可逆电池的电动势测定及其应用相关知识
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第九章 可逆电池的电动势及其应用
Ag / Ag
⑴ 写出电极反应和电池反应式（指出电极发生什 么反应） ⑵ 求出298K时电池电动势E
⑶
⑷
求298K时可逆热Qr
求298K时 AgBr / Br
⑸
求298K0.1mHBr的活度系数
解：
1 H 2 (0.01 p ) H (0.1m) e 2 AgBr(s) e Ag(s) Br (0.1m)
（四）电动势产生的机理
3. 液体接界电势的消除 (1) 盐桥法 盐桥可以使液接电势减小到可以忽略不计的程 度。最常用的盐桥有KCl，KNO3，NH4NO3溶液等。 (2) 双联电池
Na( Hg)(a) | NaCl(m) | AgCl(s) Ag(s)
Ag(s) AgCl(s) | NaCl(m' ) | Na( Hg)(a)
Ag (a2 ) Ag (a1 )
6、液体接界电势Ej
RT a2 E ln F a1
RT a RT m E j (t t ) ln (t t ) ln F a ' F m' RT m 测定液接电势，可 (2t 1) ln 计算离子迁移数。 F m'
E 0.003355 T p
E QR TDS nFT 96500 J T p
⑷
为解决 AgBr / Br 的数值可设计如下电池
Ag | Ag (a 1) | Br (a 1) | AgBr Ag RT E ln K SP AgBr / Br Ag / Ag nF
（三）可逆电池的热力学 1. Nernst 方程
2、 从E 求K
⑴ 写出电极反应和电池反应式（指出电极发生什 么反应） ⑵ 求出298K时电池电动势E
⑶
⑷
求298K时可逆热Qr
求298K时 AgBr / Br
⑸
求298K0.1mHBr的活度系数
解：
1 H 2 (0.01 p ) H (0.1m) e 2 AgBr(s) e Ag(s) Br (0.1m)
（四）电动势产生的机理
3. 液体接界电势的消除 (1) 盐桥法 盐桥可以使液接电势减小到可以忽略不计的程 度。最常用的盐桥有KCl，KNO3，NH4NO3溶液等。 (2) 双联电池
Na( Hg)(a) | NaCl(m) | AgCl(s) Ag(s)
Ag(s) AgCl(s) | NaCl(m' ) | Na( Hg)(a)
Ag (a2 ) Ag (a1 )
6、液体接界电势Ej
RT a2 E ln F a1
RT a RT m E j (t t ) ln (t t ) ln F a ' F m' RT m 测定液接电势，可 (2t 1) ln 计算离子迁移数。 F m'
E 0.003355 T p
E QR TDS nFT 96500 J T p
⑷
为解决 AgBr / Br 的数值可设计如下电池
Ag | Ag (a 1) | Br (a 1) | AgBr Ag RT E ln K SP AgBr / Br Ag / Ag nF
（三）可逆电池的热力学 1. Nernst 方程
2、 从E 求K
可逆电池的电动势测定及其应用相关知识
2 ） 反 应 体 系 复 原 的 同 时 ， 环 境 也 必 须 复 原
要 求 能 量 复 原 ， 即 要 求 外 加 电 流 I → 0
因 为 电 池 总 是 有 内 阻 ， 内 阻 消 耗 电 能 功 — → 热 ， 导 致 不 可 逆
组成可逆电池的必要条件 ❖ 电池在充放电过程中能量的转变也是可
I R i为 内 阻 损 耗 的 电 动 势 ， 当 I → 0 时 ， I R i → 0 , 测 得 V 才 是 电 动 势 E
对消法测定电动势的原理图
E=(R0+Ri)I U=R0I 当R0→∞时，有 ：R0+Ri→R0 E≈U
需 工 作 电 源 ， 使 其 电 流 与 待 测 电 池 的 电 流 对 消 ， I→ 0 ， 测 得 的 端 电 压 为 电 动 势
总反应： 2A gZ (s n2 ) CZ l n (2sA ) gC
例 2 . Z n , C u 棒 插 入 H 2 S O 4 中 构 成 的 电 池
原 电 池 （ 放 电 ） 反 应 ：
