可逆电池的电动势及其应用反思

第七章 可逆电池的电动势及其应用

§7.1 电化学中的基本概念和电解定律

7.1.1 电化学中的基本概念 1、导体的分类

（1）第一类导体：又称电子导体，如金属、石墨等

第一类导体的特点是：

A. 自由电子做定向移动而导电

B. 导电过程中导体本身不发生变化 C. 温度升高，电阻也升高 D. 导电总量全部由电子承担

（2）第二类导体：又称离子导体，如电解质溶液、熔融电解质等

第二类导体的特点是：

A. 正、负离子做反向移动而导电 B. 导电过程中有化学反应发生 C. 温度升高，电阻下降

D. 导电总量分别由正、负离子分担

*固体电解质，如AgBr2、PbI2等，也属于离子导体，但它导电的机理比较复杂，导电能力不高，本章以讨论电解质水溶液为主。 2、电池的阴、阳极及正、负极的规定 ? 电化学中规定：

发生氧化反应的电极称为阳极，失电子，如：Zn?s??Zn2?(aq)?2e??氧化，失电子?

发生还原反应的电极称为阴极，得电子，如：Cu2??aq??2e??Cu(s)?还原，得电子? ? 物理学上根据电源的两电极电势的高低：

电势高的电极称为正极； 电势低的电极称为负极。

2、原电池中的电极反应、电池反应及电池

第九章 可逆电池的电动势及其应用

教学目的与要求:

使学生了解和掌握电池过程的热力学函数改变?Gm,?Hm,?Sm与电功、电动势的关系，了解电动势产生的原因和熟悉电化学的惯用符号；熟练地从所给电池、电极写出有关的电化学反应方程式以及根据所给化学反应设计原电池；掌握电池电动势、电极电势的能斯特方程与电动势测定的应用。石化学能转变为电能的装置称为原电池或电池。如果这个转变过程是在热力学上的可逆的条件下进行的，则这个电池称为可逆电池。 在等温等压及可逆的条件下，系统Gibbs自由能的减少等于系统所作的最大非体积功．

??G?T,p?Wf,max

如果非膨胀功只是电功，则上式可以写成

??G?T,p?Wf,max??nEF

式中为电池输电荷的物质的量，单位为mol，E为可逆电池的电动势，单位为V，

F是Faraday常数。如果电池在放电的过程中，按反应式发生了??1mol的化学反应，系统的Gibbs自由能的变化为

或中为按所写的电极反应，当反应进度??1mol时，反应式中电子的计量系数，其单位为1。

上式是一个重要的关系式，是联系热力学和电化学的一个桥梁，可以使人们通过对可逆电池的电动势的测定等电化学方法求得电池反应的各种热力学函数的改变量。同

4107 原电池是指： (A)将电能转换成化学能的装置 (B) 将化学能转换成电能的装置 (C) 可以对外作电功的装置

(D)对外作电功同时从环境吸热的装置

4108 对可逆电池，下列关系式中成立的是： (A)

（ ）

（ ）

?rGm??zEF

(B) ?rGm??zEF

(C) ?rGm??zEF (D) ?rGm??zEF?0

4111 铅蓄电池工作时发生的电池反应为： （ ） (A) Pb(s)+SO42- → PbSO4(s)+2e -

(B) 2PbSO4(s)+2H2O(l) → Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) (C) Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) = 2PbSO4(s)+2H2O(l) (D) PbO2(s)+SO42-(aq)+4H++2e - → PbSO4(s)+2H2O(l)

4112 对应电池Ag(s)|AgCl(s)|KCl(aq)|Hg2Cl2(s)|Hg(l)的化学反应是： (A) 2Ag(s)+H

第九章 可逆电池的电动势及其应用

教学目的与要求:

使学生了解和掌握电池过程的热力学函数改变?Gm,?Hm,?Sm与电功、电动势的关系，了解电动势产生的原因和熟悉电化学的惯用符号；熟练地从所给电池、电极写出有关的电化学反应方程式以及根据所给化学反应设计原电池；掌握电池电动势、电极电势的能斯特方程与电动势测定的应用。石化学能转变为电能的装置称为原电池或电池。如果这个转变过程是在热力学上的可逆的条件下进行的，则这个电池称为可逆电池。 在等温等压及可逆的条件下，系统Gibbs自由能的减少等于系统所作的最大非体积功．

