物理化學(xué)電子8學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1物理化學(xué)物理化學(xué)(w l hu xu)電子電子8第一頁，共92頁。2022-4-17第2頁/共92頁第二頁，共92頁。2022-4-17r, ,f,maxrm, ,()()T P RT P RGWnEFnEFGzEF 第3頁/共92頁第三頁，共92頁。2022-4-17化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)可逆 能量變化可逆原電池 電解池第4頁/共92頁第四頁，共92頁。2022-4-17凈反應(yīng)：2ZnCl2Ag(s)2AgCl(s)Zn(s)原電池-22Cl2Ag(s)2e2AgCl(s)(2eZnZn(s)(總反應(yīng)：2AgCl(s)Zn(s)ZnCl2Ag(s)2電解池-22e2AgCl

2、(s)2Cl2Ag(s)Zn(s)2eZn陰極：陽極：第5頁/共92頁第五頁，共92頁。2022-4-17金屬與其陽離子組成的電極(dinj)氫電極(dinj)氧電極(dinj)鹵素電極(dinj)汞齊電極(dinj) 金屬(jnsh)-難溶鹽及其陰離子組成的電極金屬(jnsh)-氧化物電極氧化-還原電極第一類電極第二類電極第三類電極第6頁/共92頁第六頁，共92頁。2022-4-17Na+(a+)|Na(Hg)(a) Na+(a+)+nHg+e- Na(Hg)n(a)電極 電極反應(yīng)Mz+(a+)|M(s)Mz+(a+)+ze- M(s)H+ (a+)|H2(p),Pt2H+(a+)+2e-

3、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-)第7頁/共92頁第七頁，共92頁。2022-4-17電極 電極反應(yīng)Cl-(a-)|AgCl(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

4、(s)|Ag(s)Ag2O+2H+(a+)+2e- 2Ag(s)+H2O第8頁/共92頁第八頁，共92頁。2022-4-17電極 電極反應(yīng)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+(a2)第9頁/共92頁第九頁，共92頁。2022-4-17對消法測電動(dòng)勢的原理對消法測電動(dòng)勢的原理(yunl)(yunl)對消法測電動(dòng)勢的實(shí)驗(yàn)對消法測電動(dòng)勢的實(shí)驗(yàn)(shyn)(shyn)裝置裝置標(biāo)準(zhǔn)電池標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢與溫度的

5、關(guān)系電動(dòng)勢與溫度的關(guān)系為什么標(biāo)準(zhǔn)電池有穩(wěn)定的電勢值為什么標(biāo)準(zhǔn)電池有穩(wěn)定的電勢值第10頁/共92頁第十頁，共92頁。2022-4-17E=(R0+Ri)IU=R0I當(dāng)R0時(shí)，有：R0+RiR0EU第11頁/共92頁第十一頁，共92頁。2022-4-17工作電源電位計(jì)檢流計(jì)標(biāo)準(zhǔn)電池待測電池第12頁/共92頁第十二頁，共92頁。2022-4-171.1.無論是校正還是測量，都必須使無論是校正還是測量，都必須使G G指零，即電池中無電流通過，否則，就失去電池的可逆性。這也是不能用伏特計(jì)測量的原因。指零，即電池中無電流通過，否則，就失去電池的可逆性。這也是不能用伏特計(jì)測量的原因。2.2.調(diào)整調(diào)整R R，

6、RXRX時(shí)要快，即電流通過的時(shí)間盡量短。具體操作時(shí)，按鈕開關(guān)按的時(shí)間要短。時(shí)要快，即電流通過的時(shí)間盡量短。具體操作時(shí)，按鈕開關(guān)按的時(shí)間要短。3.3.電池兩極不能接反，否則，不能對消，即檢流計(jì)永不能指零。另外，電流太大，損壞電池。電池兩極不能接反，否則，不能對消，即檢流計(jì)永不能指零。另外，電流太大，損壞電池。4.4.實(shí)際上電池有內(nèi)阻實(shí)際上電池有內(nèi)阻(ni z)(ni z)，所以，實(shí)測的是工作電壓，且，所以，實(shí)測的是工作電壓，且EE。第13頁/共92頁第十三頁，共92頁。2022-4-17電池(dinch)反應(yīng)：(-) Cd(Hg)Cd2+Hg(l)+2e-(+)Hg2SO4(s)+2e-2Hg(

