丹尼尔Daniell电池.PPTVIP

可逆电池的电动势测定 须经没有电流通过的条件下测定仅当电池内部压降 ? 0 时 则 E ? IR 端电压 开路电压 电动势 伏特计内阻 I E = I ( R + r ) R(电池内阻) E R p.338 对 消 法 测 定 回 路 p.339 韦 斯 顿 标 准 电 池 p.340 Cd(Hg)+Hg2SO4(s)+8/3H2O CdSO4*.8/3H2O(s)+2Hg(l) 放电 充电 可逆电池的电动势测定 a. 对消法，电位差计 (?0.1 mV) b. 运算放大器的电压跟随器 (?1 mV) V AMP + - 输入阻抗 1010 ? 运算放大器的电压跟随器 1780-1791年 Galvani “生物电” 1879年 Volta电动势接触理论 11-12 可逆电池的热力学 A. Volta (伏特）1745-1827 Volta Pile 1780-1791年 Galvani “生物电” 1879年 Volta电动势接触理论 1873-1882年 Gibbs-Helmholtz 热力学方程式 1889年 Nernst方程 11-12 可逆电池的热力学 可逆电池电动势与参加电池反应的各物质活度间的关系 能斯特(Nernst)方程 (1889年) P 为产物 R为反应物 能斯特(Nernst)方程 (1889年) 注意公式中的温度T要一致(Eo与温度有关) 可逆电池电动势与热力学函数的关系 恒温恒压下，电池的三种放电途径 ?rH和?rS均有确定值， 过程热效应Q与途径有关 1. 可逆放电 (大部分) (小部分) E 外电源 * 热力学 电解质溶液 (离子学) ? ?m ? 平衡 动态 c i Ui F ti t ?i , I ?? D-H理论 D-H-O (宏观) (微观) 静电学 统计力学 vi Pb2+ PbSO4 -2e e e Pb2+ PbSO4 +2e Pb PbO2 H2O H+ SO4= SO4= H+ 硫酸 11-10 化学能与电能 化学能转化为 热能和电能的 二个不同的途径 (1) 2H2(g) + O2(g) ? 2H2O(l) 自发反应放热 （2）(-) 阳极 2H2 + 4OH- - 4e ? 4H2O (+) 阴极 O2 + 2H2O + 4e ? 4OH- 2H2 + O2 ? 2H2O 自发反应输出电能 热机效率 = -W / -Q 对于卡诺循环(Carnot cycle)=(T2-T2) / T2 热机效率 (600 K - 300 K) / 600 K ? 100% = 50% H2O(g)的?rG = -229 KJ mol-1 ?rH = -242 KJ mol-1 氢氧燃料电池效率 (229 / 242 ) ? 100% = 94.6% Hydrogen-Oxygen Fuel Cell 热机效率 = -W / -Q Ostwald(1894年)首次指出 电化学燃料电池须取代热机 化学能与电能 电化学体系的可逆反应,恒压(温)下 由化学热力学讨论转换的定量关系 令反应进度?=1 mol时 FE (J mol-1) 丹 尼 尔 电 池 (1836年) 为可逆电池标准电动势的极限值 Pb2+ PbSO4 -2e e e Pb2+ PbSO4 +2e Pb PbO2 H2O H+ SO4= SO4= H+ 硫酸 电池标志规则 电池标志规则 1. 从左至右书写,负极（阳极:氧化)、正极(阴极:还原) 2. 用 |， ， || 区分两相界面 3. 标明各相状态组成 4. 遵守物理和电量平衡 放电 充电 丹尼尔(Daniell)电池 (1836年) p.333 丹尼尔(Daniell)电池 (1836年) 消除液接界电势 p.339 11-11 可逆电动势 可逆电动势必须满足的两个条件 1. 电池中的化学反应可向 正反两方向进行 2. 电池在十分接近平衡 状态下工作 Reversible Electromotive Force (emf) 1. 电池中的化学反应可向正反两方向进行 (化学可逆) “可逆(平衡)电动势 放电 充电 Zn|H2SO4 (0.1 mol?kg-1)|Cu Zn + 2H+ ? Zn2+ + H2 放电 Cu + 2H+ ? Cu2+ + H2 充电 Zn + 2H+ ? Zn2+ + H2 局部化学反应 2. 电池在十分接近平衡