武汉大学：《物理化学》课程教学资源（PPT课件）第十一章 可逆电池电动势及其应用 §6 可逆电池电动势的计算 §7 电动势的测量

§6 可逆电地电动势的计算 如何将化学反应设计成电池 (1)根据元素氧化数的变化，确定氧化还原对 (必要时可在方程式两边加同一物质)； (2)由氧化-还原对确定可逆电极，确定电解质溶液， 设计成可逆电池（双液电池必须加盐桥）： (3)检查所设计电池反应是否与原反应吻合

如何将化学反应设计成电池 （1）根据元素氧化数的变化，确定氧化-还原对 (必要时可在方程式两边加同一物质）； （2）由氧化-还原对确定可逆电极，确定电解质溶液， 设计成可逆电池（双液电池必须加盐桥）； （3）检查所设计电池反应是否与原反应吻合。 §6 可逆电池电动势的计算

Zn(s)+H2SO(aq)-H2(p)+ZnSO(aq) (1)负极发生氧化反应：()Zn(s)→Zn++2e 正极发生还原反应：(+)2H++2e→H2(p) (2)负极为Zn(sZm2+(a1),电解质为ZnS04; 正极为H2(p),PtH(a2),电解质为H2S04。 按连接顺序，电池表示式为： Zn(s)ZnSO4H2SO4H2(P),Pt (3)复核此电池表示式对应的电化学反应与题给 完全相同

Zn(s)+H2SO4 (aq)→H2 (p)+ZnSO4 (aq) （1）负极发生氧化反应：(-) Zn(s) →Zn2++2e- 正极发生还原反应：(+) 2H++2e-→H2 (p) （2）负极为Zn(s) |Zn2+ (a1 )，电解质为ZnSO4 ; 正极为H2 (p),Pt |H+ (a2 )，电解质为H2SO4。 按连接顺序，电池表示式为： Zn(s)|ZnSO4 ||H2SO4 |H2 (p),Pt （3）复核此电池表示式对应的电化学反应与题给 完全相同

AgCI(S)→Ag+CH (1)所给反应不是氧化还原反应，必须在方程式的两边加 入同样的物质构成氧化还原对，可以在两边同时加入 Ag(S),(当然也可加入C2p)) 负极发生氧化反应：(-)Ag(s)→Ag(a+e 正极发生还原反应：(+)AgCl(s)+e→Ag(s)+0.5C2p) (2)负极为Ags)Ag(a1),电解质为AgNO3; 正极为AgCl(s),Ag(s)IC(a2),电解质为HCl。 按连接顺序，电池表示式为： Ag(s)Ag(aHCI(a)AgCI(s)Ag(s) 3)复核此电池表示式对应的电化学反应，与题给相同

AgCl(s)→Ag++Cl- (1)所给反应不是氧化还原反应，必须在方程式的两边加 入同样的物质构成氧化还原对，可以在两边同时加入 Ag(s)，(当然也可加入Cl2 (p)） 负极发生氧化反应：(-) Ag(s) →Ag+ (a1 )+e- 正极发生还原反应：(+)AgCl(s)+e-→Ag(s)+0.5Cl2 (p) (2)负极为Ag(s) |Ag+ (a1 )，电解质为AgNO3 ; 正极为AgCl(s),Ag(s) |Cl- (a2 )，电解质为HCl。 按连接顺序，电池表示式为： Ag(s)|Ag+ (a1 )||HCl(a2 )|AgCl(s)|Ag(s) (3)复核此电池表示式对应的电化学反应,与题给相同

书写电极和电池反应的几条原则： (1)若已确定反应方向，则按规定的反应方向写， 并用单箭头表示反应方向：若未确定方向，则 电极反应写成还原反应并用双箭头表示可逆。 (2)两个电极反应的电荷数应相同 (3)反应式中不要出现电池表示式中没有的物质 (但可有H20). (4)不要轻易将离子合并成分子

（1）若已确定反应方向，则按规定的反应方向写， 并用单箭头表示反应方向；若未确定方向，则 电极反应写成还原反应并用双箭头表示可逆。 （2）两个电极反应的电荷数应相同 （3）反应式中不要出现电池表示式中没有的物质 （但可有H2O). （4）不要轻易将离子合并成分子。 书写电极和电池反应的几条原则：