（ － ） Z n → Z n + + + 2 e 阳 极 ， 氧 化 （ ＋ ） 2 H ＋ + 2 e→ H 2 ↑ 阴 极 ， 还 原
充 电 和 放 电 时 的 电 池 反 应 不 同 — — 该 电 池 为 不 可 逆
实 际 上 这 个 装 置 在 外 电 路 断 开 时 ， Z n 会 不 断 地 被 H 2 S O 4 溶 解 放 出 H 2 凡 是 外 电 路 断 开 后 仍 有 反 应 进 行 的 电 池 都 不 是 可 逆 电 池
H+(a+)|Ag2O(s)|Ag(s) Ag2O+2H+(a+)+2e →2Ag(s)+H2O 难溶盐电极是将金属表面覆盖一层该金属的难溶性盐，然后再浸
要 求 能 量 复 原 ， 即 要 求 外 加 电 流 I → 0
因 为 电 池 总 是 有 内 阻 ， 内 阻 消 耗 电 能 功 — → 热 ， 导 致 不 可 逆
组成可逆电池的必要条件 ❖ 电池在充放电过程中能量的转变也是可
I R i为 内 阻 损 耗 的 电 动 势 ， 当 I → 0 时 ， I R i → 0 , 测 得 V 才 是 电 动 势 E
对消法测定电动势的原理图
E=(R0+Ri)I U=R0I 当R0→∞时，有 ：R0+Ri→R0 E≈U
需 工 作 电 源 ， 使 其 电 流 与 待 测 电 池 的 电 流 对 消 ， I→ 0 ， 测 得 的 端 电 压 为 电 动 势
总反应： 2A gZ (s n2 ) CZ l n (2sA ) gC
例 2 . Z n , C u 棒 插 入 H 2 S O 4 中 构 成 的 电 池
原 电 池 （ 放 电 ） 反 应 ：
（ － ） Z n → Z n + + + 2 e 阳 极 ， 氧 化 （ ＋ ） 2 H ＋ + 2 e→ H 2 ↑ 阴 极 ， 还 原
充 电 和 放 电 时 的 电 池 反 应 不 同 — — 该 电 池 为 不 可 逆
实 际 上 这 个 装 置 在 外 电 路 断 开 时 ， Z n 会 不 断 地 被 H 2 S O 4 溶 解 放 出 H 2 凡 是 外 电 路 断 开 后 仍 有 反 应 进 行 的 电 池 都 不 是 可 逆 电 池
H+(a+)|Ag2O(s)|Ag(s) Ag2O+2H+(a+)+2e →2Ag(s)+H2O 难溶盐电极是将金属表面覆盖一层该金属的难溶性盐，然后再浸
教学课件：第九章可逆电池的电动势及其应用资料
电解槽
用于提供电解液， 使电池能够进行充 电和放电。
电池
可逆电池，如 Ag/AgCl电池。
电流表
用于测量通过电池 的电流。
导线
用于连接电池和测 量仪器。
实验操作步骤
1. 准备实验器材
确保电池、电压表、电流表、电解槽和导线 都已准备好，并检查其完好性。
2. 连接电路
使用导线将电池、电压表、电流表和电解槽连 接起来，形成完整的电路。
化学反应催化
利用可逆电池的电动势，可以控制 化学反应的条件，实现催化剂的作 用。
在能源领域的应用
电池储能系统
核能发电
可逆电池的电动势可以实现电能的储 存和释放，用于电动汽车、无人机等 储能系统。
核能发电过程中，可逆电池的电动势 可以实现核反应的控制和调节。
太阳能发电
太阳能电池板可以将光能转化为电能， 而可逆电池的电动势可以实现光能的 储存和释放。
3. 充电过程
开启电源，使电池开始充电，并记录电压表和电 流表的读数。
4. 放电过程
当电池充满电后，断开电源，使电池开始放电，并 再次记录电压表和电流表的读数。
5. 数据记录
将实验过程中测量的数据记录在实验报告中。
6. 实验结束
断开电路，整理实验器材。
实验结果分析
误差分析
分析实验过程中可能产生的误差来源，如测量误差、电路连接误差等。
在环境保护中的应用
污水处理
可逆电池的电动势可以用于污水 处理过程中的电化学反应，如电
化学氧化、电化学还原等。
大气污染控制
可逆电池的电动势可以用于控制 大气污染物的排放，如利用电化 学方法处理烟气中的有害物质。
土壤修复
在土壤修复过程中，可逆电池的 电动势可以用于电化学生物修复 技术，如电化学氧化还原、电化
可逆电池的电动势测定及其应用相关知识
