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同学你好
本节学习电池电动势
我们将从以下三个方面讲解
首先标准氢电极
参比电极
最后是电池电动势的计算
首先了解标准氢电极
我们将镀有铂黑的铂片浸入到
氢离子活度为一的溶液中
以标准压力的干燥氢气不断冲击到铂电极上
这样就构成了标准氢电极
规定在任意温度下
标准氢电极的电势为零
在1953年iupac统一规定
将标准氢电极作为发生氧化作用的阳极
而将待定电极作为发生还原作用的阴极
这样组成原电池
这是标准氢电极的结构示意图
我们用铂或者铂黑作为辅助电极
用标准压力下的氢气
压到铂电极上
选择活度为一的氢离子溶液作为电解质
电池电动势的数值和符号
是由待定电极电动势的数值和符号来决定的
接下来我们来讲电极电势的计算
电极电势我们依然可以用能斯特方程来计算
因为电极电势就是在测一种特殊的电池电动势
相当于是以标准氢气电极作为参比相对值
我们来测定电池电动势
同时也是所待定电极的电极电势
我们可以写成电极电势等于标准电极电势
减去
还原态的活度比上氧化态的活度
进一步整理
把
可以写成标准电极电势加上
氧化态的活度比上还原态的活度
这里面的φ标是指电极反应中
各物质的活度均为1时的电极电势
称为标准电极电势
在温度一定时标准电极电势有一个定值
接下来我们了解电池电动势的产生
我们在上节课了解了电极电势的产生
在溶液中和金属与溶液界面都会产生电势差
那么电池电动势就是所构成电池的各项界面中
所产生的电动势的代数和
比如以铜作为导线的丹尼尔电池
首先铜是导线
那这时候它与阳极锌就会有一个接触电势
所用的锌与锌的电解液
也会有一个阳极的电势差
在硫酸锌与硫酸铜两个溶液中又会有液接电势
阴极所使用的铜
与硫酸铜中又会有阴极电势差
那么这个电池的总的电动势就应该等于
金属接触电势加上阳极电势
加上两个电解液的液接电势
最后加上阴极电势
也就是等于构成电池各项界面中的
电势差的代数和
接下来介绍参比电极
我们虽然选用了氢气电极作为标准电极
但是由于它在制备和使用过程中要求非常严格
使用并不方便
我们实验中经常选用的参比电极
通常是氯化银电极或者是饱和甘汞电极
其中饱和甘汞电极是最为常用的
它的电极电势稳定
并且重现性强
它的电极反应可以是氯化亚汞
与汞单质之间的反应
所使用的溶液是饱和氯化钾溶液
我们通过电极电势的方程计算
可以发现影响饱和甘汞电极电势的主要原因
是氯离子的活度
因此在温度确定的情况下
氯离子的活度确定
那么饱和甘汞的电极电势是常数
这个图为饱和甘汞电极的结构示意图
里面填充的电解液是饱和氯化钾溶液
所用到的电极是氯化亚汞和汞单质
接下来我们来介绍电池电动势的计算
如我们前面所讲
电池电动势的计算主要是根据能斯特方程
那么能斯特方程的应用有两种方式
还是以铜锌电池为例
在负极
锌发生氧化反应变成锌离子
在正极
铜离子发生还原反应变成铜单质
它的电池反应可以写成如下形式
第一种方法
我们可以先通过能斯特方程
将正极的电极电势计算出来
然后再将负极的电极电势计算出来
将两者做差
就可以得到整个电池的电动势
第二种方法还是利用能斯特方程
但是我们可以先计算标准电池电动势
我们可以先找到铜电极的标准电极电势
然后与锌电极的标准电极电势作差
得到整个电池的标准电动势
代入到上面的能斯特方程中
然后转移的电荷数代入
用还原态的活度比上氧化态的活度
这样就可以计算出这个电池的电动势
我们发现这两种方法
其实都是在利用能斯特方程
只是按照我们运算习惯
是先求算正极负极电动势
还是先来求算标准电极电势
它们的结果是相同的
本节就讲到这里
-绪论
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--绪论
-1.1 原电池与电解池
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--原电池与电解池
-1.2 离子的迁移数与迁移速率
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-1.3 电导、电导率和摩尔电导率
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-1.4 离子独立移动定律
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--离子独立移动定律
-1.5 电导的测定及应用
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--电导的测定及应用
-1.6 强电解质溶液理论
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--强电解质溶液理论
-1.7 可逆电池
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--可逆电池
-1.8 电池设计
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--电池设计
-1.9 可逆电池热力学
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--可逆电池热力学
-1.10 电极电势和液体接界电势
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-1.11 电池电动势
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--电池电动势
-1.12 极化作用
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--极化作用
-1.13 金属的电化学腐蚀、防腐和钝化
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-1. 电化学--习题
-2.1 化学动力学概述
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--化学动力学概述
-2.2 化学速率，速率方程和反应级数
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-2.3 基元反应和质量作用定律
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-2.4 一级反应
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-- 一级反应
-2.5 二级反应
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--二级反应
-2.6 零级反应和n级反应
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-2.7 反应级数测定方法
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--反应级数测定方法
-2.8 温度对反应速率的影响
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-2.9 活化能和指前因子
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--活化能和指前因子
-2.10 典型复杂反应——平行反应
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-2.11 典型复杂反应——对峙反应
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-2.12 典型复杂反应——连锁反应
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-2.13 速率方程近似处理方法
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-2.14 气体反应碰撞理论
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--气体反应碰撞理论
-2.15 过渡态理论
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--过渡态理论
-2.16 链式反应
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--链式反应
-2.17 光化学反应（一）
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--光化学反应（一）
-2.18 光化学反应（二）
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--光化学反应（二）
-2.19 催化作用原理
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--催化作用原理
-2. 化学动力学--习题
-3.1 表面张力
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--表面张力
-3.2 弯曲表面上的附加压力
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-3.3 物质的亚稳状态
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--物质的亚稳状态
-3.4 液固界面
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--液固界面
-3.5 溶液表面的吸附
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--溶液表面的吸附
-3.6 表面活性剂
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--表面活性剂
-3.7 固体表面
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--固体表面
-3.8 表面吸附方程
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--表面吸附方程
-3.9 分散系统和胶体
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--分散系统和胶体
-3.10 胶体的性质（1）
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--胶体的性质（1）
-3.11 胶体的性质（2）
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--胶体的性质（2）
-3. 表面化学与胶体--习题
-4.1 概述
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-- 概述
-4.2 Boltzmann 统计
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-4.3 撷取最大项
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--撷取最大项
-4.4 最概然分布
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-- 最概然分布
-4.5 a, b值的推导
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--a, b值的推导
-4.6 Boltzmann 公式的讨论
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-4.7 配分函数
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--配分函数
-4.8 配分函数的分离
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-4.9 原子核配分函数
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-4.10 电子配分函数
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--电子配分函数
-4.11 平动配分函数
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--平动配分函数
-4.12 单原子理想气体热力学函数
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-4.13 转动配分函数
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-- 转动配分函数
-4.14 振动配分函数
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--振动配分函数
-4.15 分子的全配分函数
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--分子的全配分函数
