可逆电池的电动势

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物理化学---可逆电池电动势

物理化学---可逆电池电动势
9.3 可逆电池及电动势
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可逆电池和可逆电极 电动势产生的机理
9.3 可逆电池及电动势
将化学能转化为电能的装置称为电池,若此转化是 以热力学可逆方式进行的,则称为“可逆电池”。 在可逆电池中 (ΔrGm)T,p,=Wr’ =-nFE 其中E: 电池两电极间的电势差,在可逆条件下, 达最大值,称为电池的电动势。 (ΔrGm)T,p=Wr’=-nFE ——热力学与电化学联系的桥梁
可逆电池必须同时满足上述两个条件
9.3 可逆电池及电动势
电池Ⅰ:
放电:E>V V
A
充电:加外加电压V>E V
A
Zn
ZnSO4
Cu
CuSO4
Zn
ZnSO4
Cu
CuSO4
Cu极电势高为正 Cu极 Cu2++2e Cu Zn极 Zn 2e Zn2+
Cu 2e Cu2+ Zn2++2e Zn Zn2++Cu Zn+Cu2+
(a=1) (a 1)
金属汞齐-金属离子电极:
Na+|Na–Hg Na+ + e Na(Hg齐) (a) Cd2+|Cd –Hg Cd2+ + 2e Cd(Hg齐)(a)
气体电极: 酸性氢电极
碱性氢电极
Pt(s) H2(P)H+(c) Pt(s) H2(P)OH-(c) 2H+ + 2e- H2

“盐桥”中电解质的采用原则:
* 正负离子的运动速率及迁移数很接近,如KCl, NH4NO3, 保证液接电势差非常小。 * 盐桥物质的浓度要高,且不能 与电解质溶液发生反应。

可逆电池电动势及其应课件

可逆电池电动势及其应课件
) Pt , H2 ( P)HCl (0.06m) || HCl (0.001m)Cl2 (0.05P) , Pt (+
精选ppt
) Pt , H2 ( P)HCl (0.06m) || HCl (0.001m)Cl2 (0.05P) , Pt (+
精选ppt
四、构成可逆电极的条件
1)反应(物质)可逆; 2)电极上正、逆反应速度相当(正、逆
反应难易程度相当),从实用角度看 ,充、放电过程难易相当。
精选ppt
例如电池: Pt,H2 HCl(m)AgCl Ag (单液电池)
为热力学上严格的可逆电池:
1)H+、H2 在 Pt 上的氧化、还原反应的 难易程度相当;
精选ppt
若采用盐桥法可消除 液接电势,近似地当 作可逆电池。
但严格地说:双液电 池肯定有液接电势, 热力学不可逆。
所以说丹尼尔电池不是可逆电池。
前面介绍的几个电池中Leabharlann 只有铅蓄电池在 i 0 时为可逆电池。
精选ppt
例:单液的可逆电池
放电: Pt ) ½ H2 e H+ Ag +)AgCl + e Ag + Cl
总反应:Pb + PbO2+ 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O
充电:阴)Pb:PbSO4 + 2e Pb + SO42
阳)PbO2:PbSO4 + 2H2O PbO2 + SO42 + 4H+ + 2e
总反应:2PbSO4 + 2H2O Pb + PbO2+ 2H2SO4
电极反应、总反应完全化学可逆。
例如:

可逆电池电动势及应用

可逆电池电动势及应用

可逆电池电动势及应用可逆电池是指在一定条件下,电池的氧化还原反应既可以正向进行,也可以逆向进行,进而可以通过外加电势来实现电能的存储和释放。

可逆电池的电动势是指在电池没有电流通过时,测得的产生的电动势。

可逆电池的电动势主要是由电极反应引起的。

在可逆电池中,每一个电极都有自己的电对,可以分别写出其电对的反应方程式。

例如,在可逆电池中,如果正极是铜,负极是锌,则其电对可以写作:Cu2+ + 2e- -> Cu (正极反应)Zn -> Zn2+ + 2e- (负极反应)在可逆电池中,正极与负极之间既可以发生正极反应,也可以发生负极反应。

