大学化学第五章电化学PPT课件下载推荐.ppt
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c.电极电势反映物质在水溶液中得失电子的能力。
电极电势反映物质在水溶液中得失电子的能力。
金属越活泼金属越活泼金属越活泼金属越活泼,失电子能力越强,失电子能力越强,失电子能力越强,失电子能力越强,电极电势电极电势电极电势电极电势越小。
越小。
金属越不活泼金属越不活泼金属越不活泼金属越不活泼,失电子能力越弱,失电子能力越弱,失电子能力越弱,失电子能力越弱,电极电势电极电势电极电势电极电势越大。
越大。
E=正正-负负原电池电动势原电池电动势a.a.标准氢电极标准氢电极标准氢电极标准氢电极(H+/H2)=0.0000V标准氢电极符号标准氢电极符号H+(1.0mol/dm3)|H2(100kPa)|Pt(+)电对符号电对符号H+/H22).电极电势的确定电极电势的确定无法测得无法测得其绝对值其绝对值T=298.15KP=100kPaH2C(H+)=1.0mol/dm3PtPtHH22SOSO44b.其它电对其它电对的的确定确定(相对电极电势)相对电极电势)方法:
将待测电极与标准氢电极组成方法:
将待测电极与标准氢电极组成原电池原电池如如Cu2+/CuE=0.3419VE=(Cu2+/Cu)-(H+/H2)=0.3419V(Cu2+/Cu)=0.3419V如如Zn2+/ZnE=0.7618VE=(H+/H2)-(Zn2+/Zn)=0.7618V(Zn2+/Zn)=-0.7618VE=正正正正-负负负负由于电极电势与温度、浓度有由于电极电势与温度、浓度有关,所以采用标准态。
关,所以采用标准态。
c.参比电极参比电极标准氢电极虽然具有准确度高等优点,但制备较标准氢电极虽然具有准确度高等优点,但制备较复杂,且易吸附其它杂质而中毒,失去活性,因此一复杂,且易吸附其它杂质而中毒,失去活性,因此一般不用。
在实际应用中,经常用的参比电极是般不用。
在实际应用中,经常用的参比电极是饱和甘饱和甘汞电极汞电极和和银银-氯化银氯化银电极。
电极。
饱和甘汞电极饱和甘汞电极组组成:
成:
Hg、Hg2Cl2和饱和和饱和KCl溶液溶液电极符号:
电极符号:
KCl(C)Hg2Cl2HgPt电极反应:
电极反应:
Hg2Cl2(s)+2e-=2Hg(l)+2Cl-(aq)298.15K时,时,(Hg2Cl2/Hg)=0.2412V二级标准电极二级标准电极注注意意(Zn2+/Zn)=-0.7618V2)电极反应同乘电极反应同乘(除除)以某数时以某数时,电极电势电极电势值不值不变变2Zn2+(aq)+4e-2Zn(s)Zn(s)Zn2+(aq)+2e-(Zn2+/Zn)=-0.7618V(Zn2+/Zn)=-0.7618V1)电极反应不管是氧化形式,还是还原形式电极反应不管是氧化形式,还是还原形式,其其电极电势电极电势值不变。
值不变。
Zn2+(aq)+2e-Zn(s)酸性介质酸性介质(MnO4-/Mn2+)=1.507V中性或弱碱性介质中性或弱碱性介质(MnO4-/MnO2)=0.588V强碱性介质强碱性介质(MnO4-/MnO42-)=0.564V3)查阅时注意具体的电对形式查阅时注意具体的电对形式(Cu2+/Cu)(Cu2+/Cu+)(Cu+/Cu)(Hg2Cl2/Hg)=0.26808V(Hg22+/Hg)=0.851V4)同一氧化态,同一氧化态,介质不同,还原产物有差异介质不同,还原产物有差异3原电池电动势与吉布斯函数变原电池电动势与吉布斯函数变在恒温恒压下在恒温恒压下Gm=W有,有,maxW有,有,max=-qEq=zF电动势是原电池中电化学反电动势是原电池中电化学反应的推动力;
应的推动力;
等温等压条件等温等压条件下,下,吉布斯函数变是反应的吉布斯函数变是反应的吉布斯函数变是反应的吉布斯函数变是反应的推动力。
推动力。
F法拉第常数Z传递的电子数热力学等温方程:
热力学等温方程:
(p29)298.15K时:
时:
-zFE=-zFE+RTlnJ电池电动势的电池电动势的NernstNernst方程方程产物的浓度(或分压)增大时,电池电动势减小。
