1、1可逆電池電動勢及其應用2什么是電池？將化學能轉變為電能的裝置稱之為“電池”。構成電池的反應必須是一個氧化還原反應。我們研究可逆電池的電動勢有何意義？有兩個主要原因：1、它能告訴我們一個反應的化學能轉變為電能的最高極限是多少？為改 善電池性能提供了理論依據。減少工作的盲目性。2、在研究可逆電池電動勢的同時，為解決熱力學問題提供了電化學的手 段和方法。這兩個原因的依據基本關系式：Z：反應式中的電子計量數 F：法拉第常數3 根據吉布斯自由能的定義，在等溫等壓條件下，當體系發生變化時，體系吉布斯自由能的減少等于對外所做的最大非膨脹功，當非膨脹只有電功一種時， n: 電池輸出的電荷的物質的量，mol如

2、果可逆電動勢為E的電池，按電池反應式進行，當反應進度1mol時， 4一個電池反應設計成電池，就可測定其電動勢E。 此關系式只適用于可逆電池，可逆電池的吉布斯自由能的減少等于體系對外做的最大有用功-電功。E是可逆電池的電動勢 當電池的化學能以不可逆的方式轉變為電能時，兩電極間的電勢差E一定能小于可逆電動勢E。(EE)5原電池：化學能電能，產生一定電流。 反應氧化還原反應 適當的裝置使化學反應通過電極上完成電池 單液電池：兩個電極插在同一個電解質溶液中 雙液電池：兩個電極插在不同電解質溶液中 用膜或素燒瓷杯分開 電解質在不同容器中，并用鹽橋相聯要構成可逆電池，其電極也必須是可逆電極。61 可逆電池

3、與可逆電極一、可逆電池必須具備下面兩個條件(1)電極上的化學反應是可逆的，可向正反兩個方向進行-a)當E外E 電池充電時 （電解池）電池將獲得電能而被充電，這時電池中的反應可以完全逆向進行。鋅電極上銅電極上充電反應充放電反應互為逆反應，為可逆反應。+E外ZnSO4CuSO4ZnCuA7-+ZnCuH2SO4當E外E時，充電鋅電極上銅電極上充電反應充放電反應并非互為逆反應，不是可逆電池。A89101112AgAgClCl-+1314PtFe2+Fe3+15二、可逆電池的書寫方法 1、規則 二個電極組成一個電池，如何表示出來，有個方法：ZnCuZnSO4CuSO4或者注意6點：（1）左邊的電極 負

4、極 氧化反應（陽） 右邊的電極 正極 還原反應 （陰）16（2） “ ” 表示不同物相之間的界面（存在相界面電位差），包括電極與溶液間（e-s）、不同溶液間的界面(s1-s2)，同一種溶液但兩種不同濃度(s1(a1) - s1(a2)之間的界面有電位差。“ ”表示消除了兩個不同溶液間的電位差，即表示溶液與溶液之間的接界電勢通過鹽橋已降至可忽略不計。（3）注明電池中電極的物態(s，l，g)、電解質溶液的活度(a)，氣體要注明壓力(p)，及依附的不活潑金屬。（4）要標明溫度和壓力，如不寫，一般指298.15K和標準壓力P。（5）Pt 起電子傳遞作用。（6）書寫電極和電池反應時必須遵守物量和電量平衡

5、。17181920212223242 可逆電池的熱力學25262728293031323334353 電極電勢電池電動勢的產生 原電池的電動勢等于組成電池的各相間的各個界面上所產生的電勢差的代數和。如電池導線ZnCuZnSO4 c1CuSO4 c2接觸 表示接觸電勢差。指兩種金屬相接觸時，在界面上產生的電勢差，因為不同的金屬的電子逸出功不同。當互相接觸時，由于相互逸出的電子數目不相等，在接觸界面上形成雙電層，由此產生的電勢差為接觸電勢差。擴散 表示兩種不同的電解質或不同濃度的溶液界面上的電勢差，稱液體接界電勢，產生的原因是由于離子遷移速率的不同而引起的，一般小于0.03V。36+-H+Cl-H

