可逆电动势解读
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
EE
o
2
2
2
2
RT Zn ln zF a 2 a Zn
Cu
a
a 2 Cu
E 右(Re d ) 左(Ox )
E
o o
o RT E ( ln
o
o RT ) ( ln
1 aCu 2
1 aZn 2
zF
zF
R为反应物
可逆电池电动势与热力学函数的关系
r G zFE
r G r S T p
E zF T p
r H r G T r S
E zFE TzF T p
恒温恒压下，电池的三种放电途径
可逆电动势
Reversible Electromotive Force (emf)
可逆电动势必须满足的两个条件
1. 电池中的化学反应可向 正反两方向进行 2. 电池在十分接近平衡 状态下工作
能斯特(Nernst)方程
(1889年)
aP
R
EE
o
RT ln zF a
P R
P
R
P 为产物
1 RT o o [ z ze ( M ) M ( M )] ln aM z zF M zF
)
Cu / Cu Zn / Zn 2
2
a.从半电池考虑(可逆电池) b.从电化学势考虑
M
2
2e
M
电化学势 Electrochemical Potential
恒温恒压下荷电粒子i从相转移到相
G =
i
i
+
i
zie0(
-
El(2)
溶液(2)
ClK+
饱和 KCl
ClK+
溶液(1)
液接电势降至1 mV
El (1) (t K
K KCl C1 , C2 C
RT C1 ' tCl ) ln F C桥
C桥 RT tCl ) ln F C2 '
C1 ' tCl ) ln C2 '
El ( 2 ) (t K
El El (1) El ( 2)
(t K
C '1 1, C '2
t K tCl
C’1和C’2 为从盐桥扩散至 溶液1,2 的KCl的浓度
El 0
1 mV
由 30 mV
三.电极电势(电极电位)
Electrode Potential
(固/液界面)Solid/Liquid Interfaces
可逆放电
外电源
QP Q QR
不可逆放电 短路放电
E r H EW 'Q r H Qp r H zFE QR
E
可逆放电
E TzF T r S QR r H zFE T P
(对环境)
0 0 zFE E 0 QR 0 r H zFE T P 0 0 zFE
M (M ) M (M )
(M为中性)
M / M z ( M ) ( Sol)
1 [ M z ( Sol) z e ( M ) M ( M )] zF
o i
i RT ln ai o M (M ) M (M ) 纯物质为标准态
a.从半电池考虑(可逆电池)
Cu (aCu 2 ) Zn Zn (aZn 2 ) Cu
2
2
a.从半电池考虑(可逆电池)
Cu (aCu 2 ) Zn Zn (aZn 2 ) Cu
负极反应: Zn Zn (aZn 2 ) 2e
正极反应: Cu (aCu 2 ) 2e Cu
Βιβλιοθήκη Baidu
e
e,Cu e,Zn
Cu
Zn
接 触 电 势 的 形 成
p.352
二. 液体接界电势(扩散电势)
Liquid / liquid junction potential 离子扩散速度不同所引起的
H+ Cl+ Ag+ H+
l1 / l2 (液 / 液界面)
HCl HCl
AgNO3
HNO3
a2<a1
E
Cu / Cu 2
Cu 2 / Zn 2
Zn 2 / Zn
Zn / Cu
顺序由右至左，电势由高至低
相界面的特征：
电荷的空间分离界面的电势差
一. 金属接界(接触)电势
M1 / M 2 (固/ 固界面)
Solid / solid interfaces
取决于金属的电子溢(逸)出功(功函)
E r S , r H , r G E, ,Q T P
化学反应 (无数)
两个(多个) 半电池组成 (?)
