物理化学电子教案8.ppt
《物理化学电子教案8.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《物理化学电子教案8.ppt(92页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录第八章第八章 可逆电池的电动势及其应用可逆电池的电动势及其应用可逆电池和可逆电极电动势的测定电动势的测定电动势的测定电动势的测定可逆电池的热力学电动势产生的机理电极电势和电池的电动势浓差电池和液体接界电势的计算公式电动势测定的应用生物电化学2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录本章基本要求本章基本要求 理解可逆电池的概念,理解能斯特方程的推导理解可逆电池的概念,理解能斯特方程的推导驾驭其应用。驾驭其应用。驾驭电池电动势与热力学函数的关系及其计算。驾驭电池电动势与热力学函数的关系及其计算。驾驭常用电极符号、电极反应及其电
2、极电势的计驾驭常用电极符号、电极反应及其电极电势的计算算,驾驭电池电动势的计算及其应用。驾驭电池电动势的计算及其应用。理解原电池的设计原理。理解原电池的设计原理。2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录8.18.1 可逆电池和可逆电极可逆电池和可逆电极(电化学与热力学的联系电化学与热力学的联系(组成可逆电池的必要条件组成可逆电池的必要条件(可逆电极的类型可逆电极的类型2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录电化学与热力学的联系电化学与热力学的联系桥梁公式:2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录组成可逆电池的必要条件
3、组成可逆电池的必要条件化学反应可逆 能量变更可逆原电池 电解池2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录组成可逆电池的必要条件组成可逆电池的必要条件净反应:原电池总反应:电解池阴极:阳极:2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录可逆电极的类型可逆电极的类型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 金属-难溶盐及其阴离子组成的电极金属-氧化物电极氧化-还原电极第一类电极其次类电极第三类电极2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录第一类电极及其反应第一类电极及其反应Na+(a+)|Na(Hg)(a)Na+(a+
4、)+nHg+e-Na(Hg)n(a)电极 电极反应Mz+(a+)|M(s)Mz+(a+)+ze-M(s)H+(a+)|H2(p),Pt2H+(a+)+2e-H2(p)OH-(a-)|H2(p),Pt 2H2O+2e-H2(p)+2OH-(a-)H+(a+)|O2(p),PtO2(p)+4H+(a+)+4e-2H2OOH-(a-)|O2(p),Pt O2(p)+2H2O+4e-4OH-(a-)Cl-(a-)|Cl2(p),Pt Cl2(p)+2e-2Cl-(a-)2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录其次类电极及其反应其次类电极及其反应电极 电极反应Cl-(a-)|A
5、gCl(s)|Ag(s)AgCl(s)+e-Ag(s)+Cl-(a-)OH-(a-)|Ag2O|Ag(s)Ag2O(s)+H2O+2 e-2Ag(s)+2OH-(a-)H+(a+)|Ag2O(s)|Ag(s)Ag2O+2H+(a+)+2e-2Ag(s)+H2O2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录第三类电极及其反应第三类电极及其反应电极 电极反应Fe3+(a1),Fe2+(a2)|PtFe3+(a1)+e-Fe2+(a2)Cu2+(a1),Cu+(a2)|PtCu2+(a1)+e-Cu+(a2)Sn4+(a1),Sn2+(a2)|PtSn4+(a1)+2e-Sn2+
6、(a2)2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录8.28.2 电动势的测定电动势的测定对消法测电动势的原理对消法测电动势的原理对消法测电动势的试验装置对消法测电动势的试验装置标准电池标准电池电动势与温度的关系电动势与温度的关系为什么标准电池有稳定的电势值为什么标准电池有稳定的电势值2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录对消法测定电动势的原理图对消法测定电动势的原理图E=(R0+Ri)IU=R0I当R0时,有:R0+RiR0EU2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录对消法测电动势的试验装置对消法测电动势的试验装置工