当外加电势为正极时,正极反应发生;当外加电势为负极时,负极反应发生。

当外加电势为零时,正负极反应同时发生,而且它们的速率相等。

因此,在可逆电池中,电化学动力学状态迅速达到平衡状态,电池的电动势不会因为正负极反应到达平衡而发生变化。

应用方面,可逆电池具有以下几个方面的重要应用。

1. 电能存储和释放:可逆电池是一种可充放电电池,可以通过外加电势电化学反应的正向和逆向来在化学能和电能之间进行转换。

电池在充电状态下将电能转化为化学能,而在放电状态下将化学能转化为电能。

可逆电池被广泛应用于手机、笔记本电脑、电动车等各种移动设备中,能够实现电能的高效存储和释放。

2. 电源备份:可逆电池的典型例子是蓄电池,它们能够储存电能并在需要时释放出来。

蓄电池被应用于各种场合,如UPS电源、太阳能和风能储能系统、汽车启动电池等。

蓄电池的高可逆性和长寿命使得它们成为电力系统的备用电源,确保供电的稳定性和可靠性。

3. 温度控制:可逆电池也被应用于温度控制的设备中,如恒温器和温度计。

可逆电池在恒温器中起到稳定温度的作用,通过测量温度引起的电动势差,来调整继电器的工作状态,从而实现恒定的温度控制。

4. 电化学分析:可逆电池的电动势在电化学分析中也具有重要的应用价值。

通过测量可逆电池的电动势变化,可以对溶液中的阳离子或阴离子进行定量分析。

实验十六 可逆电池电动势的测定

实验十六 可逆电池电动势的测定

实验十六可逆电池电动势的测定一、实验目的测量铜-锌原电池的电动势,计算反应的热力学函数。

了解电动势的测量原理和方法。

二、实验原理电池反应中,摩尔吉布斯函数[变]、摩尔熵[变],反应热分别为(1)(2)(3)(4)可见,只要测出某一电池反应的电动势E及其温度系数(∂E/∂T),,就可算出热力学函数。

可逆电池的电动势数据可用于热力学计算。

可逆电池电动势的测量条件除了电池反应可逆和传质可逆外,还要求在测量回路中电流趋近于零。

测定电动势不能用伏特计。

因为电池与伏特计相接后会有电流通过,电池中电极被极化,电解液组成也会发生变化。

所以伏特计只能测得电池电极间的电势降,而不是平衡时的电动势。

利用对消法可使我们在测量回路中电流趋于零的条件下进行测量,所测得的结果即为可逆电池的电动势。

对消法电路如图8-1所示。

acBa回路由工作电源、可变电阻和电位差计组成。

工作电源的输出电压必须大于待测电池的电动势。

调节可变电阻使流过回路的电流为某一定值,在电位差计的滑线电阻上产生确定的电势降,其数值由已知电动势的标准电池Es校准。

另一回路abGExa由待测电池Ex、检流计G和电位差计组成。

移动b点,当回路中无电流通过时.电池的电动势等于a、b两点的电势差。

对消法测电动势是一个接近热力学可逆过程的例子。

为了尽可能减小电池中溶液接界外因扩散产生的非平衡液接电势,两电极间用盐桥连通。

三、仪器试剂直流电势差计一台;光点反射检流计一台;标准电池一个;于电池(1.5V)两节;铜电极、锌电极(带电极池)各一支;超级恒温器一台;0.100mol·dm-3硫酸铜和硫酸锌溶液若干;饱和氯化钾溶液;2.00mol·dm-3硫酸溶液;6.00mol·dm-3硝酸溶液;丙酮试剂(A.R.);小烧杯;金相砂纸。