2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021112489生物电化学电化学势金属与溶液间的电势差膜电势2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三2021年11月24日星期三
① H2( )+Cl2( )→2H+(a+)+2Cl-(a-)
② 1/2H2( p )$+1/2Cl2( )p→$ H+(a+)+Cl-(a-)
I R i为 内 阻 损 耗 的 电 动 势 ， 当 I → 0 时 ， I R i → 0 , 测 得 V 才 是 电 动 势 E
① H2( )+Cl2( )→2H+(a+)+2Cl-(a-)
② 1/2H2( p )$+1/2Cl2( )p→$ H+(a+)+Cl-(a-)
I R i为 内 阻 损 耗 的 电 动 势 ， 当 I → 0 时 ， I R i → 0 , 测 得 V 才 是 电 动 势 E
第八章_可逆电池的电动势及其应用汇总
③ 第三类电极 又称氧化还原电极 由惰性金属（ Pt）插入含有某种离子的不同氧化态 的溶液中构成电极 金属只起导电作用。 Fe3+(a1),Fe2+(a2) ∣ Pt ⑵ 电池的书写惯例 ① 写在左边的电极起氧化作用，为负极，写在右边 的电极起还原作用为正极； ② 用单竖线“∣”表示不同物相的界面（有时也用 逗号，）有接界电势存在
rG nFE
E r H m nFE nFT ( ) P T
E r S m nF ( ) P T
RT EE ln Qa nF E QR nFT ( ) P T
⑵ 求电解质溶液的平均活度系数
⑶ 求难溶盐的溶度积KSP，水的离子积KW及弱酸、弱碱 的电离常数等。一般先设计出相应的电池，使电池反应正 好和所需的溶解或离解反应式一致，只要算得电池的 E值 ，就可求出平衡常数KSP、KW ⑷ 从液接电势求离子的迁移数
的。
7 金属－溶液界面的电势差 将金属置于溶液中形成的相间电势差称为金属－溶液界面 电势差 它是由金属在溶液中溶解或溶液中的离子在金属表面沉积 或金属选择性地吸附溶液中某些离子而产生的，它是电池 电动势的主要组成部分。 8 液接电势
两种电解质溶液（电解质种类不同或浓度不同）接触时形 成的相间电势差。
该电池的特点是电动势的温度变化系数小，电动势稳 定可作为标准。
5 相间电势差
在电池中，不同相相互接触时，将会发生电荷在两相之间
互相转移的现象，当电荷转移达到平衡时，两相所带电荷
的正负或数量是不同的，于是相界面两侧即产生电势差
6 接触电势
两种金属接触时形成的相间电势差称为接触电势差
它是由两种金属的自由电子密度及电子逸出功不同而产生
物化实验报告 电池电动势的测定及其应用
实验结果
原始数据记录如下：
电极 Cu-Ag 电极 Ag-参比电极
室温 14.3℃ 温度 25.00℃ 25.00℃ 30.00℃ 35.00℃ 40.00℃
恒温水浴温度 25.00℃ 示数1 mV 示数2 mV 451.91 452.41 505.41 505.46 503.77 503.70 501.00 500.83 498.28 498.22
实验试剂
琼脂、KCl、KNO3（分析纯） ，0.1mol·dm-3 AgNO3 溶液，0.1000mAgNO3＋0.1 HNO3 溶 液，0.1 mol·dm-3 CuSO4 溶液，0.1000mCuSO4 溶液，饱和 Hg2(NO3)2 溶液
实验步骤
1、银电极的制备：将铂丝电极放在浓 HNO3 中浸泡 15 分钟，取出用蒸馏水冲洗，如表面 仍不干净， 用细晶相砂纸打磨光亮， 再用蒸馏水冲洗干净插入盛 0.1 mol·dm-3AgNO3 溶液的 小烧杯中，按图 7－(1)接好线路，调节可变电阻，使电流在 3mA、直流稳压源电压控制在 6V 镀 20 分钟。取出后用 0.1 mol·dm-3 的 HNO3 溶液冲洗，用滤纸吸干，并迅速放入盛有 0.1000mAgNO3＋0.1 mHNO3 溶液的半电池管中(如图 7－2）
图 7-3
对消法原理线路图