7、作电源电位计检流计标准电池待测电池2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录留意事项:留意事项:1.1.无无论论是是校校正正还还是是测测量量,都都必必需需使使G G指指零零,即即电电池池中中无无电电流流通通过过,否否则则,就就失失去去电电池池的的可可逆逆性性。这这也也是不能用伏特计测量的缘由。是不能用伏特计测量的缘由。2.2.调调整整R R,RXRX时时要要快快,即即电电流流通通过过的的时时间间尽尽量量短短。具体操作时,按钮开关按的时间要短。具体操作时,按钮开关按的时间要短。3.3.电电池池两两极极不不能能接接反反,否否则则,不不能能对对消消,即即检检流流计计永不能指零
8、。另外,电流太大,损坏电池。永不能指零。另外,电流太大,损坏电池。4.4.事事实实上上电电池池有有内内阻阻,所所以以,实实测测的的是是工工作作电电压压,且且EE。2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录标准电池结构图标准电池结构图电池反应:(-)Cd(Hg)Cd2+Hg(l)+2e-(+)Hg2SO4(s)+2e-2Hg(l)+SO42-净反应:Hg2SO4(s)+Cd(Hg)(a)+8/3H2OCdSO48/3H2O(s)+Hg(l)2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录标准电池结构图标准电池结构图CdSOCdSO4 4饱和溶液饱和溶液饱
9、和溶液饱和溶液Cd-HgCd-Hg齐齐齐齐Hg+Hg+HgHg2 2SOSO4 4HgHgCdSOCdSO4 4固体固体固体固体正极正极负极负极2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录问题问题 为什么在确定温度下,含Cd的质量百分数在514%之间,标准电池的电动势有定值?答:从Hg-Cd的相图可知,在室温下,镉汞齐中镉含量在514%之间时,体系处于熔化物和固溶体两相平衡区,镉汞齐活度有定值。而标准电池电动势只与镉汞齐的活度有关,所以也有定值。2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录标准电池电动势与温度的关系标准电池电动势与温度的关系ET/V=
10、1.01845-4.0510-5(T/K-293.15)-9.510-7(T/K-293.15)2+110-8(T/K-293.15)3ET/V=E(293.15K)/V-39.94(T/K-293.15)+0.929(T/K-293.15)2-0.009(T/K-293.15)3+0.00006(T/K-293.15)410-6我国在1975年提出的公式为:通常要把标准电池恒温、恒湿存放,使电动势稳定。2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录8.38.3 可逆电池的书写方法及电动势的取号可逆电池的书写方法及电动势的取号!可逆电池的书面表示法!可逆电池电动势的取号!从
11、化学反应式设计电池2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录可逆电池的书面表示法可逆电池的书面表示法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视不计。4.“”表示半透膜。5.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。6.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。2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录可逆电池电动势的取号可逆电池电动势的取号DrGm=-zEF自 发 电 池:DrGm0例如:Zn(s)|Z
12、n2+|Cu2+|Cu(s)Zn(s)+Cu2+Zn2+Cu(s)DrGm0非自发电池:DrGm0,E0,E 0E(Ox|Red)0标准氢电极|给定电极E(Ox|Red)=0E增大(非自发电池)(自发电池)2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录二级标准电极二级标准电极甘汞电极甘汞电极0.10.33371.00.2801饱和0.2412 氢电极运用不便利,用有确定电极电势的甘汞电极作二级标准电极。HgHg+Hg2Cl2饱和饱和KCl素瓷素瓷2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录电池电动势的计算电池电动势的计算净反应:方法一:2022/11/
13、3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录方法二方法二净反应:化学反应等温式:两种方法,结果相同2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录298K时时和和P$压压力下,有化学反力下,有化学反应应Ag2SO4(s)+H2(P)=2Ag(s)+H2SO4-1)已知已知 (AgAg2 2SOSO4 4,Ag,SO,Ag,SO4 42-2-)=0.627V,=0.627V,(Ag(Ag+,Ag)=0.799V,Ag)=0.799V (甲甲)试试为为该该化化学学反反应应设设计计一一可可逆逆电电池池,并并写写出出其其电电极和极和电电池反池反应进应进行行验证验证。(乙乙)试试
