福州大学：《大学基础化学》课程教学课件（PPT讲稿）第五章 电化学与金属腐蚀

第5章电化学与金属腐蚀 §5.1原电池 一、组成和反应 1.化学能转化为电 能的装置 细11-1 頜钟原电格

第5章 电化学与金属腐蚀 §5.1原电池 一、组成和反应 1.化学能转化为电 能的装置

能自发进行的反应才具有能量，即△G<O的反 应； ■可利用的最大化学能等于△G的数值： 电功（非体积功)Wmax=一△G. a 电池反应一般是一氧化还原反应： Zn+Cu2+(aq)Zn2+(aq)+Cu 标态下，298K时△rG=△fGzn2+-△fGcu2+ =-147.06-65.249=-212.31kJ.mo1

◼ 能自发进行的反应才具有能量，即ΔG<0的反 应； ◼ 可利用的最大化学能等于ΔG的数值： 电功（非体积功）Wmax＝－ΔG. ◼ 电池反应一般是一氧化还原反应： Zn+ Cu2+(aq)←→Zn2+(aq)+ Cu 标态下，298K时ΔrGø＝ ΔfGø Zn2+－ ΔfGø Cu2+ ＝－147.06－65.249＝－212.31kJ.mol-1

2.电池反应和电极反应 电池反应一般是一氧化还原反应 Zn+Cu2+(aq)Zn2+(aq)+Cu 分为两个半反应：氧化半反应Zn→Zn2+(aq)+2e 还原半反应Cu2+(aq)+2e→Cu ■电池负极（一）输出电子，即失电子的反应 (-)Zn→Zn2+(aq)+2e ■电池正极(+)得到电子的反应 (+)Cu2+(aq)+2e→Cu 两个电极反应相加就是电池反应

2.电池反应和电极反应 ◼ 电池反应一般是一氧化还原反应 Zn+ Cu2+(aq)←→Zn2+(aq)+ Cu 分为两个半反应：氧化半反应Zn →Zn2+(aq)+2e 还原半反应Cu2+(aq) +2e→ Cu ◼ 电池负极（－）输出电子，即失电子的反应 （－） Zn →Zn2+(aq)+2e ◼ 电池正极（＋）得到电子的反应 （＋） Cu2+(aq) +2e→ Cu 两个电极反应相加就是电池反应

注意电极反应就是半反应，有关某个元 素的得或失电子的反应；同样需要配平。 ■Mn04-→Mn2+ Mn04-+5e→Mn2+ MnO+8H++5e Mn2++4H2O 配平要注意：酸性介质H+一H20, 碱性介质用OH一H,O

◼ 注意电极反应就是半反应，有关某个元 素的得或失电子的反应；同样需要配平。 ◼ MnO4 －→ Mn2＋ ？ MnO4 －+5e → Mn2＋ MnO4 －+8H＋＋5e ＝ Mn2＋+4H2O 配平要注意：酸性介质H＋－H2O， 碱性介质用OH－－H2O

3、电池符号一图式表示 ■电极表示 铜电极：CuCu2+ 锌电极：Zn|Zn2+ 母11-1细钟原电悦 ■图式表示：(-)Zn|Zn2+(c1)Cu2+(c2)ICu(+)

3、电池符号－图式表示 ◼ 电极表示 铜电极：Cu|Cu2+ 锌电极：Zn |Zn2+ ◼ 图式表示：(-) Zn |Zn2+(c1 )‖Cu2+ (c2 ) |Cu (+)

几种不同电极的表示 氧化态还原态均为溶液：Fe3++e-=Fe2+ 要加惰性电极，如Pt,c等：PtFe2+,Fe3+ ■有气体参与反应：2H十+2e=H2 也要加惰性电极：(Pt)H2H(C) ·有沉淀参与反应：AgC+e=Ag+C Ag|AgCl,Cl(c)

◼ 氧化态还原态均为溶液：Fe3+ + e- ＝Fe2+ 要加惰性电极，如Pt，C等：Pt |Fe2+ , Fe3+ ◼ 有气体参与反应：2H＋+2e＝H2 也要加惰性电极: (Pt) H2 |H+ (c) 几种不同电极的表示 ◼ 有沉淀参与反应：AgCl+ e＝Ag+ Cl－ Ag|AgCl,Cl－(c)

整反应→两个半反应一→图式表示 ←一（电极反应）←一 ■Cr20,2-+6fFe2++14H+=2Cr3++6fe3++7H20 (+)Cr2072-+14H++6e=2Cr3++7H20 (-)Fe2+-e=Fe3+ (-)Pt]Fe2+,Fe3+Cr3+,Cr2O-Pt (+ ■(-)(C)I2lI-(c)lFe2+(c2),Fe3+(c3)|C(+) +Fe3++e =Fe2+ -)2I=I2+2e 总反应：2Fe3++2I-=2Fe2++I2

整反应→两个半反应→图式表示 ←(电极反应) ← ◼ Cr2O7 2－+6Fe2＋+14H＋＝2Cr3＋+6Fe3++7H2O (+) Cr2O7 2－ +14H＋+6e ＝ 2Cr3＋ +7H2O (－) Fe2＋－e ＝ Fe3+ (－)Pt|Fe2+ , Fe3+‖ Cr3＋ , Cr2O7 2－ | Pt (+) ◼ (－) (C) I2|I－ (c1 ) ‖ Fe2+ (c2 ), Fe3+ (c3 ) | C (+) +) Fe3+ + e ＝Fe2+ －) 2I－＝I2+ 2e 总反应：2Fe3+ + 2I－ ＝2Fe2+ + I2

二、反应△G与电池电动势关系 Zn+Cu2+(aq)-Zn2+(aq)+Cu 标态下，△rG9=△fG°Zn2+-△fGcu2+ 298K时 =-147.06-65.249=-212.31kJ.mo1 m电功（非体积功）Wmax=一△G

二、反应ΔrG 与电池电动势关系 Zn+ Cu2+(aq)←→Zn2+(aq)+ Cu 标态下，ΔrGø＝ ΔfGø Zn2+－ ΔfGø Cu2+ 298K时 ＝－147.06－65.249＝－212.31kJ.mol-1 ◼ 电功（非体积功）Wmax＝－ΔG

1.Nernst方程 电功W=IVt=电量电压 =n×6.023×1023×1.602×10-19×E =n X96485 XE=nFE -△rG=nFE 标态下反应：一△rGo=nFEo △rG=△rGo+RT·lnQ E=E0-RT/nF .InQ E=E0-0.0592/nlgQ

－ΔrG ＝nFE 电功W＝I·V·t＝电量•电压 ＝n× 6.023 ×1023 ×1.602 ×10-19 ×E ＝n ×96485 ×E＝nFE 标态下反应：－ΔrG ø ＝nFE ø ΔrG ＝ ΔrG ø+RT ·lnQ E ＝ E ø－RT/nF ·lnQ E ＝ E ø－0.0592/n ·lgQ 1.Nernst方程

2.反应平衡常数与电池标准电动势的关系 △rG0=-nFE0 同时，△rGg=一RT.InK InK o = nFE nE Ig K= RT 0.0592

ΔrG ø ＝ － nFE ø 同时， ΔrG ø ＝ －RT·lnK ø lnK ø = 2.反应平衡常数与电池标准电动势的关系 0.0592 lg o o o nE K RT nFE =