四、实验步骤先对电极进行预处理。

用金相砂纸把电极片抛光,用水冲洗后在丙酮液中浸洗数分钟,再用稀硫酸和稀硝酸浸洗。

然后将电极用蒸馏水冲洗于净。

可逆电池电动势的测定实验报告

可逆电池电动势的测定实验报告

可逆电池电动势的测定实验报告实验报告:可逆电池电动势的测定一、实验目的1.掌握可逆电池电动势测定的原理和方法。

2.学习使用电位差计测量电池电动势。

3.理解可逆电池电动势与反应物质、温度等因素的关系。

二、实验原理可逆电池是指在一定条件下,能够完全逆向恢复到初始状态的电池。

可逆电池的电动势是指电池在开路状态下正负极之间的电位差,是电池反应的重要参数之一。

本实验采用标准电池和待测电池进行电动势的测量,通过比较两者的差异,可以得到待测电池的电动势。

三、实验步骤1.准备实验器材:电位差计、标准电池、待测电池、电阻箱、恒温水槽、温度计、电解质溶液等。

2.将电位差计与标准电池和待测电池连接,调整电阻箱阻值,使得电位差计指示为零。

3.将标准电池和待测电池放入恒温水槽中,记录温度。

4.根据实验原理,计算标准电池的电动势E0(已知)。

5.按照相同条件,测量待测电池的电动势E1。

6.根据测量结果,计算待测电池的电动势E1(未知)。

7.分析实验数据,得出实验结论。

四、实验结果与数据分析1.标准电池的电动势E0=1.018V(已知)。

2.待测电池的电动势E1=1.015V(未知)。

3.比较标准电池和待测电池的电动势,发现两者相差较小,说明待测电池的电动势较为准确。

4.分析实验数据,发现可逆电池的电动势与反应物质、温度等因素有关。

随着反应物质浓度的降低或温度的升高,电动势会相应减小。

这表明可逆电池的反应速率与电动势密切相关。

5.通过本实验,我们掌握了可逆电池电动势的测定方法,学会了使用电位差计进行电动势的测量,加深了对可逆电池工作原理的理解。

五、实验结论本实验通过测量标准电池和待测电池的电动势,比较两者的差异,验证了可逆电池电动势的存在及其与反应物质、温度等因素的关系。

实验结果表明,随着反应物质浓度的降低或温度的升高,电动势会相应减小。

这表明可逆电池的反应速率与电动势密切相关。

通过本实验,我们进一步加深了对可逆电池工作原理的理解,掌握了可逆电池电动势的测定方法。

可逆电池的电动势

可逆电池的电动势

膜 孔

隔 硫酸水溶液
1
加电动势E 加电动势 电池 极(锌极 极 锌极) 锌极 极(铜极 铜极) 极 铜极
电池的电动势E时 电池的电动势 时 Zn-2e→Zn2+ 2H++2e→H2 Zn+2H+
电池
————————————————————————————
电池
Zn2++H2
2 当E外稍大于 时,则起电解池作用,其反应是: 稍大于E时 则起电解池作用,其反应是: 阴极(锌极 阴极 锌极) 锌极 阳极(铜极 铜极) 阳极 铜极 2H++2e→H2 Cu-2e→Cu2+
如何由原电池表示符号写出其化学反应式? 如何由原电池表示符号写出其化学反应式? 先分别写出左边电极(负极 进行的氧化反应和右边电 先分别写出左边电极 负极)进行的氧化反应和右边电 负极 正极)进行的还原反应 极(正极 进行的还原反应,然后相加得原电池反应。 正极 进行的还原反应,然后相加得原电池反应。 写出下列原电池的电池反应: 例2.1 写出下列原电池的电池反应: -) Pt,H2(101325Pa)|HCl(a=1)|AgCl(s),Ag(s)(+ | = | 负极) 解:左边(负极 左边 负极 右边(正极 右边 正极) 正极 H2(101325Pa)→2H+(aH+=1)+2e 2AgCl(s)+2e→2Ag(s)+2Cl-(aCl-=1) (+
三、 电动势产生的种类和机理
1、界面电势差
在金属与溶液的界面上,由于正、负离子静电吸引 和热运动两种效应的结果,溶液中的反离子只有一部分 • 一 紧密地排在固体表面附近,相距约一、二个离子厚度称 为紧密层;

第九章 可逆电池的电动势及其应用

第九章  可逆电池的电动势及其应用

电池总反应: 1/2Zn2+(aq) + Ag(s)+Cl-(aq) 1/2Zn(s) + AgCl(s)
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Shenming
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第九章 可逆电池的电动势
从以上分析可见 ,当Zn电极、Ag+AgCl电极和 ZnCl2溶液组成的电池在作为原电池和电解池时,其电 极上的反应或者说电池总反应正好相反,即电池反应 是可逆的。具备了可逆电池的必要条件,所以上述电 池是一个可逆电池,该电池由两电极加一种电解质组 成的故称为单液电池,但是假如上述电池在充放电时 通过的电流不是很小,则电池就成为不可逆电池了。 严格地讲凡是具有两个不同电解质溶液接界的电 池都是热力学不可逆电池,所以在设计热力学上的可 逆电池时,均应设计类似于上面讨论的单液电池,或 用一些串联的单液电池来解决一些电化学中的问题。
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第九章 可逆电池的电动势
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标准电池电动势与温度的关系 ET/V=1.018454.05×10-5(T/K293.15) 9.5×10-7(T/K293.15)2 +1×10-8(T/K293.15)3 我国在1975年提出的公式为:
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第九章 可逆电池的电动势
§9.3 可逆电池的书写方法及电动势的取号
一、可逆电池的书写方法 规定: 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(有时也用逗号)。 3.“||”表示盐桥,使液接电势降到可以忽略不计。 4. 要注明温度,不注明时就是指 298.15 K;要注明物态, 气体要注明压力;溶液要注明浓度。 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。 6.在书写电极和电池反应时必须遵守物料平衡和电荷平衡。

实验可逆电池电动势的测定(1)

实验可逆电池电动势的测定(1)

实验可逆电池电动势的测定(1)实验可逆电池电动势的测定1. 实验介绍可逆电池是指在反应进行过程中,反应物与生成物之间的浓度或压强的变化对电动势没有影响,且可逆方向与正方向的电动势相等的电池。

本实验主要研究几种可逆电池的电动势的测量方法及原理。

2. 实验材料与设备- 在常温(25℃)下工作的比色皿、三角搅拌棒、移液管、容量瓶、50ml烧杯、电子天平;- 物质:氧化还原剂、还原剂溶液及其他用品;- 电池:阳极和阴极为铜/铜离子电极的Cu/CuSO4电池,钬/钬离子电极和PbO2/PbSO4电池等。

