09章可逆电池的电动势及其应用试卷分析.ppt

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 电化学与热力学的联系 §9.2 电动势的测定 对消法测电动势的实验装置 §9.3 可逆电池的书写方法及电动势的取号 从化学反应设计电池(1) 从化学反应设计电池(2) 电化学与热力学的联系 思考一个问题： 恒温恒压下，同一电池(电池反应相同)，不同情况下的 Wf(电功) , Qp , ?rGm的关系。 (1) 可逆放电，电池电动势为E ； (2) 电池短路； (3) 不可逆放电，两端电势差为E?。 (2) 电池短路(反应物直接接触反应) Wf ,2= 0， E2 = 0 Qp,2 = ?rHm (等压无非体积功) (3) 不可逆放电，两端电势差 （E? 为实际工作电压） ?rGm ? Wf,3 Wf,3 = － z E? F Qp,3 = ?rUm - Wf ,3 ? ?rHm - Wf ,3 = ?rGm,3 + T?rSm - Wf ,3 = － z EF + T?rSm + z E? F = z F(E? -E) + QR §9.4 可逆电池的热力学 §9.5 电动势产生的机理 液接电势完全消除： 总电动势 E 与 Ec ，Ej 的关系 §9.6 电极电势和电池的电动势 氢标还原电极电势 电极电势计算通式 §9.7 电动势测定的应用 解：电池反应: Cd (s)＋2H+ ─→ Cd 2+＋H2 (p) E ＝ E ? －（RT / 2 F ）× ln { a Cd 2+ · f H2 / [a2 H+ · a Cd] } f H2 ＝ 1, a Cd ＝ 1 0 ＝ 0.40 V － 0.0296 lg { a Cd 2+ a2 OH- / [ a2 H+ · a2 OH-] } ＝ 0.40－0.0296 lg ( Ksp / Kw2 ) Ksp (Cd (OH)2) ＝ 3.266×10-14 pH的测定 玻璃电极 H2O 的电势-pH图 铁的各种电势-pH图 铁-H2O的电势-pH图 *细胞膜与膜电势 电极与溶液间的电势差 正确断路 广泛用作 H+ 的指示电极 -酸度计 Ag,AgCl(s)?0.1MHCl?水化凝胶层?干玻璃层?水化凝胶层?待测溶液 pH 计 pH计的应用 IUPAC推荐了五种标准的缓冲溶液，用来测定未知溶液的pH 在保持温度和离子浓度为定值的情况下，将电极电势与pH值的函数关系在图上用一系列曲线表示出来，这种图就称为电势-pH图。 什么叫电势-pH图？ 电极电势的数值不但与溶液中离子的浓度有关，而且有的还与溶液的pH值有关。 通常用电极电势作纵坐标，pH值作横坐标，在同一温度下，指定一个浓度，就可以画出一条电势-pH曲线（? - pH 的函数关系曲线 ） *电势 — pH 图及其应用 应用于：1. 离子分离，2. 湿法冶金，3. 金属防腐及解决水溶液中发生的一系列氧化还原反应及平衡问题。 应用于：1. 离子分离，2. 湿法冶金，3. 金属防腐及解决水溶液中发生的一系列氧化还原反应及平衡问题。 电势-pH图的应用 从电势—pH图可以清楚地看出各组分生成的条件及稳定存在的范围。 因为它表示的是电极反应达平衡时的状态，所以电势— pH图也称为电化学平衡图。 氧电极的电势-pH图 对于氢和氧发生氧化还原生成水的反应可以安排成一种燃料电池，电解质溶液的pH值可以在1-14的范围内变动 暂时以酸性溶液为例，温度都保持在298 K。 氧电极的反应为： 设氧气为理想气体，在298 K时 （1） 当 截距为1.229 V，斜率为—0.05916 截距为1.259V，斜率不变， （2） 当 如图中绿线所示 截距为1.199V，斜率不变， （3） 当 如图中红线所示 可见，氧气压力越高，氧电极的电势也越大。 通常将平行线之上称为氧稳定区，之下称为水稳定区。 氢电极实际上起的是氧化反应，但电极电势仍用的是还原电势。 根据Nernst方程，氢电极的电极电势与pH的函数关系也是一个直线方程，第一项是截距，第二项中斜率也是-0.0592。 设定不同的氢气压力，可以得到截距不同的一组平行线。 氢电极的电势-pH图 截距为0 V，用蓝线表示 H2(pH2)|H2S