7、l)+SO42-凈反應(yīng)(fnyng)：Hg2SO4(s)+Cd(Hg)(a)+8/3H2OCdSO48/3H2O(s)+Hg(l)第14頁/共92頁第十四頁，共92頁。2022-4-17正極正極負(fù)極負(fù)極第15頁/共92頁第十五頁，共92頁。2022-4-17 為什么在一定溫度(wnd)下，含Cd的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在514%之間，標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢有定值？答：從Hg-Cd的相圖可知，在室溫下，鎘汞齊中鎘含量(hnling)在514%之間時(shí)，體系處于熔化物和固溶體兩相平衡區(qū)，鎘汞齊活度有定值。而標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢只與鎘汞齊的活度有關(guān)，所以也有定值。第16頁/共92頁第十六頁，共92頁。2022-4-17ET/

8、V=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我國在1975年提出的公式為：通常要把標(biāo)準(zhǔn)電池恒溫、恒濕存放(cnfng)，使電動(dòng)勢穩(wěn)定。第17頁/共92頁第十七頁，共92頁。2022-4-17! 可逆電池(dinch)的書面表示法! 可逆電池(dinch)電動(dòng)勢的取號! 從化學(xué)反應(yīng)式設(shè)計(jì)電池第18頁/共9

9、2頁第十八頁，共92頁。2022-4-171. 左邊為負(fù)極(fj)，起氧化作用； 右邊為正極，起還原作用。2.“|”表示(biosh)相界面，有電勢差存在。3.“|”表示鹽橋，使液接電勢降到可以忽略不計(jì)。4.“”表示半透膜。5. 要注明溫度，不注明就是298.15 K；要注明物態(tài)， 氣體要注明壓力；溶液要注明濃度。6. 氣體電極和氧化還原電極要寫出導(dǎo)電的惰性電極， 通常是鉑電極。第19頁/共92頁第十九頁，共92頁。2022-4-17DrGm=-zEF自 發(fā) 電 池 ：DrGm0例如(lr)：Zn(s)|Zn2+|Cu2+|Cu(s) Zn(s)+Cu2+Zn2+Cu(s) DrGm0非自發(fā)(

10、zf)電池：DrGm0，E0，E 02322 K | K(s)Ca | Ca(s) Al | Al(s)Zn | Zn(s)Pb | Pb(s)23Cu| Cu(s)Ag| Ag(s)Au| Au(s)E(Ox|Red) 0+22HPt , H () | H (=1) | H (),Pt(s) pap$標(biāo)準(zhǔn)氫電極(dinj)|給定電極(dinj)E(Ox|Red) = 0E增大(zn d)（非自發(fā)電池）（自發(fā)電池）第42頁/共92頁第四十二頁，共92頁。2022-4-172-22ClPt|H ()|H (1)|Cl ()|Hg Cl (s)|Hg(l)paa$-22(Cl |Hg Cl (s)

11、|Hg)EE-22Cl (Cl |Hg Cl (s)|Hg)/VaE0.10.33371.00.2801飽和0.2412 氫電極(dinj)使用不方便，用有確定電極(dinj)電勢的甘汞電極(dinj)作二級標(biāo)準(zhǔn)電極(dinj)。HgHg+Hg2Cl2飽和飽和KCl素瓷素瓷第43頁/共92頁第四十三頁，共92頁。2022-4-172222ZnCuZn(s)|Zn()|Cu()|Cu(s)aa22Zn( ) Zn(s)Zn()2ea 22Cu( ) Cu()2eCu(s)a 凈反應(yīng)(fnyng):2222CuZnZn(s)Cu()Cu(s)Zn()aa 方法(fngf)一:2222(Cu|Cu)

12、(Zn|Zn)CuZn11 ln n2 l2RTRTEEFaFa$(Ox|Red) ( )(Ox|Red) ( )EEE第44頁/共92頁第四十四頁，共92頁。2022-4-17凈反應(yīng):2222CuZnZn(s)Cu()Cu(s)Zn()aa 化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)等溫式：22(Cu|Cu)(Zn|Zn)22ZnCuln2EEEaRTEEFa$22ZnrmrmCurmrmln22aGGRTaGEFGE F $兩種方法(fngf)，結(jié)果相同第45頁/共92頁第四十五頁，共92頁。2022-4-17第46頁/共92頁第四十六頁，共92頁。2022-4-17第47頁/共92頁第四十七頁，共

