电极电势与电池电动势的计算
化学反应中的电极电势与电池电动势实例
化学反应中的电极电势与电池电动势实例在化学反应中，电极电势和电池电动势是两个重要的概念。
电极电势指的是在电化学反应中，电极与溶液中某种溶质之间建立的电势差。
而电池电动势则是指整个电池中两个电极之间的电势差。
本文将结合实例介绍化学反应中的电极电势与电池电动势的概念与相关原理。
实例一：铜与铁电池在铜与铁电池中，铜离子是从铜电极溶解产生的，这个反应可以表示为：Cu(s) → Cu²⁺(aq) + 2e⁻而在铁电极上，则是铁离子发生还原反应：Fe²⁺(aq) + 2e⁻ → Fe(s)根据这两个半反应的标准电极电势可以计算出它们之间的电势差。
在标准状态下，铜电极的标准电极电势为+0.34V，而铁电极的标准电极电势为-0.44V。
所以，在这个铜与铁电池中，电池电动势可以计算为：Ecell = E(铜) - E(铁) = +(0.34V) - (-0.44V) = +0.78V这个正值表示铜与铁电池是一个可行的电池反应，并且产生正向的电势差。
这意味着当铜与铁电池连接成电路时，电子会从铁电极流向铜电极，而离子则会在溶液中迁移，从而产生电流。
实例二：锌与铜电池在锌与铜电池中，锌离子会溶解，并且金属锌会被氧化为锌离子，这个反应可以表示为：Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e⁻与之相对应的是铜电极上的还原反应：Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s)通过比较这两个半反应的标准电极电势，可以计算出锌与铜电池的电动势。
在标准状态下，锌电极的标准电极电势为-0.76V，而铜电极的标准电极电势为+0.34V。
因此，锌与铜电池的电动势可以计算为：Ecell = E(锌) - E(铜) = (-0.76V) - (+0.34V) = -1.1V这个负值表示锌与铜电池是一个不可行的电池反应，不能产生正向的电势差。
因此，在锌与铜电池中，电子从铜电极流向锌电极，但离子却会在溶液中迁移，从而产生反向的电流。
电极势与电池电动势之间的关系
电极势与电池电动势之间的关系电极势是指在电池中两个电极上的电势差，即正极与负极之间的电位差。
而电池电动势则是指电池在无负载情况下产生的电压。
电极势和电池电动势之间存在着密切的关系。
首先，我们来了解一下电极势。
电极势是由电池内部的化学反应引起的，在电池内完成氧化还原反应的正极和负极上会形成电势差。
对于一般的电池，正极电势相对于负极电势更高，从而形成了电势差。
这个差值正好等于电池电动势。
电池电动势是指在没有负载时，电池正负极之间产生的电压。
正常情况下，正极的势高于负极，形成了一个电势差。
这种电势差是电池内部化学反应所产生的，能够推动电荷在电池中自由流动，从而产生电流。
电池电动势通常以伏特（V）为单位。
电极势和电池电动势之间的关系可以用下式来表示：电池电动势 = 正极电势 - 负极电势根据这个关系，我们可以看出电池电动势的大小取决于正极和负极电势的差值。
如果正极电势和负极电势之间的差值越大，那么电池电动势就会越大。
相反，如果差值较小，电池电动势也会相应地减小。
正常情况下，电池的电动势是一个恒定的值。
然而，在实际应用中，电池的电动势往往会随着使用时间的增加而降低。
这是因为电池内部的化学反应会导致电极材料的消耗和损耗，从而使得正极和负极之间的电势差减小。
最后，还需要注意的是，电极势和电池电动势是两个不同的概念。
电极势是针对单个电极来讨论的，而电池电动势是针对整个电池来讨论的。
在一个完整的电池中，正极和负极之间形成的电势差就是电池电动势。
总结起来，电极势和电池电动势之间有着密切的关系。
电池电动势是由正极和负极之间的电势差引起的，而这个差值可以被称为电极势。
电极势和电池电动势的大小取决于正极和负极之间的电势差。
通过研究和了解这个关系，我们能够更好地理解电池的工作原理，并有效地应用于各种电子设备和能源系统中。
化学反应中的电极电势与电池电动势
化学反应中的电极电势与电池电动势化学反应是一种涉及原子和分子之间重组的过程，而电池则是利用化学反应产生电能的装置。
电极电势和电池电动势是描述电化学反应中电子转移能力的重要参数。
