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1、2018/9/19,第七章 电化学,一、电池的表示方法 二、可逆电池 三、可逆电极 四、电极反应与电池反应 五、原电池设计,第五节 可逆电池与可逆电极,2018/9/19,一、电池的表示方法,用图示法表示电池时，应遵循如下规定： （1）将发生氧化反应的阳极（负极）写在左边，将发生还原 反应的阴极（正极）写在右边； （2）金属电极写在外面，电解质溶液写在中间； 如Zn（s）|ZnSO4； （3）用实垂线“|”表示相与相之间的界面，用双竖线“”表示盐 桥； （4）必须标明电池中各物质的组成和相态，溶液要写明浓度,2018/9/19,或活度，气体要注明压力或逸度。,如铜-锌电池（Daniell电池）
2、用图示法可表示为：Zn（s）|ZnSO4（1mol/kg）CuSO4（1mol/kg）|Cu（s）,二、可逆电池,根据热力学可逆过程的概念，可逆电池必须具备以下条件： （1）电极反应可逆。也就是说，当相反方向的电流通过电极 时，电极反应也应随之逆向进行，当电流停止时，反应也应 停止。 （2）电池的充、放电过程可逆。即不论是充电还是放电，通,2018/9/19,过电池的电流必须为无限小，使电池在接近平衡态的条件下工作。这样的充电、放电过程就是可逆充电和可逆放电过程。 （3）电池中的其它过程可逆。对于如同丹尼耳电池的双液电池而言，两种溶液接界面存在着离子的扩散，该过程是不可逆的，存在着接界电势。如
3、果在两种溶液中插入盐桥则可消除液体接界电势。严格地说，只有一种电解质溶液构成的电池才能成为可逆电池，对双液电池而言，若满足（1）和（2），在有盐桥存在的情况下可视为可逆电池。,2018/9/19,三、可逆电极,1、第一类电极,可逆电极:可逆电池构成的首要条件之一是两个电极的电极反应 必须是可逆的。,（1）金属电极 金属电极是由金属浸入该金属离子的溶液中构成的，其通式 为M|M z+。,如：Zn（s）|Zn2+（a）、Cu（s）|Cu2+（a）等,Cu（s）|Cu2+（a）的还原电极反应为,2018/9/19,（2）气体（或其他非金属单质）电极 此类电极是由惰性金属电极和非金属单质及其离子形成的
4、电极。 如Pt|H2（g）|H+（a）、Pt|Cl2（g）|Cl-（a）等。氢电极的还原 反应为,2、第二类电极 （1）金属-难溶盐电极 金属-难溶盐电极是金属与其金属难溶盐和该金属难溶盐阴离子 构成的电极。,2018/9/19,如银-氯化银电极 Cl-（a）|AgCl（s）|Ag（s）和甘汞电极 Cl-（a）|Hg2Cl2（s）|Hg（l）,其还原电极反应分别为：,（2）金属-难溶氧化物电极 金属-难溶氧化物电极是在金属表面上覆盖一层该金属的难溶 氧化物（或难溶氢氧化物），然后将其插入含有H+离子或OH- 离子的溶液中形成电极。,2018/9/19,如OH-（a）| Ag2O（s）| Ag（
5、s）、OH-（a）| Fe（OH）2（s） | Fe（s） 、H+（a）| Sb2O3（s）| Sb（s）等，其还原电极反应 分别为：,3、第三类电极 第三类电极又称氧化还原电极。是由惰性金属（如Pt）插入含 有某种离子的不同价态的溶液中构成。常见的氧化还原电极有,2018/9/19,Pt|Fe3+（a1），Fe2+（a2）、Pt|Cr3+ （a1），Cr2+（a2）、 Pt|Cu2+（a1），Cu+（a2）等。 还原电极反应为：,四、电极反应与电池反应,1、电极反应与电池反应,在电池的两个电极上发生的化学反应为电极反应，阳极上进行 的是氧化反应，阴极上进行的还原反应，两个电极反应之和为 电池
6、反应。,2018/9/19,因而，如给出一电池图示，就能写出电极反应和电池反应。如,（1）Pt|Cu2+（a1）,Cu+（a2）Fe3+（a3）,Fe2+（a4）|Pt （2）Pt|O2 （p）|NaOH（a=1）|HgO（s）|Hg（l） （3） Pt|H2（g，p1）|H+（a）|H2（g，p2）|Pt （4）Pt|H2（g，p）|H+（a1）H+（a2）|H2（g，p）|Pt,解：,（1）阳极反应,阴极反应,电池反应,2018/9/19,（2）阳极反应 阴极反应 电池反应,（3）阳极反应 阴极反应 电池反应,（4）阳极反应 阴极反应 电池反应,2018/9/19,2、原电池的分类,（1）
7、按照电池反应的不同，原电池可分为化学电池和浓差电池。化学电池的电池反应为化学反应，如（1）、（2）； 浓差电池 的电池反应不是化学反应，如（3）和（4）。,（2）按照电池组成的不同，原电池可分为单液电池和双液电池。单液电池两电极共用同一电解质溶液，如（2）和（3）；双液电池，两电极各用一种电解质溶液，（1）和（4）。,（3）浓差电池又分为两类，电极物质浓度或压力不同的称为电极浓差电池，如（3），电解质溶液浓度不同的称为电解质浓差电池，如（4）。,2018/9/19,五、原电池设计,原电池设计的步骤为,根据电极反应中各元素氧化数的变化确定电极反应的氧还对， 将发生氧化反应的氧还对作为阳极（负极）
8、，将发生还原反应 的氧还对作为阴极（正极）。 按照书写原电池图示的规定写出电池表示式。若组成原电池 的是两种不同的电解质溶液，则在两种溶液之间插入盐桥。 写出所设计电池的电极反应、电池反应与给定反应进行核对， 确保电池反应与给定反应相符。,2018/9/19,如将下列反应设计成原电池,（1） （2）（3）,解：（1）Cd失去电子被氧化，对应电极为阳极；Cu2+得到电子被还原，对应电极为阴极。其相应的电池图示应为：,Cd（s）|Cd2+（a2）Cu2+（a1）|Cu（s）,检验：阳极反应 阴极反应 电池反应,2018/9/19,反应与题给反应一致，所以设计的电池符合要求。,（2） 该反应中有Ag
9、2O和Ag、O2，所以两个电极应该为金属-金属难溶氧化物电极和金属-非金属单质电极，其中O2对应电极为阳极，Ag2O和Ag对应电极为阴极，其相应的电池图示应为：Pt|O2（g，p）|OH-（a）|Ag2O（s）|Ag（s）,检验：阳极反应 阴极反应 电池反应,2018/9/19,（3）该反应中各物质反应前后价态均没有发生变化，可在等式两边同时加上Ag（s）制造氧还对。则,Ag（s）,应为：,升高，即I-（a2）|AgI（s）|Ag（s）作阳极，而,氧化数,氧化数降低，,所以,|,作阴极。其相应的电池图示,Ag（s）|AgI（s）|I-（a2）Ag+（a1）|Ag（s）,检验：阳极反应 阴极反应 电池反应,反应与题给反应一致，说明设计正确。,