过回路的电流为某一定值。 在电位差计的滑线电阻上产生确定的电位降， 其数值由己知电动 计组成。稳压电源为工作电源，其输出电压必须大于待测电池的电动势。调节可变电阻使流 势的标准电池s 校准。另一回路 abGa 由待测电池x（或s）检流计 G 和电位差计组成，移 动 b 点，当回路中无电流时，电池的电势等于 a、b 二点的电位降。 － (1) 组装电池：将上述制备的银电极与实验室提供的 Ag－AgCl｜Cl (1.000mKCl)参比 － 电极组成电池，Ag－AgCl｜Cl (1.000m)║AgNO3(0.1000m)｜Ag。根据理论计算确定电极电 位的高低与电极的正负，将其置于恒温槽中，将自制的 KNO3 盐桥横插在两半电池管的小口 上，注意两半电池管中溶液一定要与盐桥底端相接，将恒温槽置于 25℃，恒温 10－15 分钟 后测量。 (2) 电池电动势测量：用 UJ－24 型电位差计测量电池的电动势，该仪器最大测量范围 为 1.91110V。 a、将标准电池，工作电源，待测电池以及检流计分别与 UJ－24 型电位差计的各指示
第八章电化学基础第五节 可逆电池及其电动势的测定
第五节 可逆电池及其电动势的测定
一、可逆电池 ●原电池 利用电极氧化还原反应将化学能转换为电能的装置
2023/2/20
1
（一）电池图式的书写
●规定 负极在左，正极在右；按接触次序依次书写；用实垂
线“|”表示相与相之间的界面；气体须有辅助电极(一般用Pt)；两液 相接界，用单虚垂线“¦”表示，加入盐桥用双虚垂线“¦¦”表示；如 有必要，需注明各物的聚集状态及压力(气体)和浓度(溶液)
——构成原电池的电极通常分为三（五）类
2023/2/20
6Байду номын сангаас
三、电池电动势的测定
——结合实验自学
2023/2/20
7
1.充、放电反应必须可逆（物质可逆）。例， Daniell电池
放电时
充电时
负（阳）极： Zn-2e=Zn2+-
正（阳）极： Cu-2e=Cu2+
正（阴）极： Cu2++ 2e=Cu 负（阴）极： Zn2++2e=Zn
电池反应： Zn+Cu2+=Cu+Zn2+ 电池反应：Zn2++Cu=Cu2++Zn
4
2.反应在无限接近电化学平衡条件下进行（无电流通过，能量可 逆）。原电池电动势E与外接电池电动势E（外）必须相差无限小： E-E（外）=dE0。此时，E（外）减低无限小量，发生放电反应， 产生无限小的电流通过外电池；将E（外）增加无限小量，发生充 电反应。这样，才能保证充放电过程的电流无限小。原因：电路中 有电阻，电流产生必然生成热。有热生成必定是不可逆过程。此外， 电流产生还可能产生极化。极化也不可逆
3.电池中其它过程必须可逆
一、可逆电池 ●原电池 利用电极氧化还原反应将化学能转换为电能的装置
2023/2/20
1
（一）电池图式的书写
●规定 负极在左，正极在右；按接触次序依次书写；用实垂
线“|”表示相与相之间的界面；气体须有辅助电极(一般用Pt)；两液 相接界，用单虚垂线“¦”表示，加入盐桥用双虚垂线“¦¦”表示；如 有必要，需注明各物的聚集状态及压力(气体)和浓度(溶液)
——构成原电池的电极通常分为三（五）类
2023/2/20
6Байду номын сангаас
三、电池电动势的测定
——结合实验自学
2023/2/20
7
1.充、放电反应必须可逆（物质可逆）。例， Daniell电池
放电时
充电时
负（阳）极： Zn-2e=Zn2+-
正（阳）极： Cu-2e=Cu2+
正（阴）极： Cu2++ 2e=Cu 负（阴）极： Zn2++2e=Zn
电池反应： Zn+Cu2+=Cu+Zn2+ 电池反应：Zn2++Cu=Cu2++Zn
4
2.反应在无限接近电化学平衡条件下进行（无电流通过，能量可 逆）。原电池电动势E与外接电池电动势E（外）必须相差无限小： E-E（外）=dE0。此时，E（外）减低无限小量，发生放电反应， 产生无限小的电流通过外电池；将E（外）增加无限小量，发生充 电反应。这样，才能保证充放电过程的电流无限小。原因：电路中 有电阻，电流产生必然生成热。有热生成必定是不可逆过程。此外， 电流产生还可能产生极化。极化也不可逆
3.电池中其它过程必须可逆
电动势的测定及其应用(实验报告).doc
实验报告 电动势的测定及其应用一．实验目的1．掌握对消法测定电动势的原理及电位差计，检流计及标准电池使用注意事项及简单原理。
2．学会制备银电极，银～氯化银电极，盐桥的方法。
3．了解可逆电池电动势的应用。
二．实验原理原电池由正、负两极和电解质组成。