本文将介绍电极电势和电池电动势的概念、影响因素以及它们之间的关系。
一、电极电势的概念与测量电极电势是指电极与溶液或气体之间的电势差。
在电化学反应中，电极上电子的转移产生电势差，进而影响反应的进行。
电极电势能够反映电子在电极上的活动程度，是判断电极是氧化还是还原的参数。
电极电势通常用标准电极电势（E°）来表示，单位为伏特（V）。
测量电极电势的方法有很多种，其中最常用的方法是通过比较电池。
比较电池由两个半电池组成，可以产生一个已知电势差的电池。
通过将待测电极与比较电池相连，测量它们之间的电势差，从而确定待测电极的电势差。
二、电极电势的影响因素1. 温度：电极电势随温度的变化而变化。
温度升高会导致电极电势升高或降低，具体取决于反应的热力学性质。
2. 浓度：电极电势与参与反应的物质浓度有关。
当参与反应的物质浓度发生改变时，电极电势也会发生变化。
3. 压力：对于气体电极，电极电势随气体的分压变化而变化。
增大气体分压会导致电极电势升高。
4. pH 值：对于溶液电极，电极电势会受到 pH 值的影响。
改变溶液pH 值能够改变电极电势。
三、电池电动势的概念与计算电池电动势是指电池两个电极之间的电势差，表征了电化学反应产生的电能。
电池电动势通常用电池电动势（Ecell）来表示，单位为伏特（V）。
计算电池电动势的方法是通过测量两个电极的电极电势，并利用Nernst 方程进行计算。
Nernst 方程是描述电极电势与反应物浓度之间关系的数学方程。
Ecell = E°cell - (RT/nF)ln(Q)其中，E°cell 是标准电动势，R 是气体常数，T 是温度，n 是电子转移的摩尔数，F 是法拉第常数，Q 是反应物的活度积。
电池电动势与电极电势
4）电极的类型及符号
四种电极
（1）金属－金属离子电极 如： Zn2+/Zn， Cu2+/Cu 等
电极符号： Zn|Zn2+ (c)
Cu|Cu2+ (c)
（2）气体－离子电极 如： H+/H2 Cl2/Cl需用一个惰性固体导体如铂（Pt)和石墨。
Pt,H2(p)|H+(c) Pt,Cl2(p)|Cl－(c) Pt与H2之间用逗号隔开，p 为气体的压力。 （3）离子电极 如 Fe3+/Fe2+ 等体系
将惰性电极插入到同一种元素不同氧化态的两种离子的溶液中 所组成的电极。
Pt|Fe2+(c1), Fe3+(c2)
（4）金属－金属难溶盐电极 如 Hg2Cl2/Hg 由金属及其难溶盐浸在含有难溶盐负离子溶液中组成的电极。 如甘汞电极： Hg2Cl2 + 2e = 2 Hg + 2 Cl－ Pt,Hg,Hg2Cl2(s)|Cl-(c)
Cl2
Cl- +
ClO2e
OH- Cl－
改正： 碱性介质中（容易进行，实际上常用的方法）：
2 Cr(OH)3 + 3Cl2 + 10 OH－ = 2CrO42－ + 6Cl－ + 8 H2O
酸性介质中（ Cl2的氧化性大于Cr2O72－ 的，但差别较小）： 2 Cr3+ + 3Cl2 + 7 H2O = Cr2O72－ + 6Cl－ + 14 H＋
氧化态、还原态的共轭关系
2 氧化数与电子转移
Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu H2 + 0.5 O2 H 2 O
电动势和电极电势的关系
电动势和电极电势的关系引言：在电学领域中，电动势和电极电势是两个重要的概念。
电动势是指电源推动单位正电荷沿闭合回路移动所做的功，而电极电势则是指电池两极之间的电位差。
本文将探讨电动势和电极电势之间的关系，并介绍它们在电路中的应用。
一、电动势的定义和特点电动势是电源内能量转化为电能的能力，通常用字母E表示。
电动势的单位是伏特(V)，它的大小与电池内部化学反应的能量转化有关。
电动势可以通过以下公式计算：E = W / q其中，E代表电动势，W代表电源对电荷做的功，q代表单位正电荷。
二、电极电势的定义和特点电极电势是指电池两极之间的电位差，通常用字母V表示。
电极电势是电荷在电路中移动时，由于电场力做功而使电位能发生变化的结果。
电极电势的大小与电池内部电化学反应有关，它可以通过以下公式计算：V = W / q其中，V代表电极电势，W代表电场力对电荷做的功，q代表单位正电荷。