??G?T,p?Wf,max

如果非膨胀功只是电功，则上式可以写成

??G?T,p?Wf,max??nEF

式中为电池输电荷的物质的量，单位为mol，E为可逆电池的电动势，单位为V，

F是Faraday常数。如果电池在放电的过程中，按反应式发生了??1mol的化学反应，系统的Gibbs自由能的变化为

或中为按所写的电极反应，当反应进度??1mol时，反应式中电子的计量系数，其单位为1。

上式是一个重要的关系式，是联系热力学和电化学的一个桥梁，可以使人们通过对可逆电池的电动势的测定等电化学方法求得电池反应的各种热力学函数的改变量。同

4107 原电池是指： (A)将电能转换成化学能的装置 (B) 将化学能转换成电能的装置 (C) 可以对外作电功的装置

(D)对外作电功同时从环境吸热的装置

4108 对可逆电池，下列关系式中成立的是： (A)

（ ）

（ ）

?rGm??zEF

(B) ?rGm??zEF

(C) ?rGm??zEF (D) ?rGm??zEF?0

4111 铅蓄电池工作时发生的电池反应为： （ ） (A) Pb(s)+SO42- → PbSO4(s)+2e -

(B) 2PbSO4(s)+2H2O(l) → Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) (C) Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) = 2PbSO4(s)+2H2O(l) (D) PbO2(s)+SO42-(aq)+4H++2e - → PbSO4(s)+2H2O(l)

4112 对应电池Ag(s)|AgCl(s)|KCl(aq)|Hg2Cl2(s)|Hg(l)的化学反应是： (A) 2Ag(s)+H

一、选择题

1．在应用电势差计测定电池电动势的实验中，必须使用下列何种电池或溶液: ( ) D (A) 标准氢电极组成电池； (B) 甘汞电极组成电池； (C) 活度为 1 的电解质溶液； (D) 标准电池；

2. 298K时，要使下列电池成为自发电池，Na(Hg)(a1)|Na+(aq)|Na(Hg)(a2)则必须使两个活度的关系为（ ） C

（A)a1a2 (D)a1和a2可取任意值

3． 用电势差测定电池电动势时,若发现检流计始终偏向一方,可能的原因: ( ) D (A) 检流计不灵； (B) 被测定的电池电动势太大； (C) 搅拌不充分,造成浓度不均匀； (D) 被测电池的两个电极接反了。

4. 下列两电池反应的标准电动势分别为E

θ

θ

θ

θ

θ

θ

1和E2,（1）1/2 H2(p）＋1/2 Cl2(p)=HCl(a=1)

(2)2HCl(a=1)=H2(p)+Cl2(p)则两个Eθ的关系为（ ） B （A）E2 = 2E1 (B)E2 = -E1 (C）E2 = -2E1 (D)E2 = E1

可逆电池电动势及其应用

一、简答题

1.标准电极电势等于电极与周围活度为1的电解质之间的电势差，这种说法对吗？为什么？

??2.为什么要提出标准氢电极？标准氢电极实际上是否为零？当H＋的活度不等

于1时，

?H?,H2是否仍为零？

?E?E3.在公式?rHm＝－zEF＋zFT(?T)p中，当(?T)p<0时，测定?rHm<－zEF，则

?rHm一部分转变为电功，一部分以热的形式放出。所以在相同的始终态下，化学反应的?rHm比安排成电池的?rHm大，这种说法对不对？为什么？ 4.将下列化学反应设计成电池： (1)AgBr(s)→Ag++Br-； (2) Fe3++Ag→Fe2++Ag+； (3) 2Br-+Cl2(g)→Br2(l)+2Cl-。 5.将下列反应物设计成电池： (1) Ti++Sn4+→Ti3++Sn2+； (2) 2Br-+Cl2→Br2+2Cl-；

(3) AgCl+I-→AgI+Cl-。

6.为什么不能用普通电压表直接测量可逆电池的电动势？

7.Zn和Ag插在HCl溶液中所构成的原电池是否是可逆电池？为什么？ 8.下列两个反应设计成电池，此两个电池的Eθ、电池反应的ΔGθ及Kθ是否相同？为什么？（1）H2(g)+1/2O2(