电池在放电过程中，正极上发生还原反应，负极则发生氧化反应，电池反应是电池中所有反应的总和。
电池除可用作电源外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质，从化学热力学得知，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系： △r G m =-nFE式中△r G m 是电池反应的吉布斯自由能增量；n 为电极反应中电子得失数；F 为法拉第常数；E 为电池的电动势。
从式中可知，测得电池的电动势E 后，便可求得△r G m ，进而又可求得其他热力学参数。
但须注意，首先要求被测电池反应本身是可逆的，即要求电池的电极反应是可逆的，并且不存在不可逆的液接界。
同时要求电池必须在可逆情况下工作，即放电和充电过程都必须在准平衡状态下进行，此时只允许有无限小的电流通过电池。
因此，在用电化学方法研究化学反应的热力学性质时，所设计的电池应尽量避免出现液接界，在精确度要求不高的测量中，常用“盐桥”来减小液接界电势。
为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，一般均采用电位差计测量电池的电动势。
原电池电动势主要是两个电极的电极电势的代数和，如能分别测定出两个电极的电势，就可计算得到由它们组成的电池电动势。
附【实验装置】（阅读了解）UJ25型电位差计UJ25型箱式电位差计是一种测量低电势的电位差计，其测量范围为mV .V 1171-μ(1K 置1⨯档)或mV V 17110-μ（1K 置10⨯档）。
使用V V 4.6~7.5外接工作电源，标准电池和灵敏电流计均外接，其面板图如图5.8.2所示。
调节工作电流（即校准）时分别调节1p R （粗调）、2p R （中调）和3p R （细调）三个电阻转盘，以保证迅速准确地调节工作电流。
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电池的电动势不能用电压表测量
设 E 为电动势，V 为两极的电位差即伏特 计读数，R 为外电阻，RI 为内电阻 则 E = I(R + Ri) = V + I Ri 用电压表测量的读数只能是 V
IRi 为内阻损耗的电动势，当 I→0 时，IRi →0, 测得 V 才是电动势 E
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离子的不同氧化态所组成的溶液中就构成氧 化还原电极。
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2020/10/24
8.2 电动势的测定
对消法测电动势的原理 对消法测电动势的实验装置 标准电池 为什么标准电池有稳定的电势值 电动势与温度的关系
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势的测定
1、测量原理：
电池开路电压为电池电动势,即 I = 0 时的 E
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2020/10/24
第二类电极及其反应
电极
电极反应
Cl-(a-)|AgCl(s)|Ag(s) AgCl(s)+e- →Ag(s)+Cl-(a-) OH-(a-)|Ag2O|Ag(s) Ag2O(s)+H2O+2 e- →2Ag(s)+2OH-(a-)
H+(a+)|Ag2O(s)|Ag(s) Ag2O+2H+(a+)+2e →2Ag(s)+H2O 难溶盐电极是将金属表面覆盖一层该金属的难溶性盐，然后再浸 入与该盐有相同阴离子的溶液中而构成
态下工作。若电池经历充、放电循环，则可以 使系统和环境都恢复到原来的状态 ;
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2020/10/24
二、可逆电极的类型
⑴第一类电极
金属与其阳离子组成的电极 氢电极 氧电极 卤素电极 汞齐电极
⑵第二类电极
金属-难溶盐及其阴离子组成的电极 金属-氧化物电极
⑶第三类电极
氧化-还原电极
总反应： 2Ag(s) ZnCl2 Zn(s) 2AgCl(s)