三、电动势与电极电势的关系电动势和电极电势之间存在着密切的关系。
在理想情况下，电动势等于电极电势之和。
也就是说，电动势E等于正极电势V+和负极电势V-之差。
这个关系可以用以下公式表示：E = V+ - V-这个公式表明了电动势和电极电势之间的直接联系。
电动势可以看作是电池内部化学反应的驱动力，而电极电势则是电池两极之间的电压差。
四、电动势和电极电势在电路中的应用电动势和电极电势在电路中起着至关重要的作用。
电动势可以决定电流的大小和方向，它是电路中电流的驱动力。
电极电势则决定了电路中各个元件之间的电压差，它是电路中电压的来源。
在闭合电路中，电动势源通过电极电势差推动电荷的流动，从而产生电流。
而在开路电路中，电动势和电极电势之间的差别会导致电场力的存在，这个力使电荷在电路中产生电场，但不会导致电流的流动。
电动势和电极电势还可以用于判断电池的正负极。
根据电动势的定义，正极电势大于负极电势时，电流从正极流向负极；反之，电流从负极流向正极。
这个规律被广泛应用于电路设计和电池的连接。
电极电势与电池电动势的计算
一 电极电势 1 电极电势的定义 2 两个例子
二 电池电动势的计算 1 2 根据Nernst公式计算Emf
三 浓差电池电动势的计算 1 单液浓差电池 2 双液浓差电池 3 复合型浓差电池
2019/11/20
一 电极电势(electrode potential)
1 电极电势与电池电动势
Emf E右 E左
EmOf E右O E左O
2 根据Nernst 公式计算
0 BB
B
Emf
EmOf
RT zF
ln(
aB B
)
B
E( OOx
ze-
RRed)
EO
RT zF
ln
[Re d] R [Ox] O
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K(Hg)( a1) K(Hg)( a2 )
E1
RT zF
ln
a1 a2
2. Pt|H2 (p1)|HCl(aq)|H2 (p2 )|Pt
H2 ( p1) H2 ( p2 )
E2
RT zF
ln
p1 p2
3. Pt | Cl 2 ( p1) | HCl(aq) | Cl 2 ( p2 ) | Pt
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EO (AgI e Ag I- ) 0.1524V
一般而言，任一电极其电极反应用下列通式表示：
OOx ze- RRed
其电极电势的通式为：
E(OOx
ze-
R Re d)
EO
RT zF
ln
电极电势与电池电动势
第3章 电极电势与电池电动势
8
3.1.2 胶体双电层
❖ 当给胶体溶液通直流电时，可以看到胶粒 向某一电极移动，这种现象就叫电泳。说 明胶体粒子是带电的，其原因如下：
a. 因吸附其它离子而带电。胶核优先吸附与 其有相同化学元素的离子；
b. 因电离作用而使胶粒带电。有些胶粒与分 散介质接触时，会发生电离，使一种离子 进入液相，而本身带电。
散分布在吸附层外围。
2020/5/13
第3章 电极电势与电池电动势
10
❖ 胶核和吸附层构成胶粒；
❖ 胶粒和扩散层形成的整体为胶团。
❖ 胶团是电中性的，而胶粒是带电的。
❖ 胶团分散于液体中便是
溶胶。
❖ 在外电场(如通直流电)
作用下，胶团会从吸附
层与扩散层之间分离，
形成带电荷的胶粒而发
生电泳现象。
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20
3.2.2 电池电动势的组成
❖ 电池电动势E 电池正、负极之间的电势差称为电池 电势，在开路下测得的电池电势称为电池电动势。
2020/5/13
第3章 电极电势与电池电动势
12
3.1.4 液体接界电势及其消除
❖ 液体接界电势 又称扩散电势，表示在两种不同的 溶液(电解质不同，或电解质相同而浓度不同)的界 面上存在的电势差。
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第3章 电极电势与电池电动势
13
❖ 液体接界电势是由溶液中离子扩散速度不同引起 的，它的电势一般较小，不超过40mV。
❖ 盐桥可降低液接电势，但不能完全消除，一般在
2020/5/113～2mV.