13、92頁。2022-4-17第48頁/共92頁第四十八頁，共92頁。2022-4-17(丙丙) 為了計(jì)算為了計(jì)算K sp 需要設(shè)計(jì)一電池，使電池反應(yīng)就是需要設(shè)計(jì)一電池，使電池反應(yīng)就是(jish)Ag2SO4的離解反應(yīng)，所設(shè)計(jì)的電池為的離解反應(yīng)，所設(shè)計(jì)的電池為Ag(s)|Ag+a(Ag+) SO42- a(SO42-) | Ag2SO4(s) + Ag(s)負(fù)極負(fù)極 2Ag(s) - 2e- 2Ag+ a(Ag+)正極正極 Ag2SO4(s) + 2e- 2Ag(s) + SO42- a(SO42- )電池反應(yīng)電池反應(yīng) Ag2SO4(s) 2Ag+ a(Ag+) + SO42- a(SO42- )

14、 第49頁/共92頁第四十九頁，共92頁。2022-4-17E$= $(Ag2SO4,Ag, SO42-）- $(Ag+,Ag) = 0.627V - 0.799V = -0.172VK sp = a(Ag+)2a(SO42-) = exp(zEF)/(RT) = exp2(-0.172)96500/(8.314298) = 1.5210-6 所設(shè)計(jì)的電池的所設(shè)計(jì)的電池的E0，是非自發(fā)，是非自發(fā)(zf)電池，若要使它成為自發(fā)電池，若要使它成為自發(fā)(zf)電池，只要把正、負(fù)極交換一下位置即可，這時(shí)電池反應(yīng)是電池，只要把正、負(fù)極交換一下位置即可，這時(shí)電池反應(yīng)是Ag2SO4離解反應(yīng)的逆反應(yīng)，用離解反

15、應(yīng)的逆反應(yīng)，用E算出的平衡常數(shù)是算出的平衡常數(shù)是Ksp1- . 第50頁/共92頁第五十頁，共92頁。2022-4-17 濃差電池濃差電池(dinch)(dinch) 液體接界液體接界(ji ji)(ji ji)電勢電勢 對鹽橋作用的說明對鹽橋作用的說明 總電動(dòng)勢總電動(dòng)勢E E與與 E Ec c ，E Ej j的關(guān)系的關(guān)系第51頁/共92頁第五十一頁，共92頁。2022-4-17A.電極(dinj)濃差電池1.)K(Hg)(|KCl(aq)| )K(Hg)(21aa21121ln)K(Hg)()K(Hg)(aazFRTEaa2.2122Pt|H ()|HCl(aq)|H ()|Ptpp2122

16、212ln)(H)(HppzFRTEpp3.Pt| )(Cl|HCl(aq)| )(Cl|Pt2212pp1231222ln)(Cl)(ClppzFRTEpp第52頁/共92頁第五十二頁，共92頁。2022-4-17B.電解質(zhì)相同(xin tn)而活度不同.陽離子轉(zhuǎn)移(zhuny).陰離子轉(zhuǎn)移4.Ag(s)| )(Ag|)(Ag|Ag(s)21aa12412ln)(Ag)(AgaazFRTEaa5.-12Ag|AgCl(s)|Cl ()|Cl ()|AgCl(s)|Agaa2152-1-ln)(Cl)(ClaazFRTEaa第53頁/共92頁第五十三頁，共92頁。2022-4-17電池凈反應(yīng)不

17、是化學(xué)反應(yīng)，僅僅(jnjn)是某物質(zhì)從高壓到低壓或從高濃度向低濃度的遷移。電池標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢0E$濃差電池(dinch)的特點(diǎn)：第54頁/共92頁第五十四頁，共92頁。2022-4-17液接電勢(dinsh)（Liquid Junction Potential）1.液體界面間的電遷移（設(shè)通過(tnggu)1mol電量）22Pt|H ( )|HCl( ) HCl()|H ( )|Pt|pmmpClClHHjlnlnaaRTtaaRTtG整個(gè)變化的第55頁/共92頁第五十五頁，共92頁。2022-4-17ClClHHjlnlnaazFRTtaazFRTtEFzEGjj()lnRTmEttFmj對1-1