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2020/10/24
例 2. Zn, Cu 棒插入 H2SO4 中构成的电池
原电池（放电）反应：
（－）Zn → Zn++ + 2e 阳极，氧化 （＋）2H＋ + 2e → H2↑ 阴极，还原
总反应：Zn + 2H+ → Zn++ + H2↑ 电解池（充电）反应：
可逆电池的电动势及其应用
主要内容
可逆电池和可逆电极 电动势的测定 可逆电池的书写方法及电动势的取 号可逆电池的热力学 电动势产生的机理 电极电势和电池的电动势 浓差电池和液体接界电势的计算公式 电动势测定的应用 生物电化学
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2020/10/24
8.1 可逆电池和可逆电极
电化学与热力学的联系 组成可逆电池的必要条件 可逆电极的类型
3）滑动 C 点，使电流为 0，AC 线电位差
为 EX 4）AC 段电位差测定由标准电池 ES 标定 将标准电池与工作电源相连，取 I→0，AC'
长度的电位差与标准电池 ES 相同
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2020/10/24
电化学与热力学的联系
桥梁公式:
( r G)T ,P,R Wf,max nEF
( r Gm )T ,P,R
nEF
zEF
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2020/10/24
一、组成可逆电池的必要条件
原电池 电解池
化学反应可逆
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能量变化可逆
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2020/10/24
第一类电极及其反应
电极
电极反应
Mz+(a+)|M(s) H+ (a+)|H2(p),Pt OH-(a-)|H2(p),Pt H+(a+)|O2(p),Pt OH-(a-)|O2(p),Pt Cl- (a-)|Cl2(p),Pt
Na+(a+)|Na(Hg)(a)
Mz+(a+)+ze- →M(s) 2H+(a+)+2e- →H2(p) 2H2O+2e- →H2(p)+2OH-(a-) O2(p)+4H+(a+)+4e- →2H2O O2(p)+2H2O+4e- →4OH-(a-) Cl2(p)+2e- →2Cl-(a-)
Na+(a+)+nHg+e- →Na(Hg)n(a)
2）反应体系复原的同时，环境也必须复原
要求能量复原，即要求外加电流 I→0
因为电池总是有内阻，内阻消耗电能 功—→热，导致不可逆
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2020/10/24
组成可逆电池的必要条件
• 电池在充放电过程中能量的转变也是可逆的 • 电池放电时E=E外 + dE • 电池充电时E=E外 – dE • 此时电池所通过的电流十分微小，接近平衡状
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2020/10/24
第三类电极及其反应
电极
电极反应
Fe3+(a1), Fe2+(a2)|Pt Fe3+(a1)+e- →Fe2+(a2)
Cu2+(a1), Cu+(a2)|Pt Cu2+(a1)+e- →Cu+(a2)
Sn4+(a1), Sn2+(a2)|Pt Sn4+(a1)+2e- →Sn2+(a2) 将一片惰性金属(如铂片)插入含有某种
2020/10/24
组成可逆电池的必要条件
1）电极上的化学反应可向正、反两个方向进行
原电池
()Zn(s) Zn 2 2e-
()2AgCl(s) 2e- 2Ag(s) 2Cl-
净反应： Zn(s) 2AgCl(s) 2Ag(s) ZnCl2
电解池
阴极： Zn2 2e- Zn(s) 阳极： 2Ag(s) 2Cl- 2AgCl(s) 2e-
（－）2H+ + 2e → H2↑ 阴极，还原 (＋）Cu → Cu++ + 2e 阳极，氧化
