《工程化学》课程教学资源_2020课件_第3章 电化学基础

标题 力本理王大 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 第三章电化学基础 化学反应总是伴随着能量的变化，（△H, △G)依照途径的不同，化学反应的能量可 以转变为不同的能量形式。 H2(g)+1/202(g)=H20(1①) △，H=-285.8 KJ.mol

标题 归东理子大军 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 该能量也可以其它形式释放出来，如燃气推动 发动机以机械能形式，也可以电能释放（燃料电 池)，如作为热能再转化为机械能，总效率较低， 若直接转化为电能，理论效率可达到100%，现 该种燃料电池效率已达80%。现在氢能汽车就 是用这种燃料电池。 该类反应需要一种特殊的装置，（氧化剂和 还原剂不直接接触，电子转移通过外电路，使 反应的化学能转变为电能一一原电池)。 我们先研究比较简单的原电池一锌铜原电池 -2

标题 第一节原电池 归东理2大溪 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY “、 原电池的概念 温度计 T2 △T=6.5C 保温瓶 T CuSO 化学能转变为热能 图4-1测定CuSO4溶液和 Zn反应热效应的装置

标题 归东理工大写 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 产生的热量△H、动能改变T△S和势能改变△G可分别计算如下： Zn(s)+Cu2(aq) Zn2+(aq)+Cu(s) AHm9(298.15)/(kJ.mol-)0 64.8 -153.9 0 Sm9(298.15)/Jmo1K-)41.699.6 -112.1 33.2 4Hm°(298.15)=[(-153.9)-64.8]kJmo1=-218.7J-mol1 152%15y111214332t9w61-416Jmm1N 20.91sX T△Sm9(298.15)=298.15K×(-20.9)Jmol1K-1=6.23kJmo1 4Gm9(298.15)=AHm9(298.15)-TASm(298.15) =[-218.7-(-6.23)】kJmo =-212.47kmo1换算成原电池E=1.1V -4

标题 归东理2大深 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 原电池 e 原电池是利用氧化 盐桥 还原反应将化学能转换 成电能的装置，电池所 Zn <CI Cu 作的功，完全来自于系 统的吉布斯函数变。 ZnSO4 CuSOa 该原电池的电动势为 1.093V。 图4-2 铜锌原电池 -5

归东露子大 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 这一反应可在下列装置中分开进行 盐C桥 Zn h2 so cu2*S0月 .5

归东理2大 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 二、原电池的组成 原电池的结构 盐桥的作用 盐桥 盐桥内含KCI或 Zn NaNO3溶液，可用琼脂 溶胶或多孔塞保护、维 持电流畅通。 ZnSO4 CuSO4 图4-2 铜锌原电池

归东理子大写 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY (1)半电池和电极 锌片和硫酸锌溶液构成锌半电池，半电池的导 体叫电极。锌片是给出电子的电极，叫负极。 铜片和硫酸铜溶液构成铜半电池，半电池的导 体叫电极。铜片是得到电子的电极，叫正极。 (2)盐桥：“U”形玻璃管中，饱和的KC溶液和琼 脂（形成冻胶），沟通两个半电池，使溶液保持 电中性。 (3)外电路：用金属导线把一个灵敏电流计与两个 电极串联起来，接通外电路。 -5

3.现象及解释 归本理子大 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY (1)检流计指针偏动，且有方向性 可知：电子流动方向，正负极 电子流出极(Zn):Zn-2e==Zn2+氧化反应 电子流入极(Cu:Cu2++2e=Cu还原反应 (2)锌片逐渐变薄，铜片逐渐增厚 Zn-2e=Zn2+Zn不断溶解 Cu2+2e==CuCu2+得到电子不断沉积 (3)取出盐桥，电流回到零点，放回盐桥，指 针又偏转

三.原电池的表示方法 归东理2大彩 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 用“”表示盐桥 负极写在左边 正极写在右边 浓度 (Zn Zn2t(c)Cu2(C) Cu(+) “”表示相与相之间的界面