3. 实验步骤1)用容量瓶测量CuSO4溶液的第一小于0.1电位电动势,记录浓度,即Cu2+Molar2)将新制备的0.1mol/L AgNO3溶液定容于50ml烧杯中3)在容量瓶中加入5mg的活性炭,并加足够的去离子水。

将瓶子摇匀,然后倒入烧杯中,使其变成混浊状态。

4)在另外一个50ml烧杯中加入3~4g的CuSO4.5H2O,加足够的去离子水,搅拌至溶解。

5)将Cu2+溶液慢慢倒入另一个50ml烧杯中。

待溶液保持稳定后,取10ml分别装入两个比色皿中6)在1ml单质铜管中加入一只Cu/Ni电池片,将其插入电路中7)等待30秒后,将铜管取出,用三角搅拌棒搅动烧杯中的溶液8)将大约5~6mg的道盖盖住肉眼可见的溶液4. 实验结果结论:通过本实验,我们测定了Cu/CuSO4、PbO2/PbSO4、钴/钴离子电池的电动势,得到了可逆电池的准确测量,并给出了它们的数据表。

5. 实验结论通过本实验,我们得出了可逆电池的电动势的正确测量方法,提高了测量结果的准确度,进一步深化了我们对实验过程原理的理解和掌握。

章可逆电池的电动势及其应用

章可逆电池的电动势及其应用
而标准电池电动势只与镉汞 齐的活度有关,所以也有定值。
RT
标准电池的电动势与温度的关系
E(T
)
/
V
1.018
45
4.05 105
T K
293.15
9.5107
T K
2
293.15
1108
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。
我国在1975年提出的公式为:
CdSO4
8 3
H2O(s)
nHg(l)
Cd(Hg)(a) 中含镉 w(Cd) 0.05 0.14
298.15K时 E 1.018 32 V
问题
为什么在定温度下,含Cd的质量分数在0.05~0.14 之间,标准电池的电动势有定值?
从Hg-Cd相图可知,在室温 下,镉汞齐中镉的质量分数在 0.05~0.14之间时,系统处于熔化 物和固溶体两相平衡区,镉汞齐 活度有定值。
组成可逆电池的必要条件
Zn(s)|ZnSO4||HCl|AgCl(s) | Ag(s)
作原电池 () Zn(s) Zn2 2e
() 2AgCl(s) 2e 2Ag(s) 2Cl 净反应 Zn(s) 2AgCl(s) 2Ag(s) 2Cl Zn2
作电解池 阴极: Zn2 2e Zn(s)
从化学反应设计电池(1)
Zn(s)+H2SO4(aq)→H2(p)+ZnSO4(aq)
Zn(s) | ZnSO4 (aq)|| H2SO4 (aq)| H2(p) | Pt 验证: () Zn(s) Zn2+ (aZn2+ ) 2e
() 2H (aH ) 2e H2(p)
净反应: Zn(s)+2H+→Zn2++H2(p)