总反应：2H+ + Cu → Cu++ + H2↑
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2020/10/24
充电和放电时的电池反应不同 ——该电池为不可逆
实际上这个装置在外电路断开时，Zn 会 不断地被 H2SO4 溶解放出 H2 凡是外电路断开后仍有反应进行的电池都 不是可逆电池
2020/10/24
对消法测定电动势的原理图
E=(R0+Ri)I U=R0I 当R0→∞时，有： R0+Ri→R0 E≈U
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需工作电源，使其电流与待测电池的电流 对消，I→0，测得的端电压为电动势
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1）将工作电源(EW)与待测电池（EX）相连
2）中间连接一个均匀电阻线 AB，可产生 均匀电位差
设 E 为电动势，V 为两极的电位差即伏特 计读数，R 为外电阻，RI 为内电阻 则 E = I(R + Ri) = V + I Ri 用电压表测量的读数只能是 V
IRi 为内阻损耗的电动势，当 I→0 时，IRi →0, 测得 V 才是电动势 E
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离子的不同氧化态所组成的溶液中就构成氧 化还原电极。
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2020/10/24
8.2 电动势的测定
对消法测电动势的原理 对消法测电动势的实验装置 标准电池 为什么标准电池有稳定的电势值 电动势与温度的关系
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势的测定
1、测量原理：
电池开路电压为电池电动势,即 I = 0 时的 E
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第二类电极及其反应
电极
电极反应
Cl-(a-)|AgCl(s)|Ag(s) AgCl(s)+e- →Ag(s)+Cl-(a-) OH-(a-)|Ag2O|Ag(s) Ag2O(s)+H2O+2 e- →2Ag(s)+2OH-(a-)
H+(a+)|Ag2O(s)|Ag(s) Ag2O+2H+(a+)+2e →2Ag(s)+H2O 难溶盐电极是将金属表面覆盖一层该金属的难溶性盐，然后再浸 入与该盐有相同阴离子的溶液中而构成
态下工作。若电池经历充、放电循环，则可以 使系统和环境都恢复到原来的状态 ;
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2020/10/24
二、可逆电极的类型
⑴第一类电极
金属与其阳离子组成的电极 氢电极 氧电极 卤素电极 汞齐电极
⑵第二类电极
金属-难溶盐及其阴离子组成的电极 金属-氧化物电极
⑶第三类电极
氧化-还原电极
总反应： 2Ag(s) ZnCl2 Zn(s) 2AgCl(s)
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2020/10/24
例 2. Zn, Cu 棒插入 H2SO4 中构成的电池
原电池（放电）反应：
（－）Zn → Zn++ + 2e 阳极，氧化 （＋）2H＋ + 2e → H2↑ 阴极，还原
总反应：Zn + 2H+ → Zn++ + H2↑ 电解池（充电）反应：
可逆电池的电动势及其应用
主要内容
可逆电池和可逆电极 电动势的测定 可逆电池的书写方法及电动势的取 号可逆电池的热力学 电动势产生的机理 电极电势和电池的电动势 浓差电池和液体接界电势的计算公式 电动势测定的应用 生物电化学
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8.1 可逆电池和可逆电极
电化学与热力学的联系 组成可逆电池的必要条件 可逆电极的类型
3）滑动 C 点，使电流为 0，AC 线电位差