18、價(jià)電解質(zhì)，設(shè)：HClHCl mmaaaamm$21ttt2.液接電勢(dinsh)的計(jì)算測定液接電勢，可計(jì)算(j sun)離子遷移數(shù)。第56頁/共92頁第五十六頁，共92頁。2022-4-17鹽橋只能降低液接電勢，但不能完全消除，只有電池(dinch)反串聯(lián)才能完全消除Ej，但化學(xué)反應(yīng)和電動(dòng)勢都會(huì)改變。鹽橋中離子(lz)的r+r-， t+t-，使Ej0。常用飽和KCl鹽橋，因?yàn)镵+與Cl-的遷移數(shù)相近，當(dāng)有Ag+時(shí)用KNO3或NH4NO3。鹽橋中鹽的濃度要很高，常用飽和溶液。第57頁/共92頁第五十七頁，共92頁。2022-4-17-12Ag|AgCl(s)|Cl ()|Cl ()AgCl(s

19、)|Ag | (1)aajc1EEE-12Ag|AgCl(s)|Cl () Cl ()|AgCl(s)|Ag | (2)aa2cEEj12EEE第58頁/共92頁第五十八頁，共92頁。2022-4-17（2） 判斷(pndun)氧化還原的方向（3） 求離子(lz)遷移數(shù)（1） 求熱力學(xué)函數(shù)的變化值（4） 測平均活度系數(shù)g （5） 測定未知的E$ (Ox|Red)值（6） 求 (不穩(wěn)定)等（7） 測溶液的pH（9） E(Ox|Red) -lga圖（8）E(Ox|Red) -pH圖,水的電勢 - pH圖、鐵的 電勢 - pH圖apwKKK，$第59頁/共92頁第五十九頁，共92頁。2022-4-1

20、7rmpEHzEFzFTT 測定：, , pEEET$應(yīng)用：(1)求rmrmrmrmR,GGSHQ$rmrmGzEFGzE F $rmpESzFTRpEQzFTT第60頁/共92頁第六十頁，共92頁。2022-4-17已知：32(Ag |Ag)(Fe|Fe)0.799 V0.771 VEE$試判斷下述反應(yīng)向哪方進(jìn)行？23FeAgFeAg(s) 排成電池：設(shè)活度均為1Ag(s)|Ag|Fe,Fe|Pt32正向進(jìn)行。0.799V-0.771V0EE$應(yīng)用：(2)判斷氧化(ynghu)還原的方向第61頁/共92頁第六十一頁，共92頁。2022-4-17應(yīng)用(yngyng)：(3)求一價(jià)離子的遷移數(shù)t

21、+，t-c2222Pt|H ( )|HCl( )|HCl( )|H ( )|PtPt|H ( )|HCl( )|HCl( )|H ( )|PtpmmppmmpEEj()ln1RTmEttFmtt解出t+和t-jcEEEjcEEE第62頁/共92頁第六十二頁，共92頁。2022-4-17應(yīng)用：(4)測離子(lz)平均活度系數(shù)g-2-122H-Cl122ClHPt|H ()|HCl( )|AgCl(s)|Ag(s)(-)H ()H ()e( )AgCl(s)eAg(s)Cl ()H ()AgCl(s)Ag(s)Cl () + H ()pmpaapaa $2(Cl |AgCl,Ag)(H|H)HCl

22、22(Cl |AgCl,Ag)lnlnRTEEEaaFRTmEFm$和m已知，測定E，可求出E$第63頁/共92頁第六十三頁，共92頁。2022-4-17-(Cl |AgCl,Ag)22lnlnRTmRTEEFFm$根據(jù)(gnj)德拜-休克爾公式：mAIAln-(Cl |AgCl,Ag)22lnRTmRTAEEmFFm$以22lnRTmRTAEmFFm$對 作圖m圖見下頁：應(yīng)用：(5)測定未知的 (Ox|Red)值E$第64頁/共92頁第六十四頁，共92頁。2022-4-17第65頁/共92頁第六十五頁，共92頁。2022-4-17應(yīng)用：(6)求apw,KKK不穩(wěn)定$A.求AgCl(s)的ap

23、K$設(shè)計(jì)電池，使電池反應(yīng)為AgClAgCl(s)Ag ()Cl ()aa AgClAg(s)|Ag ()|Cl ()|AgCl(s)|Ag(s)aa(Cl |AgCl|Ag)(Ag |Ag)0.2224V0.7991V0.5767VEEE $apwKKK，$10apexp1.76 10zE FKRT$第66頁/共92頁第六十六頁，共92頁。2022-4-17B.求水的wK$設(shè)計(jì)電池(dinch)，使電池(dinch)反應(yīng)為： H2OH+OH-22122H(H |H )1222OH(OH |H )( )H ()H ()e 0( )H OeH ()OH ()0.828VpaEpaE $電池(din