6、Clc1HClc2當c2c1時，HCl將從濃的一邊向稀的一邊擴散，因H+的運動速率比Cl-快，所以在稀的一方將出現過剩的H+，在濃的一方由于有過剩的Cl-而帶負電，形成雙電層，所以它們之間產生了電勢差。電勢差的產生使H+的擴散速度減慢，同時加快了Cl-的擴散速度，最后達到平衡狀態。兩種離子以相同的速度擴散，電勢差就保存恒定。37- 、+表示電極與溶液間的電勢差很小，可忽略由于擴散過程是不可逆的，如果電池中包含有液體接界電勢，實驗測定時就難以得出穩定的數值。在準確的測量工作中，總是避免使用有液體接界的電池。可借助鹽橋消除。38ZnCuKClZnSO4CuSO4或KNO3鹽橋變成兩個擴散，很小，方

7、向相反，可以減小或抵消通常研究的問題，電池的電動勢是由兩個電極的電勢差構成。+、-的絕對值不知道，后面講的電極電勢都是相對值。39電極電勢和電池的電動勢 原電池是由兩個半電池所組成，每個半電池相當于一個電極，分別進行氧化和還原作用。單個電極的電極電勢是無法測量或從理論上計算的，只能測得由兩個電極所組成的電池的總電動勢。其中一個電極選定為標準電極40目前，國際上定標準氫電極作為標準電極干燥的H2不斷沖擊到鉑電極上，H2的分壓為p，H+的活度為1，這樣的氫電極作為標準氫電極。電極反應：標準氫電極的電極電勢：鉑黑H+H2PH241因氫電極對使用條件十分嚴格，不方便，實際中用甘汞電極作為標準電極。它是

8、最常用的一種二級標準，它的電極電勢可和標準氫電極相比而精確測定，在定溫下具有穩定的電極電勢，并易制備，使用方便。甘汞電極電勢與KCl濃度有關，飽和KCl溶液，25時，KCl溶液Hg2Cl2PtHgHgHg+Hg2Cl2KCl溶液KCl晶體4243444 電池的電動勢的計算 將任意兩個不同的可逆電極，可以組成一個可逆電池。按照電池中物質所發生的變化，可把電池分為兩類：凡電池中物質的變化是一化學反應，稱為“化學電池”；凡電池內物質變化僅是高濃度變為低濃度者，稱“濃差電池”。按照電池包含電解質溶液的種類，一般又可將電池分為兩類：單液電池和雙液電池。45規則：氧化還原左右擺；各類電極要分開；電位差值右

9、減左；E為負值倒過來。若計算得到的E0，則該電池是自發電池；若E0，則所寫電池為非自發電池；或把電池的正、負極的左右位置換一下，這樣的電池反應才是自發的。46+)4748+)495051525354b. Ej0 如果不用鹽橋，讓兩種不同濃度的溶液直接接觸，在液液界面上有電勢差存在，這種電勢稱為液接電勢，用Ej表示。整個電池電動勢E由濃差電勢Ec和液接電勢Ej兩部分組成。E = Ec+ Ej 在兩種含有不同溶質或兩種溶質相同而濃度不同的溶液界面上，都存在著電勢差，這種電勢差就稱為液接電勢差。55565758595 電池電動勢的應用1.電動勢的測定方法 用伏特計測量時，必須有適量的電流通過才使伏特

10、計顯示，測出的只是兩電極間的電勢差，而不是可逆電池的電動勢，所以測可逆電池的電動勢必須在幾乎沒有電流的情況下進行。 電池電動勢的測定是采用對消法來測定。 60EWG開關KEs.c.標準電池1.1V待測電池ExI=0IR 工作電阻AB均勻滑線電阻HC檢流計上為零可逆電池放電時，外電路I0。如果待測電池的電動勢為1V，使AB的電壓降為2V，通過的電流2V=IR=0.02A100=2伏。移動C點，檢流計指示I=0時，AC上的1V兩個相等，對消，就是待測電池的電動勢。也只有相等時，I0。61為什么要接一個標準電池？是為了調整工作電流，把C點移到標準電池的電壓的數值上，I 沒有調好之前，I不定，AB上的讀數不一定是2V，I=2A，AB= 200V；I=0.01A，AB=1V，只有I=0.02A時，才能保證AB是2V,所以要用標準電池，接好，調工作電阻，使檢流計上I為0。通常的標準電池是韋斯登標準電池。Es.c.要求： a. 電動勢特穩定； b. 重現性好； c. 能長期保存； d. 要小。626364656667玻璃膜68總結可逆電池 條件：a. 電極上的化學反應可逆（充放電反應可逆） b. 反應在近平衡狀態下進行可逆電極 類型：三類（一、金屬、H2、O2、X2、Hg齊 二、難溶鹽、難溶氧化物 三、氧化還原電極） 組成 電極反應可逆電池的書寫 規則6條 由電池表示式寫電池