为 EX 4）AC 段电位差测定由标准电池 ES 标定 将标准电池与工作电源相连，取 I→0，AC'
长度的电位差与标准电池 ES 相同
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电化学与热力学的联系
桥梁公式:
( r G)T ,P,R Wf,max nEF
( r Gm )T ,P,R
nEF
zEF
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一、组成可逆电池的必要条件
原电池 电解池
化学反应可逆
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能量变化可逆
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第一类电极及其反应
电极
电极反应
Mz+(a+)|M(s) H+ (a+)|H2(p),Pt OH-(a-)|H2(p),Pt H+(a+)|O2(p),Pt OH-(a-)|O2(p),Pt Cl- (a-)|Cl2(p),Pt
Na+(a+)|Na(Hg)(a)
Mz+(a+)+ze- →M(s) 2H+(a+)+2e- →H2(p) 2H2O+2e- →H2(p)+2OH-(a-) O2(p)+4H+(a+)+4e- →2H2O O2(p)+2H2O+4e- →4OH-(a-) Cl2(p)+2e- →2Cl-(a-)
Na+(a+)+nHg+e- →Na(Hg)n(a)
2）反应体系复原的同时，环境也必须复原
要求能量复原，即要求外加电流 I→0
因为电池总是有内阻，内阻消耗电能 功—→热，导致不可逆
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组成可逆电池的必要条件
• 电池在充放电过程中能量的转变也是可逆的 • 电池放电时E=E外 + dE • 电池充电时E=E外 – dE • 此时电池所通过的电流十分微小，接近平衡状
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第三类电极及其反应
电极
电极反应
Fe3+(a1), Fe2+(a2)|Pt Fe3+(a1)+e- →Fe2+(a2)
Cu2+(a1), Cu+(a2)|Pt Cu2+(a1)+e- →Cu+(a2)
Sn4+(a1), Sn2+(a2)|Pt Sn4+(a1)+2e- →Sn2+(a2) 将一片惰性金属(如铂片)插入含有某种
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组成可逆电池的必要条件
1）电极上的化学反应可向正、反两个方向进行
原电池
()Zn(s) Zn 2 2e-
()2AgCl(s) 2e- 2Ag(s) 2Cl-
净反应： Zn(s) 2AgCl(s) 2Ag(s) ZnCl2
电解池
阴极： Zn2 2e- Zn(s) 阳极： 2Ag(s) 2Cl- 2AgCl(s) 2e-
（－）2H+ + 2e → H2↑ 阴极，还原 (＋）Cu → Cu++ + 2e 阳极，氧化
总反应：2H+ + Cu → Cu++ + H2↑
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充电和放电时的电池反应不同 ——该电池为不可逆
实际上这个装置在外电路断开时，Zn 会 不断地被 H2SO4 溶解放出 H2 凡是外电路断开后仍有反应进行的电池都 不是可逆电池
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对消法测定电动势的原理图
E=(R0+Ri)I U=R0I 当R0→∞时，有： R0+Ri→R0 E≈U
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需工作电源，使其电流与待测电池的电流 对消，I→0，测得的端电压为电动势
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2）中间连接一个均匀电阻线 AB，可产生 均匀电位差