数据总结
实验
理论、规律
新实验
11-13 电极电势
电池电动势 E (为各类界面电势差之和)
E
(一) Cu | Zn | ZnSO4 (a 1)CuSO4 (a 1) | Cu()
a2=a1
丹 尼 尔 电 池 (1836年)
不 可 逆 过 程
两种组成相同的I-I价型电解质 的不同浓度的液界电势：
El E有 E无
RT (ai )1 (t t ) ln F (ai ) 2
ai a 代之
p.339
盐桥的作用（Salt Bridge)
盐 桥 El(1)
i
Zn / Cu Zn 2 / Cu Cu 2 / Zn 2 Cu / Cu 2
p.351
E
(一) Cu | Zn | ZnSO4 (a 1)CuSO4 (a 1) | Cu()
Zn / Cu Zn 2 / Cu Cu 2 / Zn 2 Cu / Cu 2
)
平衡时： I + zie0
= I + zie0
i i
两相间建立平衡电势
M
2
2e
M
平衡时电化学位
M z (Sol) M z (M )
M z ( Sol) zl ( M ) M ( M )
[
M 2
(Sol) zF (Sol)] z[e (M ) F (M )]
o
2
2
2
2
RT Zn ln zF a 2 a Zn
Cu
a
a 2 Cu
E 右(Re d ) 左(Ox )
E
o o
o RT E ( ln
o
o RT ) ( ln
1 aCu 2
1 aZn 2
zF
zF
R为反应物
可逆电池电动势与热力学函数的关系
r G zFE
r G r S T p
E zF T p
r H r G T r S
E zFE TzF T p
恒温恒压下，电池的三种放电途径
可逆电动势
Reversible Electromotive Force (emf)
可逆电动势必须满足的两个条件
1. 电池中的化学反应可向 正反两方向进行 2. 电池在十分接近平衡 状态下工作
能斯特(Nernst)方程
(1889年)
aP
R
EE
o
RT ln zF a
P R
P
R
P 为产物
1 RT o o [ z ze ( M ) M ( M )] ln aM z zF M zF
)
Cu / Cu Zn / Zn 2
2
a.从半电池考虑(可逆电池) b.从电化学势考虑
M
2
2e
M
电化学势 Electrochemical Potential
恒温恒压下荷电粒子i从相转移到相
G =
i
i
+
i
zie0(
-
El(2)
溶液(2)
ClK+
饱和 KCl
ClK+
溶液(1)
液接电势降至1 mV
El (1) (t K
K KCl C1 , C2 C
RT C1 ' tCl ) ln F C桥
C桥 RT tCl ) ln F C2 '
C1 ' tCl ) ln C2 '
El ( 2 ) (t K
El El (1) El ( 2)
(t K
C '1 1, C '2
t K tCl
C’1和C’2 为从盐桥扩散至 溶液1,2 的KCl的浓度
El 0
1 mV
由 30 mV
三.电极电势(电极电位)
Electrode Potential
(固/液界面)Solid/Liquid Interfaces
可逆放电
外电源
QP Q QR
不可逆放电 短路放电
E r H EW 'Q r H Qp r H zFE QR
E
可逆放电
E TzF T r S QR r H zFE T P
(对环境)
0 0 zFE E 0 QR 0 r H zFE T P 0 0 zFE
M (M ) M (M )
(M为中性)
M / M z ( M ) ( Sol)
1 [ M z ( Sol) z e ( M ) M ( M )] zF
o i
i RT ln ai o M (M ) M (M ) 纯物质为标准态
a.从半电池考虑(可逆电池)
Cu (aCu 2 ) Zn Zn (aZn 2 ) Cu
2
2
a.从半电池考虑(可逆电池)
Cu (aCu 2 ) Zn Zn (aZn 2 ) Cu
负极反应: Zn Zn (aZn 2 ) 2e
正极反应: Cu (aCu 2 ) 2e Cu
Βιβλιοθήκη Baidu
e
e,Cu e,Zn
Cu
Zn
接 触 电 势 的 形 成
p.352
二. 液体接界电势(扩散电势)
Liquid / liquid junction potential 离子扩散速度不同所引起的
H+ Cl+ Ag+ H+
l1 / l2 (液 / 液界面)
HCl HCl
AgNO3
HNO3
a2<a1
E
Cu / Cu 2
Cu 2 / Zn 2
Zn 2 / Zn
Zn / Cu
顺序由右至左，电势由高至低
相界面的特征：
电荷的空间分离界面的电势差
一. 金属接界(接触)电势
M1 / M 2 (固/ 固界面)
Solid / solid interfaces
取决于金属的电子溢(逸)出功(功函)
E r S , r H , r G E, ,Q T P
化学反应 (无数)
两个(多个) 半电池组成 (?)
数据总结
实验
理论、规律
新实验
11-13 电极电势
电池电动势 E (为各类界面电势差之和)
E
(一) Cu | Zn | ZnSO4 (a 1)CuSO4 (a 1) | Cu()
a2=a1
丹 尼 尔 电 池 (1836年)
不 可 逆 过 程
两种组成相同的I-I价型电解质 的不同浓度的液界电势：
El E有 E无
RT (ai )1 (t t ) ln F (ai ) 2
ai a 代之
p.339
盐桥的作用（Salt Bridge)
盐 桥 El(1)
i
Zn / Cu Zn 2 / Cu Cu 2 / Zn 2 Cu / Cu 2
p.351
E
(一) Cu | Zn | ZnSO4 (a 1)CuSO4 (a 1) | Cu()
Zn / Cu Zn 2 / Cu Cu 2 / Zn 2 Cu / Cu 2
)
平衡时： I + zie0
= I + zie0
i i
两相间建立平衡电势
M
2
2e
M
平衡时电化学位
M z (Sol) M z (M )
M z ( Sol) zl ( M ) M ( M )
[
M 2
(Sol) zF (Sol)] z[e (M ) F (M )]