24、ch):-22HOHPt|H ()|H ()|OH ()|H ()|Ptpaap$14W0.828Vexp1.004 10EzE FKRT $apwKKK，$2HOH H OH ()OH ()aa 凈反應(yīng)第67頁/共92頁第六十七頁，共92頁。2022-4-1722112224(H |O )112242(OH |O )( ) H OOH e 1.229V( ) OH O + eOH 0.401VEE $電池:22HOHPt|O ()|H ()|OH ()|O ()|Ptpaap$14Wexp1.004 10zE FKRT$apwKKK，$2 H OHOH 凈反應(yīng)0.401V1.229V0.82

25、8VE $第68頁/共92頁第六十八頁，共92頁。2022-4-17-12W2OH-Cl-122(-)HH (/)e( )AgCl(s)eAg(s)Cl ()HAgCl(s)Ag(s)HClKaa 凈反應(yīng)電池:22122Pt|H ()|Ba(OH) (),BaCl ()|AgCl|Agpmm$-wCl(Cl |AgCl,Ag)OHwClOHln,K aRTEEFaEaaEK已知，測定 可計(jì)算。$apwKKK，$第69頁/共92頁第六十九頁，共92頁。2022-4-17應(yīng)用(yngyng)：(7)測溶液pHA.醌氫醌電極(dinj)摩爾甘汞電極|醌氫醌|Pt()(Ox|Red)(Ox|Red)2

26、Hln2 0.6995V-0.05916VpHaRTEEFaa氫醌(醌)$()(Ox|Red)H 0.6995V , pH -lgaaEa(醌)氫醌其中， $第70頁/共92頁第七十頁，共92頁。2022-4-1705916. 0/V-0.4194pH2801V. 0-pH0.05916V-V6995. 0)()|(EEEE摩爾甘汞氫醌醌使用醌氫醌電極注意事項(xiàng)：pH7.1時(shí)，E為負(fù)值。pH8.5時(shí)，氫醌酸式解離，并易發(fā)生氧化。醌-氫醌為等分子復(fù)合物，溶解度很小，用量不必太多。第71頁/共92頁第七十一頁，共92頁。2022-4-17B.玻璃電極sx()pH(x)pH(s)ln10pH(s)pH

27、EE FRT有五種標(biāo)準(zhǔn)溶液。操作定義：pH定義(dngy)：HHHHHpHlg caac 因?yàn)闊o法測量，故該定義不嚴(yán)格，$第72頁/共92頁第七十二頁，共92頁。2022-4-17電勢-pH圖:在保持溫度和離子(lz)濃度為定值的情況下，將電極電勢與pH值的函數(shù)關(guān)系在圖上用一系列曲線表示出來，這種圖就稱為電勢-pH圖。什么(shn me)叫電勢-pH圖？ 通常用電極電勢作縱坐標(biāo)，通常用電極電勢作縱坐標(biāo)，pH值作橫坐標(biāo)，在同一值作橫坐標(biāo)，在同一(tngy)溫度下，指定一個(gè)濃度，就可以畫出一條電勢溫度下，指定一個(gè)濃度，就可以畫出一條電勢-pH曲線。曲線。第73頁/共92頁第七十三頁，共92頁。20

28、22-4-17 應(yīng)用于：應(yīng)用于：1. 離子分離，離子分離，2. 濕法冶金濕法冶金(yjn)，3. 金屬防腐及解決水溶液中發(fā)生的一系列氧化還原反應(yīng)及平衡問題。金屬防腐及解決水溶液中發(fā)生的一系列氧化還原反應(yīng)及平衡問題。電勢電勢(dinsh)-pH(dinsh)-pH圖的應(yīng)用圖的應(yīng)用 從電勢從電勢-pH-pH圖可以清楚圖可以清楚(qng chu)(qng chu)地看出各組分生成的條件及穩(wěn)定存在的范圍。地看出各組分生成的條件及穩(wěn)定存在的范圍。 因?yàn)樗硎镜氖请姌O反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)的狀態(tài)，所以電勢因?yàn)樗硎镜氖请姌O反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)的狀態(tài)，所以電勢- -pHpH圖也稱為電化學(xué)平衡圖。圖也稱為電化學(xué)平衡圖。第74頁