第3章 电极电势与电池电动势
15
❖ 盐桥消除液接电势的原理如下图所示
2020/5/13
第9节 由电极电势计算电池电动势
三、单液浓差电池
Pt | Cl 2 ( p1 ) | HCl(aq) | Cl 2 ( p2 ) | Pt
2Cl-(a-) →Cl2(p1)+2e-
Cl2(p2)+2e- →2Cl-(a-) Cl2(p2)→ Cl2(p1)
四、双液浓差电池
Ag|AgCl(s)|Cl- (a1 )||Cl- (a2 )|AgCl(s)|Ag
§7.9
由电极电势计算电池电动势
一、单液化学电池
Pt,H2(p1) | H+(a+)|O2(p2),Pt 2H2(p1) - 4e- → 4H+(a+) O2(p2) + 4H+(a+) + 4e- → 2H2O 2H2(p1) + O2(p2) → 2H2O
二、双液化学电池 Pt,H2(p1) | H+(a+) OH-(a-)|O2(p2),Pt 2H2(p1) - 4e- → 4H+(a+) O2(p2)+2H2O+4e- →4OH-(a-) 2H2(p1) + O2(p2) → 4H+(a+) +4OH-(a-) -2H2O
θ
三、求化学反应的平衡常数
AgCl Ag Cl
设计一个电池：
Ag(s) Ag (aq) Cl (aq) AgCl(s) Ag(s)
Ag(s) →Ag (a+)+ e-
AgCl(s)+e- →Ag(s)+Cl-(a2)
AgCl Ag Cl
四、求离子平均活度系数
(Pt)H 2 (p θ ) HCl( m) AgCl(s) Ag(s)
电池电动势与电极电势
电极电势的计算方法
Nernst方程
电极电势可以通过Nernst方程计算，该方程描述了电极电势与溶液中离子浓度 的关系。
线性关系
电极电势与反应物和产物的浓度之间存在线性关系，可以利用这一关系求出电 极电势。
影响电极电势的因素
物质性质
电极电势与参与反应的物质性质有关，如氧化还原能力、离子迁 移率等。
温度
温度对电极电势产生影响，温度升高会导致电极电势降低。
物质浓度
参与反应的物质浓度也会影响电极电势，浓度变化会导致电极电 势相应发生变化。
03 电池电动势与电极电势的 关系
电动势与电极电势的差异
定义不同
电池电动势是指电池在开路状态 下正负极之间的电位差，而电极 电势是指电极与其周围溶液之间
的电位差。
决定电池性能
电池电动势和电极电势共同决定了电池的性能，如能量密度、功率 密度、充放电效率等。
平衡状态
在一定条件下，电池电动势和电极电势可以达到平衡状态，此时电 池性能达到最优。
电动势与电极电势在实际应用中的重要性
1 2
能源存储
电池电动势和电极电势是决定电池能量存储和释 放的关键因素，对于电动汽车、移动设备等领域 具有重要意义。
电池电动势与电极电势
目录
• 电池电动势 • 电极电势 • 电池电动势与电极电势的关系 • 电化学反应与电极过程 • 电池性能的优化与改进
01 电池电动势
定义与性质
定义
电池电动势是指在标准温度和压 力下，电池正负极之间的电势差 。
性质
电池电动势是衡量电池能量转换 效率的重要参数，具有方向性， 即电流从正极流向负极。
电极反应的可逆性
可逆电极反应在正向和逆向反应中均能进行， 且正向和逆向反应速率相等。
平衡电极电势和电池电动势
= (待测)
例：H2(g,p0)│H+(aq, a+=1)‖Cu2+(aq, aCu)│Cu
(C u 2 /C u ) EIfE ＞ 0 , (C u 2 /C u )＞ 0 E ＜ 0 , (C u 2 /C u )＜ 0
饱和甘汞电极示意图
E＝ (待测)－ 0 (H+/H2) = (待测)－0
RT 1 RT 1 ⑴第一类电极(这类电极一般只有一个相界面o )
( 2F ln a ) ( 2F ln a ) 金⑵镀属第铂与 二 黑其类的阳电铂离极片子浸(存组入在成a两H的+个=电1相的极界溶面液)中并以pH2C=u1p2的纯氢气不断冲击到CuPt2电 (极a2上)。