14、计计算算该该电电池池的的电电动动势势E E,设设活活度度系系数数都都等等于于1 1。(丙丙)计算计算Ag2SO4的离子活度积的离子活度积K sp。例例2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录(甲甲)从从已已知知的的化化学学反反应应式式中中,Ag2SO4(s)被被还还原原成成Ag(s),应应作作正正极极,这这是是二二类类电电极极;H2氧氧化化成成H+,作作负负极,所以极,所以设计设计的的电电池池为为Pt,H2(P)|H)|H2SO4(0.0mol/kg)|Ag2SO4(s)+Ag(s)负负极极 H2(P)-2e)-2e-2H+a(Ha(H2 2)正极正极 Ag2SO4(
15、s)+2e-2Ag(s)+SO42-a(SOa(SO4 42-2-)电电池反池反应应H2(P0)+Ag0)+Ag2SO4(s)2Ag(s)+2H+a(Ha(H2 2)+SO42-a(SOa(SO4 42-2-)解:解:2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录(乙)(乙)E=E$-(RT/2F)lna-(RT/2F)lna(H(H(H(H+)2a(SOSOSOSO4 4 4 42-2-2-2-)=$(AgAg2 2SOSO4 4,Ag,SO,Ag,SO4 42-2-)-(RT/2F)lna (RT/2F)lna(H(H(H(H+)2 2aa(SO(SO(SO(SO4 4
16、 4 42-2-2-2-)=0.627V-(RT/2F)ln(0.2)=0.627V-(RT/2F)ln(0.2)2 2.(0.1).(0.1)=0.698V=0.698V2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录(丙丙)为为了了计计算算K sp 须须要要设设计计一一电电池池,使使电电池池反反应应就就是是Ag2SO4的离解反应,所设计的电池为的离解反应,所设计的电池为Ag(s)|Ag+a(Ag+)SO42-a(SO42-)|Ag2SO4(s)+Ag(s)负极负极 2Ag(s)-2e-2Ag+a(Ag+)正极正极 Ag2SO4(s)+2e-2Ag(s)+SO42-a(SO
17、42-)电池反应电池反应 Ag2SO4(s)2Ag+a(Ag+)+SO42-a(SO42-)2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录E$=$(AgAg2 2SOSO4 4,Ag,Ag,SOSO4 42-2-)-$(Ag(Ag+,Ag),Ag)=0.627V-0.799V=-0.172V =0.627V-0.799V=-0.172VK K sp sp=a(Ag=a(Ag+)2 2a(a(SOSO4 42-2-)=exp(zEF)/(RT)=exp(zEF)/(RT)=exp2(-0.172)96500/(8.314298)=exp2(-0.172)96500/(8.31
18、4298)=1.5210 =1.5210-6-6 所设计的电池的所设计的电池的E0,是非自发电池,若要使它是非自发电池,若要使它成为自发电池,只要把正、负极交换一下位置即可,成为自发电池,只要把正、负极交换一下位置即可,这时电池反应是这时电池反应是Ag2SO4离解反应的逆反应,用离解反应的逆反应,用E算出算出的平衡常数是的平衡常数是Ksp1-.2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录8.78.7 浓差电池和液接电势浓差电池和液接电势 浓差电池浓差电池 液体接界电势液体接界电势 对盐桥作用的说明对盐桥作用的说明 总电动势总电动势E E与与 E Ec c ,E Ej j的
19、关系的关系2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录(1)浓差电池)浓差电池(Concentration Cell)A.电极浓差电池1.2.3.2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录(1 1)浓差电池)浓差电池(Concentration Cell)(Concentration Cell)B.电解质相同而活度不同.阳离子转移.阴离子转移4.5.2022/11/3上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录(1 1)浓差电池)浓差电池(Concentration Cell)(Concentration Cell)-电池净反应不是化学反应,仅
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 物理化学 电子 教案
限制150内