29、/共92頁第七十四頁，共92頁。2022-4-17 已知已知 Ag+Ag 和和 Cl-AgCl(s),Ag 電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電位分別是電位分別是 0.7991V 和和 0.2224V，請計(jì)算請計(jì)算 298K 下，下， (1) AgCl(s) 在水中的溶解度；在水中的溶解度； (2)德拜休克德拜休克(xik)爾公式計(jì)算爾公式計(jì)算 AgCl(s) 在在 0.01mol.kg-1 KNO3溶液中的溶解度溶液中的溶解度. 已知已知 A = 0.509 (mol.kg-1)第75頁/共92頁第七十五頁，共92頁。2022-4-17 (1) 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)(shj)電池：電池： AgAgCl(s)C

30、l - Ag+Ag 電池反應(yīng)：電池反應(yīng)： Ag+ + Cl - AgCl logKa = E$/0.05915 Ka = 5.62 109 Ksp = 1/Ka = 1.7810-10 S = (Ksp)1/2 = 1.3310-5 解：解：第76頁/共92頁第七十六頁，共92頁。2022-4-17(2) log = (-0.509Z+2 I1/2)/(1+ I1/2) I = 0.01 mol/kg = 0.89 a(Ag+)a(Cl -) = Ksp = m(Ag+)/m$2 Ksp/()2 = 2.2510-10 S = 1.4510-5 mol/kg第77頁/共92頁第七十七頁，共92

31、頁。2022-4-17電化學(xué)勢電化學(xué)勢金屬金屬(jnsh)(jnsh)與溶液間的與溶液間的電勢差電勢差膜電勢膜電勢(dinsh)(dinsh)第78頁/共92頁第七十八頁，共92頁。2022-4-17 將ze電荷(dinh)從無窮遠(yuǎn)處移入實(shí)物相內(nèi)，所作功可分為三部分：1.從無窮遠(yuǎn)處(yun ch)移到距表面10-4 cm處，克服外電勢作功。 W1=ze2.從10-4cm處移入體相內(nèi)部(nib)，克服表面電勢作功。 W2=ze3.克服體相內(nèi)粒子之間的短程作用，即克服化學(xué)勢作功。 W3=第79頁/共92頁第七十九頁，共92頁。2022-4-17 ( （電化學(xué)勢）對帶電(di din)體系，用電化學(xué)

32、勢判斷自動(dòng)變化方向。Wzeze總功 ()ze電功（化學(xué)功）第80頁/共92頁第八十頁，共92頁。2022-4-17例如：銀電極Ag+|Ag(s) 電極反應(yīng)：Ag+e-Ag(s)達(dá)到(d do)平衡時(shí)雙方電化學(xué)勢相等水溶液 在金屬上+AgeAgaqeMAgAg(aq)(M)(M)()()(M)zzezze通過(tnggu)1 mol電量，e=F，z=1，電子帶負(fù)電，所以用減號。AgAg(M)(M)因?yàn)榻饘俨粠щ姡?，aqeMAgAg()()(M)FF第81頁/共92頁第八十一頁，共92頁。2022-4-17eAgAgAg1(aq)(M)(M)ln RTaFF$MaqeAgAg1(aq)(M)(

33、M)FAgAgAglnRTa$這就是能斯特方程。Ag lnRTaF $第82頁/共92頁第八十二頁，共92頁。2022-4-17 在膜兩邊由于某離子濃度(nngd)不等可產(chǎn)生電勢差，這就是膜電勢。 K K K 外內(nèi)KKKK( )( )1mol K , 1, ( )( )( )( )zeFFF Ag|AgCl|KCl| |KCl|AgCl|Ag內(nèi)液外液達(dá)滲透平衡時(shí)， 在內(nèi)外的電化學(xué)勢相等。K第83頁/共92頁第八十三頁，共92頁。2022-4-17KK()( )( )( )( )/E,F 膜 醫(yī)學(xué)上，膜電勢習(xí)慣用負(fù)值表示。維持(wich)了細(xì)胞膜內(nèi)外的電勢差，就維持(wich)了生命。KKKKK