⑵第二类电极(存在两个相界面)
电池电动势等于两个电极电势的差值。
电
池：Zn(s)|Zn2+||Cu2+|Cu(s)
⑵第二类电极(存在两个相界面)
以标准氢电极作氧化极，即负极；
⑴第一类电极(这类电极一般只有一个相界面)
以标准氢电极作氧化极，即负极；
实验只能测得两个电极构成的电池的电动势E，而无法测得单独电极的电极电势 。
§4 平衡电极电势和电池电动势
• 电池电动势等于两个电极电势的差值。
• 实验只能测得两个电极构成的电池的电动势 E，而无法测得单独电极的电极电势。
• 若选定一个电极作为标准，使其与任意其它 电极组成电池，测其电动势，就可得出各电
极的相对电极电势。
• 利用两电极的相对电极电势，可以方便的求
得由它们组成的电池的电动势，E= +－－。
标准氢电极
镀铂黑的铂片浸入 aH+=1的溶液中并以 pH2=1p o 的纯氢气不断 冲击到Pt电极上。
无机化学-电池电动势和电极电势
标准甘汞电极(NCE) 1.0 mol / L +0.2828
饱和甘汞电极(SCE) 饱和溶液 +0.2438
温度校正，对于SCE，t ℃时的电极电势为：
t= 0.2438- 7.6×10-4(t-25) （V）
电池符号： (－) Hg，Hg2Cl2(s)︱KCl (1 mol·dm-3) Mn+ (1 mol·dm-3 ) M (+)
氧化半反应： H2 － 2e = 2H+ 还原半反应： Cl2 + 2 e = 2Cl– 总反应： H2 + Cl2 = 2H+ + 2Cl–
2. 题中给出总反应方程式，要能够写出电池符号和半反应
例题：试以中和反应 H+ (aq) + OH–(aq) = H2O(l)为电池反应， 设计成一种原电池反应(用电池符号表示)，分别写出电极半 反应，并求出它在25℃时的标准电动势。
二、原电池与电极电位 （一）、原电池的概念
Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+ 原电极正极发生还原反应，负极发生氧化反应
负极： Zn － 2e = Zn2+ （氧化态升高）
正极： Cu2+ + 2e = Cu （氧化态降低）
盐桥(Salt bridge)
通常内盛饱和 KCl 溶液或 NH4NO3 溶液(以琼胶 作成冻胶)。
作用： ● 让溶液始终保持电中性 ,使电极反应得以继续进行 ● 消除原电池中的液接电势（或扩散电势）
（二）、原电池的表达式
(-) Zn|Zn2+ (C1) ‖ Cu2+ (C2)|Cu (+)
1、负极写在左边，正极写在右边 2、用∣表示电极与离子溶液之间的物相界面 3、不存在相界面，用，分开。 4、用表示盐桥 5、在有气体参加的电池中还要表明气的压力，溶液要表 明浓度。
电极电势和电池的电动势
E Ox|Red (R ) Ox|Red (L)
电池电动势的计算
Zn(s)|Zn 2 (aZn 2 )||Cu 2 (aCu 2 )|Cu(s)
( ) Zn(s) Zn 2 (a Zn 2 ) 2e
( ) Cu 2 (aCu 2 ) 2e Cu(s)
Ox|Red
RT zF
ln a
B
这是计算电极还原电极电势的 Nernst 方程
电极电势计算通式
例如有电极
Cl ( aCl )|AgCl(s)|Ag(s)
电极的还原反应为
AgCl(s) e Ag(s)+Cl ( aCl )
电极电势的计算式为
Cl |AgCl|Ag Cl |AgCl|Ag
10月31日交第八章和第九章作业
第九周（10月31日）期中考试
• • • • 方式：随堂闭卷笔试 时间：60min 范围：第八章和第九章 题型：单选（15题，30分），判断（10题， 20分），简答（3题，30分），计算（1题 20分） • 难度：单选和判断难度中等；简答和计算题 难度低于教材的思考题和习题。全卷以教材 的基本概念和理论为主。
