广东工业大学：《物理化学》课程教学资源（PPT课件）第六章 可逆原电池

第六章 可逆原电池

可 逆 原 电 池 第 六 章

§1可逆原电池电动势 可遂电池和不可递电池 条件：(1)电池反应必须可逆 放电 原电池 H,Cl2 充电 2HCI 电解池 (2) 电池反应条件必须可逆 在近平衡的条件下进行反应，即工作电流 无限小，或充、放电的电势差|E一U外|→0。 丹尼尔（锌铜）电池：

§1 可逆原电池电动势 一、可逆电池和不可逆电池 条件：(1) 电池反应必须可逆 H2 + Cl2 2HCl 放电 充电 原电池 电解池 (2) 电池反应条件必须可逆 在近平衡的条件下进行反应，即工作电流 无限小，或充、放电的电势差|E – U外|→0。 丹尼尔（锌铜）电池：

Zn(-)极反应为： Zn→Zn2+(m)+2e 电 Cu(+)极反应为： Cu2+(m2)+2e→Cu 电池反应为： Zn Cu2+(m2)->Cu+Zn2+(m1) Zn(阴)极反应为： 隔 ZnSO CuSO Zn2+(m1)+2e→Zn 充 Cu(阳)极反应为： 铜锌电池示意图 Cu→Cu2+(m2)+2e 电池反应为：Cu+Zn2+(m)→Zn+Cu2+(m2)

Zn - + Cu ZnSO4 CuSO4 多 孔 隔 膜 铜锌电池示意图 Zn(-)极反应为: Zn → Zn2+(m1 ) + 2e￾Cu(+)极反应为: Cu2+(m2 ) + 2e- → Cu 电池反应为: Zn + Cu2+(m2 ) → Cu + Zn2+(m1 ) Zn(阴)极反应为: Zn2+(m1 ) + 2e- → Zn Cu(阳)极反应为: Cu → Cu2+(m2 ) + 2e- 电池反应为: Cu + Zn2+(m1 ) → Zn + Cu2+(m2 ) 充 电 放 电

金属铜和锌片同时插入硫酸水溶液所组成的电池 放电过程（原电池） Zn(-)极：Zn-2e→Zn2+ Cu片 Zn片 Cu(+)极：2H++2e→HL2 电池反应：Zn+2H+=Zn2+H2 充电过程（电解池） 硫酸水溶液 Zn(阴)极：2H++2e→H2 Cu(阳)极： Cu-2e→Cu2+ 电池反应：Cu+2Ht=Cu2+H2 不符合条件(1)，不是可逆电池； 充电电池寿命：不符合条件(2)，也不是可逆电池

金属铜和锌片同时插入硫酸水溶液所组成的电池 Cu片 Zn片 多 孔 隔 膜 硫酸水溶液 放电过程(原电池) Zn(-)极 : Zn - 2e- → Zn2+ Cu(+)极: 2H+ + 2e-→ H2 电池反应: Zn + 2H+＝Zn2++H2 充电过程(电解池) Zn(阴)极 : 2H+ + 2e-→ H2 Cu(阳)极: Cu - 2e- → Cu 2+ 电池反应: Cu+ 2H+ ＝ Cu 2++H2 不符合条件(1)，不是可逆电池； 充电电池寿命：不符合条件(2)，也不是可逆电池

原电池的表示法（原电池将号） 原电池一→（两个）电极一一→ 金属类导体电解质（溶液) 或 电解质（溶液）金属类导体 金属类导体电解质（溶液）+电解质（溶液）川金属类导体 负极 正极 规定： ★产生电势差的相界面以“”表示； ★负极在左边，正极在右边，电解质在中间； ★注明物质的存在形态、温度、压强、活度；

二、原电池的表示法（原电池符号） 原电池 —→（两个）电极—→ 金属类导体|电解质（溶液） 或 电解质（溶液）|金属类导体 金属类导体|电解质(溶液)+电解质(溶液)|金属类导体 负极 正极 规定： ★ 产生电势差的相界面以“|”表示； ★ 负极在左边，正极在右边，电解质在中间； ★ 注明物质的存在形态、温度、压强、活度；

★ 以“‖”代表连接两种电解质溶液的盐桥； ★气体电极必须写明载（导）体金属（惰性) 。 -）Zn|ZnSO4(m1） CuSO (mz)Cu ( -Zn|ZnSO (m)|CuSO (m2)Cu ( -)Zn|ZnSO (m)CuSO4 (m2)Cu ( -）Zn|Zn2+（m1)ICu2+（m2)|Cu(+ -)Pt,H2(g,p)HCI (m)Cl(g,0.5p),Pt (