34、( )ln( )lnaRTERTaFa膜$第84頁/共92頁第八十四頁，共92頁。2022-4-17 燃料電池是一種將氫和氧的化學(xué)能通過電極反應(yīng)直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置。這種裝置的最大特點(diǎn)是由于反應(yīng)過程中不涉及到燃燒，因此其能量轉(zhuǎn)換效率不受燃料電池是一種將氫和氧的化學(xué)能通過電極反應(yīng)直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置。這種裝置的最大特點(diǎn)是由于反應(yīng)過程中不涉及到燃燒，因此其能量轉(zhuǎn)換效率不受卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)的限制，其能量轉(zhuǎn)換率高達(dá)的限制，其能量轉(zhuǎn)換率高達(dá)60%80%，實(shí)際使用效率則是普通內(nèi)燃機(jī)的，實(shí)際使用效率則是普通內(nèi)燃機(jī)的23倍。另外，它還具有燃料多樣化、排氣干凈、噪音倍。另外，它還具有燃料多樣化、排氣干凈、噪音(

35、zoyn)低、對環(huán)境污染小、可靠性及維修性好等優(yōu)點(diǎn)。低、對環(huán)境污染小、可靠性及維修性好等優(yōu)點(diǎn)。第85頁/共92頁第八十五頁，共92頁。2022-4-17 氫氧燃料電池裝置從本質(zhì)上說是水電解的一個(gè)氫氧燃料電池裝置從本質(zhì)上說是水電解的一個(gè)逆逆裝置。電解水過程裝置。電解水過程(guchng)中，通過外加電源將水電解，產(chǎn)生氫和氧；而在燃料電池中，則是氫和氧通過電化學(xué)反應(yīng)生成水，并釋放出電能。燃料電池的工作原理與普通電化學(xué)電池相類似，然而從實(shí)際應(yīng)用來考慮，兩者存在著較大的差別。普通電池是將化學(xué)能儲存在電池內(nèi)部的化學(xué)物質(zhì)中，當(dāng)電池工作時(shí)，這些有限的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，將儲存的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能，直至這些化學(xué)物質(zhì)全

36、部發(fā)生反應(yīng)。中，通過外加電源將水電解，產(chǎn)生氫和氧；而在燃料電池中，則是氫和氧通過電化學(xué)反應(yīng)生成水，并釋放出電能。燃料電池的工作原理與普通電化學(xué)電池相類似，然而從實(shí)際應(yīng)用來考慮，兩者存在著較大的差別。普通電池是將化學(xué)能儲存在電池內(nèi)部的化學(xué)物質(zhì)中，當(dāng)電池工作時(shí)，這些有限的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，將儲存的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能，直至這些化學(xué)物質(zhì)全部發(fā)生反應(yīng)。 第86頁/共92頁第八十六頁，共92頁。2022-4-17 對于原電池而言，電池所放出的能量取決于電池中儲存的化學(xué)物質(zhì)量，對于可充電電池而言，則可以通過外部電源進(jìn)行充電，使電池工作時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)逆向進(jìn)行，得到新的活性化學(xué)物質(zhì)，電池可重新工作。因此實(shí)際上普通電

37、池只是一個(gè)對于原電池而言，電池所放出的能量取決于電池中儲存的化學(xué)物質(zhì)量，對于可充電電池而言，則可以通過外部電源進(jìn)行充電，使電池工作時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)逆向進(jìn)行，得到新的活性化學(xué)物質(zhì)，電池可重新工作。因此實(shí)際上普通電池只是一個(gè)(y )有限的電能輸出和儲存裝置。而燃料電池則不同，參與反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，氫和氧，分別由燃料電池外部的單獨(dú)儲存系統(tǒng)提供，因而只要能保證氫氧反應(yīng)物的供給，燃料電池就可以連續(xù)不斷地產(chǎn)生電能，從這個(gè)意義上說，燃料電池是一個(gè)有限的電能輸出和儲存裝置。而燃料電池則不同，參與反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，氫和氧，分別由燃料電池外部的單獨(dú)儲存系統(tǒng)提供，因而只要能保證氫氧反應(yīng)物的供給，燃料電池就可以連續(xù)不斷地產(chǎn)生電能，從這個(gè)意義上說，燃料電池是一個(gè)(y )氫氧發(fā)電裝置。氫氧發(fā)電裝置。 第87頁/共92頁第八十七頁，共92頁。2022-4-17按電解質(zhì)劃分，燃料電池大致上可分為五類：按電解質(zhì)劃分，燃料電池大致上可