电池的可逆电动势名词解释

电池的可逆电动势名词解释

电池的可逆电动势名词解释电池是一种将化学能转化为电能的装置。

它是由一个或多个电池单元组成的,每个电池单元包含两个电极(一个负极和一个正极),它们之间通过电解质连接。

电池的可逆电动势是指在没有电流流动时,电池中负极和正极之间的露脱电位差。

本文将解释电池的可逆电动势的含义以及影响因素。

可逆电动势是指在理想条件下,电池在无电流通过的情况下能够实现的最大电势差。

这个电势差是由电池中发生的在正极和负极之间的化学反应引起的。

当没有电流流过电池时,电池的正极和负极之间存在一个全面停留的平衡态,这时可测量到的电势差即为电池的可逆电动势。

两个主要影响电池可逆电动势的因素是离子活性和温度。

离子活性是指溶液中的化学物质含量,它影响电池中的化学反应速率,并直接影响到电池中正极和负极之间的电位差。

温度则会影响化学反应速率,并改变电池中的离子扩散速度,因此也会对电池的可逆电动势产生影响。

电池的可逆电动势是电池性能的重要指标之一。

较高的可逆电动势意味着电池具有更高的化学反应能力,能够产生更大的电势差。

这也意味着电池能够提供更高的电流和更稳定的电压输出。

因此,对于需要高电压和高电流输出的应用,选择具有较高可逆电动势的电池是非常关键的。

然而,实际情况下,电池的可逆电动势是很难完全实现的。

在真实的工作条件下,由于电流流动和能量转化的不可避免的损耗,电池中会存在一定的内部电阻,并引起电池的电压下降。

这被称为电池的极化。

极化的程度取决于电流的大小和电池内部的反应速率。

因此,实际的电池电动势会小于可逆电动势。

要提高电池的可逆电动势,可以通过优化电池的设计和使用更高效的电极材料来实现。

例如,选择更高活性的化学物质作为正负极材料,提高电池中的反应速率和离子迁移速度。

此外,还可以通过优化电解质的种类和浓度,调整温度等控制因素来改善电池的可逆电动势。

总而言之,电池的可逆电动势是指在理想条件下,电池在无电流流动时可以达到的最大电势差。

该电势差受离子活性和温度等因素的影响。

可逆电池的电动势及其应用new

可逆电池的电动势及其应用new
例2. Pt(s)|H2(pH2) |NaOH(m) |O2(pO2) | Pt(s)
(—)H2(pH2) + 2OH-(m) - 2e- → 2H2O(l) (+) H2O(l) + 1/2O2 (pO2 ) + 2e- → 2OH- (m) Cell: H2(pH2) + 1/2O2 (pO2 ) → H2O(l)
E = φ + - φ- = φ 右 - φ左
(2) 对于一电池体现式,按规则(1)计算出E,若E >0, 则表白该体现式真实代表一种电池;若E <0, 则表
白该体现式并不真实地代表一种电池,要正确体现电 池,需将体现式中左右两极互换位置。
为何?
二. 电池体现式与化学反应式“互译”
1. 由电池体现式写出电极和电池反应
2. 由电池反应设计成电池
抓住三个环节(三点原则):
(1)拟定电解质溶液 (2)拟定电极 (3)复核反应
2. 由电池反应设计成电池
例1. H2(pH2) + 1/2O2 (pO2 ) → H2O(l) 例2. Ag(s) + 1/2Hg2Cl2 (s) → AgCl(s) +Hg(l) 例3. Fe2+(a(Fe2+)) +Ag+ (a(Ag+)) → Fe3+(a(Fe3+)) +Ag (s) 例4. AgCl (s) → Ag+ (a(Ag+)) + Cl- (a(Cl- ))
例1. H2(pH2) + 1/2O2 (pO2 ) → H2O(l)
(—) Pt(s)|H2(pH2) | H+ ( a (H+))

第九章:可逆电池的电动势及其应用

第九章:可逆电池的电动势及其应用
将自发过程分解成两个部分,一个部分让 其发生氧化反应;一部分让其发生还原反应。
再分别找出相应的电极来实现此反应。 左阳右阴,即可构成电池。
例1:将下列化学反应设计成电池
Zn(s) + Cu2+(a2) Zn2+(a1) + Cu(s)
Zn(s) Zn2+(a1) + 2e-
氧化反应
Cu2+(a2) + 2e- Cu(s)
–e 2. 金属-氧化物 Hg HgO 作负极(-e): H+ OH–
+e
Hg + H2O HgO + 2H+ +2eHg + 2OH– HgO + H2O +2e-
O来自H2O O来自OH–
作正极(+e): H+ OH– HgO+ 2H+ + 2e Hg +H2O HgO + H2O +2e Hg + 2OH– O与H+结合 O与H2O结合
第一类电极:这类电极一般是将某金属或吸附了某种气体的
惰性金属置于含有该元素离子的溶液中构成的。包括金属电极、 汞齐电极和气体电极(氢电极、氧电极、卤素电极)。 例如:Zn(s)插在ZnSO4溶液中, 作负极 Zn(s)|ZnSO4(aq); 氧化反应Zn(s) 作正极 ZnSO4(aq)| Zn(s) Zn(s)
Zn 2+ +2e -; 还原反应 Zn 2+ +2e -
气体电极要借助于铂或其它惰性物质起导电作用将气体冲击铂片, 铂片浸入含该气体所对应的离子的溶液中。 钠汞齐电极 Na +(a+) | Na(Hg)(a) Na+ (a+) + Hg(l)+ eNa(Hg)(a)

可逆电池电动势的测量

可逆电池电动势的测量
液接电势的特点:
由于扩散的不可逆,难以测得溶液液接电势的稳定 数值(不易重复)。
j 0.03 V = 30 mV
消除液接电势:
1)采用单液电池,无液接电势;
2)两液相间用盐桥,减小或消除 j 。 33
五、电池的电动势
电池电动势即为构成电池的各界面上的 电势差 的代数和。
例如:丹尼尔电池:若左负极 Zn 用导线Cu(正极 材料)相连构成完整电池:
5
反应可逆,电动势稳定。
结晶态CdSO48/3H2O 的存 在 使 CdSO4 溶 液 保 持 饱 和 。
不同温度下 ( Weston )标准
电池电动势:
T/K 293.15
E/V 1.01845
温度系数小
298.15 1.01832 E (t) / V = 1.01845 4.05105(t20)
金属中的 Zn→Zn2+ +2e,使金属带负电。 表面吸附溶液中有Zn2+,使界面处形成“双电层”。
静电吸引与热分散平衡 紧密层:~ 0.1nm 扩散层:10-10-10-6 m
扩散层的厚度取决于 溶液浓度,金属电荷,温度
28
三、金属-金属界面的接触电势差(热电偶机理)
电子逸出功 e:从金属内部电子逸出至真空 远处
而 E ()又使 uH+ 减慢、 uCl 加速,从而削弱电场 E () 的 增加速度。
31
当左右电位差达一定值时,扩散速度 uH+ = uCl ,扩 散达稳定状态(这也是左右两侧溶液体相呈电中性 的需要),这时的液接面有稳定的电位差 j ,叫液接 电势。
32
液接电势的作用:
使非平衡的扩散过程在其 (液接电势) 作用下达到稳 定状态(两边溶液体相呈电中性)

