(精选)电化学教学课件.ppt

例：有人设计了一种生物化学电池： Zn ? Zn2+，H+，H2O ? O2 (Pt) 将其埋入体内作心脏起搏器的能源，依靠人体酸性体液 中一定浓度的溶解O2进行工作。在标准状态下的可逆电势 E?若在0.8V、40??下在人体内放电，试问5gZn电极能用 多长时间才需要更换？ 解：电极反应 左 (–) 氧化 Zn – 2e ? Zn2+ 右 (+) 还原 ?O2 + 2H+ + 2e ? H2O 电池反应： Zn(s) + ?O2 + 2H+ ? Zn2+ + H2O 则 E? = ??右 – ??左 = 1.229–(–0.762) = 1.991(V) 0 放电电流 5gZn溶解成Zn2+所需电量 Q = nF =(5/65.37/2)×96500 = 1.476×104C t = Q/A = 1.476×104/5 ×10-5 = 2.95×108 (sec) ? 9.4 (year) 2. 双液化学电池 有两种电解质溶液，中间以盐桥相联，沟通第二类导 体，又消除液接电势。例: (–)Cu,Cu(OH)2(s) ? OH–(a1=0.1m)‖Cu2+(a2=0.1m) ? Cu (+) 计算该电池在25℃的电动势，并判断电池反应的方向。 解： 左 (–) 氧化 Cu + 2OH––2e ? Cu(OH)2 右 (+) 还原 Cu2++2e ? Cu 电池反应: Cu2+(a2=0.1m) + 2OH–(a1=0.1m) ? Cu(OH)2(s) 查出298K： ∵E0，∴ ?GT.P0，电池反应自发，电池写法符合惯例。 习题：p350 第40题 § 7.10 可逆电极电势和电池电动势的应用 1. 由 E 及 (?E/?T)P 求电池反应有关的热力学量 均在 § 7.6 可逆电池 的热力学 中作了介绍 2. 判断自发反应的方向 ?GT.P 0，则 E 0 电池反应自发 ?GT.P 0，则 E 0 电池反应反自发 例① Cu,Cu(OH)2(s) ? OH–(a1=0.1m)‖Cu2+(a2=0.1m) ? Cu 求出25℃ E = 0.474(V) 0 相应的电池反应： Cu2+(a2=0.1m) + 2OH–(a1=0.1m) ? Cu(OH)2(s) 自发 例② Cu ? Cu2+(a=0.1m)‖H+(a=0.01m) ? H2(P=0.9P?) (Pt) 求出25℃时，E = – 0.424(V) 0 相应的电池反应： Cu(s) + 2H+(a=0.01m) ? Cu2+(a=0.1m) + H2(0.9P?) 反自发 按惯例应写成： (Pt) H2(P=0.9P?) ? H+(a=0.01m) ‖Cu2+(a=0.1m) ? Cu 例③ 25℃时有溶液 (1) a(Sn2+)=1.0 a(Pb2+)=1.0 (2) a(Sn2+)=1.0 a(Pb2+)=0.1 将金属Pb插入溶液时，能否从溶液中置换出Sn? 解：即反应 Pb + Sn2+ ? Pb2+ + Sn 能否自发进行？ 按此反应 (–)极, Pb氧化, 左；(+)极, Sn还原, 右 由表查出25℃ ??右(+)=??Sn2+/Sn= – 0.136(V) ??左(–)=??Pb2+/Pb= – 0.126(V) 按电池的Nernst公式： (1)溶液—— E = E? –