电池电动势的计算
r Gm (1) 2 E1 F r Gm (2) 2 E2 F E1 Cu 2|Cu(s ) E2 Zn 2|Zn(s )
r Gm (3) 2 E1 F ( 2 E2 F ) 2 E3 F
E3 E1 E 2 Cu 2|Cu(s ) Zn 2|Zn(s )
标准氢电极 || 给定电极
K | K(s) Ca 2 | Ca(s) Al 3 | Al(s) Zn 2 | Zn(s) Pb
化学电池的电势和电动势计算
电动势的符号为E， 单位为伏特
电动势的方向规定 为正电荷移动的方 向
电动势与电源的性 质和状态有关
定义：电动势是描述电池内部化学反应的物理量，表示电池将化学能转化为电能的能力 计算公式：E=Δφ/Δq 解释：E表示电动势，Δφ表示电势差，Δq表示电荷量 应用：用于计算电池的电压和能量转换效率
意义：了解电池反 应的标准态和标准 热力学数据，有助 于我们深入理解电 池反应的热力学过 程，从而更好地进 行电池性能的评估
和优化。
获取途径：标准热 力学数据可以通过 查阅热力学数据表 或者使用专业的热 力学软件来获取。
定义：电池反应过 程中自由能的变化
计算公式：ΔG = ΔH - TΔS
意义：表示电池反 应能否自发进行
电池反应的电势变化与反应 物和生成物的状态有关
电池反应的电势变化与反应 物和生成物的化学性质有关
电池反应的电势变化与反应 物和生成物的组成有关
物质浓度：浓度变化会影响电极电势 温度：温度升高会使电极电势降低 压力：压力变化会影响电极电势 物质活性：物质活性越高，电极电势越高
电动势的计算
电动势是描述电场 中单位正电荷移动 的势能差
循环寿命：指电池可以充放电的次数，是衡量电池寿命的重要指标 自放电率：指电池在不使用的情况下，电量自行减少的速度，是衡量电池性能的重要指标
电池的安全性能：评估电池在生产、使用、废弃等过程中的安全性，如过充、过放、短路等条件下的表现。 电池的环境影响：评估电池对环境的污染程度，如电池中重金属的含量、生产过程中的废弃物排放等。
应用：用于评估电 池的能量转换效率 和安全性
定义：电池反应的标准电动势是指电池在标准状态下（温度298K，压力100kPa，电极处于标准态）的电动势。
第八章 电化学基础 第九节 电极电势和电动势的应用
lg=-0.509z+|z-|I0.5
202(3N/2/a20Cl)=0.665； (Na2SO4)=0.442；(MgCl2)=0.442
8
7. 电池Pt|H2(100kPa)|HCl(0.1mol·kg-1)|Hg2Cl2(s)|Hg(L)电动势E与 温度T的关系为
E/V=0.0694+1.881×10-3T/K-2.9×10-6(T/K)2
例1 将AgCl=Ag++Cl-设计成电池
解：确定一个电极反应： AgCl＋e=Ag+Cl-
与电池反应相减得另一电极反应： Ag-e=Ag+
电池为：Ag|Ag + ‖ Cl-|AgCl|Ag
例2 将H2+(1/2)O2 =H2O设计成电池
负极： H2-2e =2H+
与反应式相减，得正极反应： (1/2)O2 +2e+2H+=H2O
O | —O—Si —O-M+ | O
当玻璃膜与水溶液接触时，M+离子(Na+)被氢离子交换，由于硅酸 结构与H+结合的键强度远大于与M+的强度(约为1014倍)，故膜表面 的点位几乎全为H+占据而形成Si－O－H+。膜内表面与内部溶液接 触时，同样形成水化层。但若内部溶液的pH与外部试液的不同，则 将影响Si－O－H+的离解平衡
(1)写出电池反应；(2)计算25℃该反应的rGm、rSm、rHm ，以 及电池恒温可逆放电时该反应的Qr,m。
解：负：(1/2)H2-e=H+ 正：(1/2)Hg2Cl2＋e=Hg+Cl-
总： (1/2)H2 +(1/2)Hg2Cl2=Hg+H++Cl-