可逆电池的电动势及其应用

可逆电池的电动势及其应用

两种离子扩散速率(迁移速率)不同而形成双电层 → 电势差
多孔膜
-+ -+ H+ -------+--→ -+ -+ -+ HCl - + KCl -+ -+ ←--- ---+-- K+ -&#Cl = cKCl
-+ -+ H+ -------+--→ -+ -+ -+ HCl - +HCl -+ -+ Cl--------+--→ -+
(5) 整个电池的电动势=正极的还原电极电势—负极的还原电 极电势,还有物量和电量平衡。
氢电极和 Ag + AgCl(s) 电极构成的电池 Pt, H2 ( pө ) | HCl ( a=1 ) | AgCl ( s ) + Ag ( s ) 负极: ½ H2 ( pө ) H+ ( a+ ) + e- 氧化反应 正极: ½ AgCl ( s ) + e- Ag ( s ) + Cl- ( a -) 还原反应 电池: ½ H2 ( pө ) + AgCl ( s ) Ag ( s ) + H Cl ( a=1)
式中 z 为电极反应式中电子的计量系数(mol电子/mol反应),
△rGm的单位:J ·mol -1. 不可逆: (△rG ) T,P< z E’ F
E’:(不可逆电池)两极间的电势差
9.1 可逆电池和可逆电极
化学反应转变为能产生电能的电池------化学反应必须是氧化还原反应。 单液电池:图9.1(a) 双液电池:图9.1(b), 图9.1(c)
第九章 可逆电池电动势及其应用

可逆电池的电动势及其应用

可逆电池的电动势及其应用
要发展方向。
钠离子电池
钠离子电池具有资源丰富、成本 低廉等优势,其研发和应用逐渐 受到关注,有望成为大规模储能
领域的重要选择。
电池生产成本的降低
规模经济
随着电池产量的增加和技术的成 熟,电池生产成本逐渐降低,使 得电动汽车等产品更具市场竞争
力。
材料优化
通过改进材料制备工艺和选用低成 本材料,可以降低电池生产成本, 提高经济效益。
金属或氧化物组成。
负极
电池中发生氧化反应的 电极,通常由低电势的
金属或还原物组成。
电解液
连接正负极的介质,具 有离子导电性,能够传
递电荷。
隔膜
防止正负极直接接触, 避免短路,同时允许离
子通过。
电池的工作过程
充电过程
在外加电压的作用下,正极上的 电子通过外部电路流向负极,同 时电解液中的正离子向正极移动 ,负离子向负极移动。
绝对温度(K)
气体常数(8.314 J/(mol·K))
R
InQ T
电动势的计算公式
I
电流(A)
R
外电路电阻(Ω)
S
电极反应的电子当量(mol)
影响电动势的因素
温度
温度对电动势的影响较大,随着温度的升高,电动势通常 会降低。
浓度
反应物和生成物的浓度也会影响电动势,浓度变化会影响 电极电位,从而影响电动势。
可逆电池的电动势及其应用
目录
CONTENTS
• 可逆电池的电动势 • 可逆电池的工作原理 • 可逆电池的应用 • 可逆电池的发展趋势与挑战 • 可逆电池与其他能源的比较
01
CHAPTER
可逆电池的电动势
电动势的定义
01
02

电化学之可逆电池的电动势及其应用讲解

电化学之可逆电池的电动势及其应用讲解

8
(一)可逆电池与不可逆电池
4.电池符号与电池反应的互译 (1)电池符号的写法 (2)不同类型电池的设计
9
(二)电动势产生的机理
(二)电动势产生的机理 1.产生原因
() Cu' | Zn | ZnSO4 (a1) | CuSO4 | Cu()
接触 -
扩散
+
E = - + 扩散 + +
17
(四)可逆电池的热力学
(四)可逆电池的热力学
1、从E和
(
E T
)
p
求DrHm和DrSm
Dr Gm zEF
判据;最大有效功
D
r Sm

zF

E T
p
温度系数:单位V/K
QR D r Hm
TD D
r Sm zFT rGm T D
E T p r Sm zEF
电化学II. 可逆电池电动势及其应用
II.可逆电池电动势及其应用
一、基本概念和公式 (一)可逆电池与不可逆电池
1. 可逆电池的条件 (1)电极上的化学反应可向正反两个方向进行
作为原电池(E>E外)的放电反应是作为电解池 (E<E外)的充电反应的逆反应。 (2)可逆电池在放电或充电时所通过的电流 必须无限小。 (3)电池中没有不可逆的液体接界存在。
2

