 2e
() 2AgCl(s) 2e 2Ag(s) 2Cl Zn(s) 2AgCl(s) 2Ag(s) 2Cl Zn2
第三类电极的电极反应
电极
电极反应（还原）
Fe3 (a1 ), Fe2 (a2 )|Pt Sn4 (a1 ), Sn2 (a2 )|Pt Cu2 (a1), Cu (a2 )|Pt
Fe3 (a1) e Fe2 (a2 ) Sn4 (a1) 2e Sn2 (a2 )
能量变化可逆
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可逆电池必须具备的条件
① 电极上的化学反应可向正、反两个方向进行。
原电池
电解池
化学反应可逆
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电池Ⅰ 放电：E>V
V
A
充电：加外加电压V>E
V A
Zn
ZnSO4
Cu
CuSO4
Cu极电势高为正 Cu极 Cu2++2e Cu Zn极 Zn 2e Zn2+
Cu2++Zn Cu +Zn2+
作电解池 阴极： Zn2 2e Zn(s)
阳极 2Ag(s) 2Cl 2AgCl(s) 2e
净反应： 2Ag(s) ZnCl2 Zn(s) 2AgCl(s)
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② 可逆电池在工作时，不论是充电或放电，所通过 的电流必须为无限小，电池是在接近平衡状态下工 作的。
HCl Ag-AgCl
电极反应： AgCl + e = Ag + Cl－
微溶氧化物电极 Hg-HgO|OH－ HgO+H2O=Hg2+ +2OH－
+) Hg2+ +2e = Hg(l)
电极反应：HgO+H2O+2e = Hg+2OH－
NaOH HgO
Pt Hg 17
第二类电极的应用意义：
１、许多负离子没有对应的第一类电极，但可制 成第二类电极。如 SO42－,C2O42－ Hg-Hg2SO4|SO42－,
当电池同时满足上述两个条件时
(ΔrGm)T,p= Wr’= QE = zFE 如：Cu2++Zn Cu +Zn2+ z=2, E= 1.1V,
(ΔrGm)T,p= –212.3 kJ·mol-1 当电池可逆放电时：V=E，Wr’=212.3 kJ
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可逆电极的类型
⑴第一类电极
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

2
Na (a )ㅣNa(Hg)(a)
Cl (p) 2e 2Cl (a )
2

Na+ (a ) nHg(l) e Na(Hg)(a)
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第二类电极的电极反应
第二类金属微溶盐电极和微溶氧化物电极
Ag丝
微溶盐电极：Ag-AgCl|Cl－
AgCl = Ag+ + Cl－ +) Ag++ e = Ag
物理化学电子教案—第九章
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第九章 可逆电池的电动势及其应用
§9.1 可逆电池和可逆电极 §9.2 电动势的测定 §9.3 可逆电池的书写方法及电动势的取号 §9.4 可逆电池的热力学 §9.5 电动势产生的机理 §9.6 电极电势和电池的电动势 §9.7 电动势测定的应用 §9.8 内电位、外电位和电化学势
H

(a
)ㅣAg
2O(s)ㅣAg(s)
2Hg(l) 2Cl (a )
Ag
2
O(s)

2H

(a
)

2e

2Ag(s) H2O(l)
OH

(a
)ㅣAg
2
O(s)ㅣAg(s)
Ag2O(s) 2H2O 2e
2Ag(s) 2OH (a )
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⑵第二类电极
金属-难溶盐及其阴离子组成的电极 金属-氧化物电极
⑶第三类电极
氧化-还原电极
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第一类电极的电极反应
电极
电极反应（还原）
Mz (a )ㅣM(s)
H (a )ㅣH (p)ㅣPt

2
OH (a )ㅣH (p)ㅣPt

2
H (a )ㅣO (p)ㅣPt

2
OH (a )ㅣO (p)ㅣPt
2
§9.1 可逆电池和可逆电极
可逆电池 可逆电极和电极反应
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电化学与热力学的联系
重要公式: ( r G)T , p,R Wf,max nEF
( r Gm )T , p,R


nEF


zEF
4
如何把化学反应转变成电能？
1。该化学反应是氧化还原反应，或包含有氧化 还原的过程 2。有适当的装置，使化学反应分别通过在电极 上的反应来完成 3。有两个电极和与电极建立电化学平衡的相应 电解质 4。有其他附属设备，组成一个完整的电路
Zn
ZnSO4
Cu
CuSO4
Cu 2e Cu2+ Zn2++2e Zn
Zn2++Cu Zn+Cu2+11
电池Ⅱ 放电：E>V
V A
充电：V>E
V A
Zn
Cu
H2SO4
Cu极: 2H++2e H2 Zn极: Zn 2e Zn2+
2H++Zn H2 +Zn2+
Zn
Cu
H2SO4
２、OH－, Cl－虽有对应的第一类电极，但也常制 成第二类电极，因为制备容易，使用方便。
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电极
电极反应（还原）
Cl (a )ㅣAgCl(s)ㅣAg(s)
AgCl(s) e Ag(s) Cl (a )
Cl

(a
)ㅣHg
2
Cl
2
(s)ㅣHg(l)
Hg2Cl2 (s) 2e