化学电池电动势的计算 基本步骤： (1)写出电池反应的方程式： (2)代入Nernst公式计算； (3)单独离子活度用平均活度代替， 双液电池的电动势不能准确计算)

化学电池电动势的计算 基本步骤： （1）写出电池反应的方程式； （2）代入Nernst公式计算； （3）单独离子活度用平均活度代替， (双液电池的电动势不能准确计算)

(1)单液化学电池 H2(g,p)H2SO(a)PbSO(s)Pb H2(g)+PbSO(s)2H+SO2+Pb(s) E=ERTna -In 2F Pu.p RT In 2F

(1)单液化学电池 H2 (g,p)│H2SO4 (a)│PbSO4 (s)│Pb H2 (g) + PbSO4 (s)→2H+ + SO4 2- + Pb(s) 2 4 2 2 4 4 2 2 2 ( / ) ( / ) 3 ln 2 [ ] ln 2 o H SO o H o o SO PbSO Pb H H o H RT a a E E F p p RT a F p p   + − − + +   = − = − −

(2)双液化学电池 Zn Zn2+ICu2+Cu Zn+Cu2+→Cu+Zn2+ E=E、〈 2F =E°- RT a±(ZnSO4) n 2F a.(CuSO) 计算过程中a+，a.,均用两种电解质溶液各自 的a±替代，这会引入一定的误差，因此双液电池的 电动势不能准确计算

(2) 双液化学电池 Zn│Zn2+‖Cu2+│Cu Zn + Cu2+ → Cu + Zn2+ + + = − 2 2 ln 2 Cu o Zn a a F RT E E 计算过程中a+， a-，均用两种电解质溶液各自 的 a±替代，这会引入一定的误差，因此双液电池的 电动势不能准确计算。 ( ) ( ) ln 2 4 4 a CuSO a ZnSO F RT E o   = −

浓差电池电动势的计算 (1)电极浓差电池 Pt,H2(g,p)HCI(aq,a)H2(g,p2),Pt 负极： H2(p1)→2Ht+2e 正极： 2H++2e→H2(p2) H2(p1）→H2(P2) E=E、 2F Pi P1>P2,E>0 RT P1P2,E<0 n 2F

浓差电池电动势的计算 (1) 电极浓差电池 ln 2 ln 2 2 1 1 2 p p F RT p p F RT E E o = = − 负极: H2 (p1 ) → 2 H+ + 2e- 正极: 2 H+ + 2e- → H2 (p2 ) H2 (p1 ) → H2 (p2 ) p1> p2 , E > 0 p1< p2 , E < 0 Pt,H2 (g,p1 )│HCl(aq,a)│H2 (g,p2 ),Pt

Pt,Cl2(g,p)HCI(aq,a)Cl2(g,p2),Pt 负极： 2C(a)→C2(p1)+2e 正极： Cl2(p2)+2e→2C(a) C2(p2)→Cl2(p1) E=E RT 2F P2 P1>P2,E0 n 2F

负极: 2Cl- (a) → Cl2 (p1 ) + 2e- 正极: Cl2 (p2 ) + 2e- → 2Cl- (a) Cl2 (p2 ) → Cl2 (p1 ) Pt,Cl2 (g,p1 )│HCl(aq,a)│Cl2 (g,p2 ),Pt ln 2 ln 2 1 2 2 1 p p F RT p p F RT E E o = = − p1> p2 , E 0

(2)电解质浓差电池 阴离子转移 Ag AgCI(s)HCI(a)HCI(a2)AgCI(s)Ag 负极：Ag+C(a)→AgCl+e 正极：AgCl+e→Ag+C1(a2) C(ai)→C(a2) E、 R

(2) 电解质浓差电池 Ag│AgCl(s)│HCl(a1 )‖HCl(a2 )│AgCl(s)│Ag Cl- (a1 ) → Cl- (a2 ) ln ,1 ,2   = − a a F RT E 负极: Ag + Cl- (a1 ) → AgCl + e- 正极: AgCl + e- → Ag + Cl- (a2 ) 阴离子转移