第七章-可逆电池1.pptVIP

物理化学电子教案 组成可逆电池的必须具备条件 如果没有盐桥联接的电池装置严格来说不是可逆电池。 这是因为电池工作时，在CuSO4溶液和ZnSO4溶液接界处，要发生离子的扩散： 当电池放电时，Zn2＋向CuSO4溶液扩散； 当电池充电时，Cu2＋向ZnSO4溶液扩散； 而电池放电和充电时离子的扩散是不可逆的； 因此整个电池反应都是不可逆的。 可逆电极 可逆电极的类型 甘汞电极的制备：底部装入少量汞，上面加入用Hg2Cl2和KCl溶液制成的糊状物，再倒入KCl溶液，用铂丝作导线，装入玻璃导管中即成。 甘汞电极制作比较简单，且电极电势稳定，使用方便，故常用作参比电极。 可逆电池的书面表示法 对盐桥作用的说明 盐桥作用机理 盐桥能减低接界电势的机理是由于其中的电解质阴阳离子迁移速率接近相等，且浓度远大于电池的电解质浓度，盐桥中的正、负离子便以近乎相等的速率向两侧电解质溶液中扩散，在盐桥的两侧形成两个数值几乎相等的而电势相反的接界电势，使净的接界电势减小到可以忽略的程度。 盐桥中的电解质浓度很高，几乎承担了通过液相接界的全部电荷的迁移。 盐桥的制备方法 琼脂－饱和KCl盐桥： 烧杯中加入3g琼脂和97ml蒸馏水，在水浴上加热至完全溶解。然后加入30克KCl充分搅拌，KCl完全溶解后趁热用滴管或虹吸将此溶液加入已事先弯好的玻璃管中，静置待琼脂凝结后便可使用。 若无琼脂，也可以用棉花将内装有氯化钾饱和溶液的U形管两端塞住来代替盐桥。 琼脂－饱和KCl盐桥不能用于含Ag＋、Hg22＋等与Cl-作用的离子；含有ClO4-等与K+作用的物质的溶液。 根据电池写出电池的书面表示式 根据电池写出化学反应式 （1）锌锰干电池的结构： 外壳（锌）是负极; 中间的碳棒是正极，在碳棒的周围是石墨和去极化剂MnO2的混合物，在混合物周围再装入以NH4Cl溶液浸润的ZnCl2，NH4Cl和淀粉或其他填充物（制成糊状物）。 为了避免水的蒸发，干电池用蜡封好。 干电池在使用时的电极反应： 碳极： 2NH4+ + 2e- = 2NH3 + H2 及H2 + 2MnO2 = 2MnO(OH) 锌极： Zn - 2e- = Zn2+ 总反应： Zn + 2MnO2 + 2NH4+ = 2MnO(OH) + 2NH3 + Zn2+ 去极化剂MnO2的作用： 因为碳极上NH4+ 离子获得电子产生H2，妨碍碳棒与NH4+ 的接触，使电池的内阻增大，即产生“极化作用”。 添加MnO2就能与H2反应生成MnO(OH)。这样就能消除电极上氢气的集积现象，使电池畅通。 所以MnO2起到消除极化的作用，叫做去极剂。 普通碱性干电池 用Zn和MnO2或HgO做反应物，但在KOH碱性条件下工作。 例如汞电池是最早应用的微型电池，有Zn（负极）和HgO（正极）组成，电解质为KOH浓溶液，电极反应为： 　　负极： Zn(s) + 2OH- —— ZnO(s) + H2O + 2e- 　　正极： HgO(s) + H2O + 2e- —— Hg(l) + 2OH- 　　总反应： Zn(s) + HgO(s) ——ZnO(s) + Hg (l) （2）酸式铅蓄电池可表示为: Pb2+(α)| Pb(s)|H2SO4(l)|PbO2(s) ,Pb(s) 其电池反应为:????????????? PbO2 (s)＋ Pb(s) ＋2H2SO4(l)==2PbSO4(l) ＋ 2H2O(l) 充电时，两极上发生的反应： 　　正极; PbSO4 + 2H2O - 2e-→PbO2 + H2SO4 + 2H+; 　　负极: PbSO4+ 2e-→Pb + SO42-; 放电时，两极发生的反应： 　　正极：PbO2 + H2SO4 + 2H+ -2e-→PbSO4 + 2H2O; 　 负极：Pb + SO42-→PbSO4+2e-; 从化学反应设计电池 传统定义 传统解释 将金属浸入其相应的盐溶液中，金属表面的原子由于本身的热运动及极性溶剂分子的作用，有生成溶剂化离子进入溶液，同时将电子留在金属表面的趋势，金属越活泼，金属盐溶液浓度越稀，这种趋势就越大； 同时已溶剂化的金属离子也会受到极板上电子的吸引，有重新沉积于极板上的趋势，金属越活泼，金属盐溶液浓度越浓，这种趋势就越大。因此在金属及其盐溶液之间存在如下平衡： ??? 在极板上当达到平衡时，金属极板表面上带有过剩的负电荷，同量的正电荷分布在溶液中，但分布是不均匀的。由于金属极板上负电荷的静电吸引，使溶液中的正电荷较多地集中在金属极板附近的溶液中，形成了双电层结构。因此在金属极板和溶液间