第九章 可逆电池的电动势及其应用

试卷一

1．下列电池中，哪个电池的电动势与 Cl-离子的活度无关？ (A) Zn│ZnCl2(aq)│Cl2(g)│Pt

(B) Zn│ZnCl2(aq)‖KCl(aq)│AgCl(s)│Ag (C) Ag│AgCl(s)│KCl(aq)│Cl2(g)│Pt (D) Hg│Hg2Cl2(s)│KCl(aq)‖AgNO3(aq)│Ag 2．下列对原电池的描述哪个是不准确的： (A) 在阳极上发生氧化反应 (B) 电池内部由离子输送电荷

(C) 在电池外线路上电子从阴极流向阳极 (D) 当电动势为正值时电池反应是自发的

3．用补偿法（对消法）测定可逆电池的电动势时，主要为了： (A) 消除电极上的副反应 (B) 减少标准电池的损耗 (C) 在可逆情况下测定电池电动势 (D) 简便易行

4．用对消法测定由电极 Ag(s)│AgNO3(aq) 与电极 Ag,AgCl(s)│KCl(aq) 组成的电池的电动势,下列哪一项是不能采用的?

(A) 标准电池 (B) 电位计 (C) 直流检流计 (D) 饱和KCl盐桥 5．若算得电池反应的电池电动势为负值时，表示此电池反应是

第九章 可逆电池的电动势及其应用

习题及解答（2012.3）

【1】写出下列电池中各电极的反应和电池反应。 （1）Pt|H2(pH2)|HCl(a)|Cl2(pCl2)|Pt; （2）Pt|H2(pH2)|H?(aH?)||Ag?(aAg?)|Ag(s); （3）Ag(s)|AgI(s)|I?(aI?)||Cl?(aCl?)|AgCl(s)|Ag(s);

2?(aSO2?)||Cu2?(aCu2?)|Cu(s); （4）Pb(s)|PbSO4(s)|SO44（5）Pt|H2(pH2)|NaOH(a)|HgO(s)|Hg(l); （6）Pt|H2(pH2)|H?(aq)|Sb2O3(s)|Sb(s); （7）Pt|Fe3?(a1),Fe2?(a2)||Ag?(aAg?)|Ag(s);

（8）Na(Hg)(aam)|Na?(aNa?)||OH?(aOH?)|HgO(s)|Hg(l). 【解】 （1）负极：H2(pH2)?2e??2H?(aH?) 正极：Cl2(pCl2)?2e??2Cl?(aCl?)

电池反应：H2(pH2)?Cl2(pCl2)?2HCl(a) （2）负极：H2(pH2)?2e??2H?(aH?)

原电池电动势的测定及其应用

1. 简述对消法测原电池电动势的测量原理。

答：电位差计是根据补偿法(或称对消法)测量原理设计的一种平衡式电压测量仪器。其工作原理是在待测电池上并联一个大小相等，方向相反的外加电势，这样待测电池中就没有电流通过，外加电势差的大小就等于待测电池的电动势。如图所示，电位差计有工作、标准、测量三条回路。 1）校准工作电流IW 开关K打向1，预先调好标准回路中的标准电阻Rn，调节工作回路的电阻r至检流计无电流通过，工作电流IW就已被确定。

IW?EnRn2）测量未知电池电动势EW 开关K打向2，调节测量回路的电阻RX至检流计无电流通过，此时I RX与被测电池电动势对消。

2. 简述铜电极电位测定的基本原理。

答：实验只能测得两个电极构成的电池的电动势E，而无法测得单个电极的电极电势φ。若选定一个电极作为标准，使其与任意其它电极组成电池，测其电动势，就可得出各电极的相对电极电势φ 。通常将氢电极在氢气压力为100KPa，溶液中氢离子活度为1时的电极电势规定为零伏，称为标准氢电极，然后与其它被测电极进行比较。以标准氢电极作阳极即负极；而将待测电极作阴极即正极，组成原电池，然后用电位差计测量该电池的电动势，这个数值和符