Na+ (a ) nHg(l) e Na(Hg)(a)
5
(一)可逆电池与不可逆电池来自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
6
(一)可逆电池与不可逆电池
电极
电极反应(还原)
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可逆电池测试
一,单项选择(20分)
1, 关于"电动势"的说法中正确的是
(A) 电动势就是两个店基建的电势差
(B) 电动势等于电池的开路电压
(C) 电动势等于电池中所有界面电势差的代数和
(D) 电动势是电池工作时两极之间的端点压
2,若一电池的过程热为正值,则肯定
(B)
(A)
(D)
(C)
3,对消法测电动势时,必须使用
(A)甘汞电极(B)玻璃电极
(C)标准电极(D)标准电池
4, 有下列电池
(1) Pt|H2(P1)|HCl(a)|Cl2(P2)|Pt
(2) Pt|H2(P1)|H+(a1)||Ag+(a2)|Ag(s)
(3) Ag(s)|Agl(s)|l-(a1)||Cl-(a2)|AgCl(s)|Ag(s)
(4) Pb(s)|PbSO4(s)|SO42-(a1)||Cu2+(a2)|Cu(s)
它们对应的一下反应中正确的是
(A) H2(P1)+Cl2(P2)( 2HCl(a)
(B) 2Ag(s)+2H+(a1)( H2(P)+2Ag+(a2)
(C) AgCl(s)+I-(a1)( AgI(s)+Cl-(a2)
(D) Pb(s)+Cu(a2)+SO42-(a1)( PbSO4(s)+Cu(s)
5, 电池反应
(1)1/2H2(P)+AgCl(s)=Ag(s)+HCl(m1);E1
(2)H2(P)+2AgCl(s)=Ag(s)+2HCl(m1);E2
下列关系正确的是:
(A)E1=1/2E2 (B)E1>E2 (C)E1<E2 (D)E1=E2
6, 电极 Pt|Cl2(P)|Cl-(a)的电极反应为 1/2Cl2(P)+e-(Pt) ( Cl-(a),其电极反应的相界面有
(A)1个(B)2 个(C) 3个(D)均相
7, 电池的电动势不能用伏特计测量,因为
(A) 伏特计测的结果不准确
(B) 伏特计要并联在电路中,检流计要串联在此两者的要求不能同时满足
(C) 适用伏特计是电池内有电流通过,测得的不是电动势
(D) 用伏特计精确度达不到要求
8, 下面的电极中标准电极电势最大(正)的是
(A) Pt|H2(P)|H+(a)
(B) Pt|H2(P)|OH-(a)
(C) Zn(s)|Zn2+(a)
(D) Cd(s)|Cd2+(a)
9, 下面的电极种可作为参比电极的是
(A)Pt|I2|I- (B)Ag|AgCl(s)|Cl-
(C)Pt|Hg(l)|Hg2SO4(s)|SO42- (D)Cd(Hg)|CdSO4·H2O|CdSO4
10, 与反应 Pb2++SO42- ( PbSO4(s)对应的电池是
(A) Pb(s)|PbO2(s)|PbSO4(s)|SO42-(a)|PbSO4(s)|Pb(s)
(B) Pb(s)|PbSO4(s)|SO42-(a)|PbSO4|PbO2(s)|Pb(s)
(C) Pb(s)|Pb2+(a1)||SO42-(a2)|PbSO4(s)|Pb(s)
(D) Pb(s)|PbSO4(s)|SO42-(a1)||Pb2+(a2)|Pb(s)
二,多项选择(27分)
1, 一电池,温度系数为-8.54×10-4V·K-1,298.15K时,电动势E=1.230V,反应时,迁移的电子为2mol,由此得到的下列结果中正确的是.
(A) 过程热为49.140kJ·mol-1 (B) 熵变为-165J·K-1·mol-1
(C) 可作的最大功237.390kJ·mol-1 (D) 等压反应热效应为+49.140kJ·mol-1 (E) 焓变为-188.250 kJ·mol-1
2,下面属于第二类电极的是
(A) Pt|O2(P)|H2O,OH-(a)
(B) Zn|ZnCl(a)
(C) Hg(l)|Hg2Cl2(s)|KCl(a)
(D) Sb(s)|Sb2O3(s)|OH-(a)
(E) Pt|Cu2+(a1)|Cu+(a2)
3, 下列电极的名称和符号不相符的是
(A)伏打电池:Zn(s)|HCl(m)|Cu(s)
(B)单尼尔电池:Zn(s)|ZnSO4(a1)||CuSO4(a2)|Cu
(C)韦斯顿电池Pt|Hg(l)|Hg2SO4(s)|CdSO4(饱和溶液)|CdSO4·8/3H2O(s)|Cd(Hg)(12.5%)
(D)铅酸蓄电池:Pb|PbO2|H2SO4(20%)|Pb
(E)碱性锌-空气电池:Zn(s)|KOH(30%)|O2(空气)|
4, 可逆电池要满足能量可逆的条件是
(A) 满足ΔrGm = -zEF
(B) 电池放电的速度无限慢
(C) 化学能完全转化为电能,没有其它功的损失
(D) 电路中电阻无限大,因而电流很小
(E) 电池内组趋近于零
5, 下列电池反应与SO42-无关的是
(A) Pt|Hg(l)|HgSO4(s)|Na2SO4(a1)||CuSO4(a2)|Cu(s)
(B) Zn(s)|ZnSO4(0.01)||Cu(0.01)|Cu(s)
(C) Zn(s)|H2SO4(a)|Cu(s)
(D) Pb(s)|PbSO4(s)|H2SO4(a)|Zn(s)
(E) Pb(s)|PbSO4(s)|H2SO4(a)|PbO2(s)|Pt
6, 关于浓差电池的下列说法中正确的是
(A) 任一浓差电池标准电动势均为零.
(B) 浓差电池反应没有平衡常数
(C) 浓差电池电动势与温度无关
(D) 浓差电池中两极的化学反应相同
(E) 浓差电池可能是自发性的,也可能是非自发性的
7, 对铅酸电池的电极反应的反应物,下面说法中正确的是
(A)负极为PbO2(s)(B)正极为Pb(s),SO42-
(C)正极为PbSO4(s),H+,SO42- (D)负极为Pb(s),SO42-
(E)正极 PbSO4(s),H2O
8, 对电池中"盐桥"的要求,下面说法中不正确的是
(A) 盐桥电解质与电极物质没有相同的离子
(B) 盐桥电解质正、负离子的运动速度应很接近
(C) 盐桥电解质不与电极物质发生反应
(D) 盐桥电解质的浓度应尽可能大
(E) 盐桥电解质溶液与电极溶液的接触面大
9, 对可逆原电池反应,下列说法正确的是
(A) ΔrSm>0,表明反应时吸热
(B) QR>0,表明反应放出的化学能只有一部分转化为电能
(C) >0,表明反应放出的化学能与电能从环境吸收的热均转化为电能。