★ 以“‖”代表连接两种电解质溶液的盐桥； ★ 气体电极必须写明载（导）体金属（惰性）。 -）Zn | ZnSO4（m1） CuSO4（m2） | Cu （+ -）Zn | ZnSO4（m1）| CuSO4（m2） | Cu （+ -）Zn | ZnSO4（m1）|| CuSO4（m2） | Cu （+ -）Zn | Zn2+（m1）|| Cu2+（m2） | Cu （+ -）Pt, H2 (g, pΘ) | HCl（m）| Cl2 (g, 0.5pΘ) , Pt（+

如何由原电池表示符号写出其化学反应式？ 先分别写出左边电极（负极）所进行的氧化反应 和右边电极（正极）所进行的还原反应，然后相加 即得原电池反应。 「例]写出下列原电池的电池反应： -）Pt|Fe3+(ai),Fe2+(a2)‖Ag*(a3)lAg(什 解：负极：Fe2+(a2)→Fe3+(a1)+e 正极：Ag*(a3)+e→Ag(s) 电池反应：Fe2+(a2)+Ag(3)==Fe3+(a1)+Ag(S)

如何由原电池表示符号写出其化学反应式？ 先分别写出左边电极(负极)所进行的氧化反应 和右边电极(正极)所进行的还原反应，然后相加 即得原电池反应。 [例] 写出下列原电池的电池反应： -) Pt｜Fe3+(a1 ), Fe2+(a2 ) || Ag+ (a3 ) |Ag (+ 解：负极: Fe2+ (a2 ) → Fe3+ (a1 ) + e- 正极: Ag+ (a3 ) + e- → Ag (s) 电池反应: Fe2+ (a2 ) + Ag+ (a3 ) === Fe3+ (a1 ) +Ag (s)

如何根据化学反应设计原电池？ 先找出化学反应被氧化的物质作为原电池的负 极，被还原的物质作为原电池的正极，然后按上 述惯例写出原电池符号。 例]将下列化学反应设计成原电池： AgCI(s)+(a)===CF(a2)+AgI(s) 解：负极：Ag(s)+厂(a1)→Agl(s)+e 正极：AgCI(s)+e→C(a2)+Ag(s) 电池反应AgCl(s)+厂(a1)==C(a2)+AgI(s) 原电池符号： )Ag(s),AgI(s)I (a)ICI(a2)AgCI(s),Ag(s)(+

如何根据化学反应设计原电池？ 先找出化学反应被氧化的物质作为原电池的负 极，被还原的物质作为原电池的正极，然后按上 述惯例写出原电池符号。 [例] 将下列化学反应设计成原电池： AgCl(s) + I- (a1 ) === Cl- (a2 ) + AgI(s) 解：负极：Ag(s) + I- (a1 ) →AgI(s) + e- 正极: AgCl(s) + e - → Cl- (a2 ) + Ag(s) 电池反应: AgCl(s) + I - (a1 ) === Cl- (a2 ) + AgI(s) 原电池符号： －)Ag(s), AgI(s) | I- (a1 )‖Cl- (a2 ) | AgCl(s), Ag(s)(+

可递原电池的电动势 电极与电解质溶液界面间电势差的产生 形成双电层 ⊕ 金属导体 ⊕ o ⊕ ⊕ ⊕ 相间电势差（金属-溶液)1 相间电势差（金属-溶液）2

1. 电极与电解质溶液界面间电势差的产生 相间电势差（金属-溶液）1 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 金 + 属 导 体 三、可逆原电池的电动势 形成双电层 + + + + + + + + + + 金 属 导 体 相间电势差（金属-溶液）2 + + + + + + + + + +

形成扩散双电层 带电离子在两相间的转移 Li"(sLia" 界面处： 锌片一侧富集电子（负电荷） 溶液一侧富集Zn2+(正电荷) ▲固/液界面发生特性吸附▲ 偶极分子的定向排列

▲ 带电离子在两相间的转移 Zn (s) Zn (l)  2+   2+ 界面处： 锌片一侧富集电子(负电荷) 溶液一侧富集Zn2+ (正电荷) ▲ 固/液界面发生特性吸附 形成扩散双电层 ▲ 偶极分子的定向排列