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电极电势(Electrode Potential)和电池电动势(Cell EMF)是研究电化学中极其重要的概念。
本文将对这两个概念进行详细的解释，并介绍相关的计算方法。
一、电极电势电极电势是指一个半电池电极与标准氢电极之间的电势差。
标准氢电极的电极电势被定义为0V。
电极电势通过协调氧化还原反应中的电子转移来衡量化学反应的方向和程度。
确定电极电势的方法有两种：1.标准电极电势法：以标准氢电极为参考，通过将待测电极与标准氢电极连接，通过电桥测得两个电极之间的电势差，就可以计算出待测电极的电极电势。
标准电极电势的计算公式如下：E°(待测电极)=E°(标准氢电极)-ΔE°(待测电极)其中，ΔE°(待测电极)为待测电极中的氧化还原反应的标准电极电势。
2.直接电位法：直接电位法通过将待测电极与参比电极连在一起，由两个电势计测得不同电极之间的电势差，从而计算出待测电极的电极电势。
二、电池电动势电池电动势是指一个完整电池的两个电极之间的电势差。
它是衡量一个电池输出电能的能力。
电池电动势等于正极电极电势减去负极电极电势。
计算电池电动势的方法也有两种：1.离子数法：这种方法通过计算反应中再配位离子的数目来确定电池电动势。
计算公式如下：E°(电池)=E°(正极)-E°(负极)其中，E°(正极)和E°(负极)分别为电池阳极和阴极的标准电极电势。
2.直接电动势法：直接电动势法通过直接测量电池两个电极之间的电势差来确定电池电动势。
三、实例计算下面以铜/银电池(Copper/Silver Battery)为例来进行具体计算：铜电极的标准电极电势为0.34V，银电极的标准电极电势为0.80V。
根据离子数法，铜/银电池的电动势可以通过计算两个电极的电势差来得到：E°(电池)=E°(铜)-E°(银)=0.34V-0.80V=-0.46V根据直接电动势法，可以直接测量铜/银电池的电动势，从而得到电池电动势的准确数值。
9.6电极电势和电池的电动势
() Zn(s) Zn 2 (aZn 2 ) 2e
() Cu2 (aCu2 ) 2e Cu(s)
净反应
Zn(s) Cu2 (aCu2 ) Cu(s) Zn2 (aZn2 )
方法1： E Ox|Red ( ) Ox|Red ( )
两种方法结果相同
小结
1、可逆电池及书写规定
2、电池电动势的测定
3、原电池热力学
RT EE ln a B B zF B
—— 电池反应 Nernst 方程
Qr,m
rGm zFE
E r Sm zF T p
E zFT T p
H2 (p ) 2H (a
H
1) 2e
Cu(s)
Cu2 (aCu2 ) 2e
电池总反应
H2 (p) Cu2 (aCu2 ) Cu(s) 2H (aH 1)
E (Ox|Red) (Ox|Red)
Cu 2+ |Cu
10. 298 K时，已知如下三个电极的反应及标准还原 电极电势，如将电极（1）与（3）和（2）与（3） 分别组成自发电池（设活度均为1），请写出电池的 书面表示式；写出电池反应式并计算电池的标准电 动势。 Fe2+ (aFe2+ ) 2e Fe (s) (Fe2+ |Fe) 0.440 V （1） ； AgCl(s) + e- Ag(s) + Cl- (aCl- ) （2） (Cl |AgCl|Ag) 0.2223 V Cl2 (p) + 2e- 2Cl- (aCl- )； （3） (Cl2 |Cl ) 1.3583 V 。
电极电势与电池电动势的计算解读
电极电势与电池电动势的计算解读电极电势和电池电动势是电化学中重要的概念，用于描述电化学反应中的电势变化和电能的转化。
它们的计算和解读对于理解电化学反应的机理和性质具有重要意义。
首先，我们来解释电极电势的概念。