(D) ΔrHm>-zEF 表明反应的化学能部分转换为热
(E) ΔrHm>zEF()p,表明<0
三,填空题(16分)
1,电池Pt|H2(P)|HCl(m)|Cl2(P)|Pt 的电动势E___0。

2,玻璃电极中HCl 浓度为_____mol·kg-1。

3,若自发性电池的反应为H2(p1)( H2(P2),则必有P1____P2。

4, 与反应AgCl(s)( Ag+(a+)+Cl-(a-)对应的电池的标准电动势E?_____0。

5, 298.15K时,电池反应 H2(P?)+Hg2Cl2(s)(2H++2Hg(l)+2Cl-(0.01m) 的E? =0.2681V,则标准平衡常数K?_____0.
6, 两个电极反应相应的电动势
H2(P1)+Cl2(P2)=2HCl(a), E1 ;
1/2H2(P1)+1/2Cl2(P2)=HCl(a), E2;
则E1,E2 的关系是E1 ____E2。

7, 一电池在两个温度下的电动势如下:
温度 298K 303K
电动势 1.04864V 1.04942V
则平均温度系数是______V·K-1.
8, 任一自发性电池的(ΔrGm)T,P_____0。

四,判断题(14分)
1,标准电极电势工作就是标准压力下,电极活性物质均处于标准态时电极固—液两相界面电势差。

2,电池Zn|HCl(m)|AgCl(s)|Ag 是不可逆电极。

3,只有在298.15K,标准氢电极的电势才规定为零。

4,若以电极反应与pH之有关,则在电势-PH图上必出现斜线。

5, nernst方程对电化学反应都适用。

6, 电池 Zn(s)|Zn2+(a=0.1)||Ni2+(a=0.1)|Ni(s) 是自发性电池。

7, 测电池的电动势时要用对消法以保持电池中无电流通过,否则,测得的是端电压,不是电动势。

8, 第一类电极的特点是有两个固-液界面。

9, 电池 Ag|AgCl(s)|HCl(0.01m)|Cl2(P)|Pt 对应的反应为 Ag(s) + 1/2Cl2(P)( AgCl(s)。

10, 测量电动势是,工作电池的端电压一定要大于电池和被测电池。

11, 自发性原电池的标准电动势一定大于零。

12, 浓差电池中一定有同种但浓度不同的两个电解质溶液。

13, 第二类电极的电极反应物中一定有一种微溶盐或金属氧化物。

14, 若以电极的电势与pH值有关,则该电极反应一定有H+或OH-。

五,计算题
1.(10分)
2.(8分)
3.(5分)。

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