Zn+2H+Zn2+H2正极:
正极:
2H+2e-H2E=E-0.059172lgC(Zn2+)/CP(H2)/PC(H+)/C2+-=-0.05917n+-=C(Zn2+)ClglgP(H2)/PC(H+)/C20.05917n0.05917n-+-+-电池反应:
电池反应:
电极反应电极反应电极电势的电极电势的Nernst公式公式负极:
负极:
Zn2+2e-ZnlgP(H2)/PC(H+)/C2-C(Zn2+)/Clg1例例如:
计算铜锌原电池电动势如:
计算铜锌原电池电动势已知:
已知:
C(Cu2+)=0.02mol/dm3;
C(Zn2+)=0.03mol/dm3解解:
Cu2+(aq)+Zn(s)Zn2+(aq)+Cu(s)(+)Cu2+(aq)+2e-Cu(s)方法一方法一(电池电动势的电池电动势的Nernst公式公式):
E=E-0.05917nlgC(Zn2+)C(Cu2+)=1.1037-0.059172=1.0985(V)lg0.030.02E=+-=0.3419-(-0.7618)=1.1037(V)(-)Zn2+(aq)+2e-Zn(s)方法二方法二(电极电势的电极电势的Nernst公式公式):
(Cu2+/Cu)=(Cu2+/Cu)+lgC(Cu2+)=0.2916V0.05917n(Zn2+/Zn)=(Zn2+/Zn)+lgC(Zn2+)=-0.8069V0.05917n=0.3419+lg0.020.059172=-0.7618+lg0.030.059172E=+-=0.2916-(-0.8069)=1.0985VP94例例5.4,课堂演算课堂演算发现:
发现:
锂电极的标准电极电势的代数值很小锂电极的标准电极电势的代数值很小离子浓度对电极电势的影响不大离子浓度对电极电势的影响不大P95例例5.5,课堂演算课堂演算发现:
氢离子浓度对电极电势的影响较大,为什么?
若精确计算,应以活度表示。
本课程对稀溶液、难溶电解质溶液、低气压下的气体混本课程对稀溶液、难溶电解质溶液、低气压下的气体混合物质系统以浓度代替活度进行计算。
合物质系统以浓度代替活度进行计算。
5电极电势的应用电极电势的应用组成原电池的两个电极中,电极电势较大(代数值组成原电池的两个电极中,电极电势较大(代数值较大)的一个为正极。
较大)的一个为正极。
电极电势较小的一个为负极。
电对电对I2/I-Br2/Br-Cl2/Cl-F2/F-(V)0.5361.0661.3582.8661)1)判断原电池的正负极和计算电池的电动势判断原电池的正负极和计算电池的电动势判断原电池的正负极和计算电池的电动势判断原电池的正负极和计算电池的电动势电动势大表示反应驱动力大,但还要考虑动力学因素。
电动势大表示反应驱动力大,但还要考虑动力学因素。
2)判断氧化还原反应的方向和限度判断氧化还原反应的方向和限度正向自发进行正向自发进行G=-zFEE=+-0G0+-G0E0+00的的不能自发进行的氧不能自发进行的氧化还原反应可以进行,或使原电池化还原反应可以进行,或使原电池的反应逆转,必须向反应体现提供的反应逆转,必须向反应体现提供一定能量,将电能转化为化学能。
一定能量,将电能转化为化学能。
1.电解池电解池PtPt+-阳极阳极阴极阴极0.1mol/dm3NaOHOH-H+O2H2电源电源H2O(l)H2(g)+1/2O2(g)电化学规定:
电化学规定:
电解池与原电池的区别:
阳极:
发生氧化反应阳极:
发生氧化反应(还原态还原态还原态还原态氧化态氧化态氧化态氧化态nene-)阴极:
发生还原反应阴极:
发生还原反应(氧化态氧化态氧化态氧化态nene-还还还还原态)原态)原态)原态)习惯:
电解池用阴、阳极习惯:
电解池用阴、阳极-,而原电池用正、负极。
,而原电池用正、负极。
2OH-1/2O2+H2O+2e-2H+2e-H2阳极阳极阳极阳极正极:
阴极阴极阴极阴极负极负极:
电
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