电势是一种能量形式，可以理解为单位电荷在电场中所具有的能量。
在电化学反应中，电极是通过将电子转移给或从溶液或电解质中的离子来参与反应的地方。
电极电势是指电极上电子的能量与电荷相对位置的差异，即电荷从电极内部到电极外部或反之所需的能量。
计算电极电势需要使用标准氢电极（SHE）作为参考电极。
标准氢电极的电势被定义为0V。
其他电极的电势可以通过与标准氢电极进行电位差测量来确定。
根据电极电势的正负差异，可以判断电极是否是氧化还是还原，以及其与参考电极之间的电势差，进而推断电化学反应的方向和性质。
电极电势的计算基于如下公式：E = E° - (RT/nF)lnQ其中，E是电极电势，E°是标准电堆电动势，R是气体常量，T是温度，n是反应物的电子数，F是法拉第常数，Q是反应物的反应物的活度。
通过这个公式，我们可以计算电极电势，并了解电极上电子转移的驱动力。
正值的电极电势表示自发反应，即电子从电极内部向外部移动，这种反应称为还原反应。
负值的电极电势表示非自发反应，电子从外部移动到电极内部，这种反应称为氧化反应。
与电极电势相对应的是电池电动势。
电池电动势是指电化学反应在电池中转化为电能的能力，可以通过连接两个电极并测量它们之间的电势差来测量。
电池电动势的正负差异也可以判断电化学反应的方向和性质。
在电池中，正极（或称为阳极）是发生氧化反应的地方，负极（或称为阴极）是发生还原反应的地方。
电池电动势可以通过将正极电势减去负极电势来计算。
相对于电极电势，电池电动势更加稳定，因为它不受电池中各种电化学反应的影响。
电池电动势的计算基于如下公式：Ecell = Ered - Eox其中，Ecell是电池电动势，Ered是还原反应的电极电势， Eox是氧化反应的电极电势。
电极电势与电池电动势
电极电势与电池电动势电极电势和电池电动势是电化学中重要的概念，它们贯穿于电学和化学的交叉领域，对于理解电化学反应和电池工作原理具有重要意义。
一、电极电势电极电势是指在电化学反应中，电极与电解质溶液之间的电位差。
电极电势的大小取决于反应物质在电极上的活性和电解质溶液中的离子浓度。
按照惯例，电极电势被定义为标准氢电极与待测电极之间的电位差。
在电池中，一个电极受到氧化反应，被称为氧化电极（或阳极），而另一个电极则进行还原反应，被称为还原电极（或阴极）。
这两个电极之间的电位差即为电极电势。
二、电池电动势电池电动势是指电池在开路状态下的电位差，也可以理解为电池输出电能的能力。
电池中的电荷通过化学反应在电池内部产生电势差，从而驱动电流的流动。
常见的两种电池类型是原电池和电解池。
原电池是一种能将化学能转化为电能的电池，如干电池。
电解池是一种利用外加电源提供能量让非自发反应发生的电池，在这种情况下电动势可以是负值。
三、关系与计算电极电势与电池电动势存在一定的关系。
对于任意一个电池来说，电池电动势等于正极电极电势减去负极电极电势。
也就是说，一个电池的电动势等于其正极电极的电势减去负极电极的电势。
对于某些单质或者物种在标准状态下的电极电势，可以利用标准电极电势表来查找。
标准电极电势表列出了各种物质在标准状态下相对于标准氢电极的电势差。
通过查表，我们可以计算出两个电极的电势差，从而得到电池的电动势。
四、结论与应用电极电势和电池电动势是研究电化学反应和电池性能的重要工具。
了解电极电势和电池电动势可以帮助我们理解电化学反应速率、电流的产生和电池的工作原理。
在实际应用中，电极电势和电池电动势的概念广泛应用于能源领域、锂电池、燃料电池等电化学系统的设计和优化。
通过调节电极材料、电解质浓度等因素，可以改变电极电势和电池电动势，从而提高电池性能和能量转化效率。
综上所述，电极电势和电池电动势是电化学中的重要概念，它们相互关联并共同决定着电池的性能。
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