文档介绍：物理化学
华中师范大学化学系物理化学课程组
电子教案
第十章
应用电化学系统
第十章
§ 电动势测定及应用
§ 实际电解过程
§ 电化学腐蚀与防护
§ 化学电源
§
电动势测定及应用
一电动势的测定方法
二化学反应热力学性质的测定
三 pH值的测定
对消法测定电动势的原理图
对消法测电动势的实验装置
工作电源
电位计
检流计
标准电池
待测电池
Weston标准电池
Cd(Hg)(%)|CdSO4·H2O饱和溶液|Hg2SO4(s)|Hg(l)
电极反应:负极 Cd (%) →Cd2+(aq)+ 2e -
正极 Hg2SO4(s)+2e - →2Hg (1)+SO42-
电池反应
H2O+Cd(%)+Hg2SO4(s) = CdSO4· H2O(s)+2Hg(1)
Weston标准电池最大的优点是电池的温度系数很小,电动势稳定。美国Wolff提出的计算不同温度下Weston电池电动势的公式为
Emf=-{(T/K — 293)+ (T/K-293)2-
(T/K-393)3}×10-6 V
问题
为什么在一定温度下,含Cd的质量百分数在5~14%
之间,标准电池的电动势有定值?
答:从Hg-Cd的相图可知,在室温下,镉汞齐中镉含量在5~14%之间时,体系处于熔化物和固溶体两相平衡区,镉汞齐活度有定值。而标准电池电动势只与镉汞齐的活度有关,所以也有定值。
化学反应热力学性质的测定
②精确测定所设计电池在一定温度(T)、压力(p)下的电动势Emf
③测定所设计电池在一定压力(p),不同温度下的电动势,求出电池电动势的温度系数
将下述化学反应设计成电池
(1) H2(g)+2AgCl(s) = 2Ag(s)+2HCl()
解(1) 还原反应: AgCl(s)+e- → Ag(s)+Cl-(a)
氧化反应: H2(g) → 2H+(a)+2e-
所以电池为: Pt(s)|H2(g)|HCl(a)|AgCl(s)|Ag(s) , z=2
①首先必须设计一个电池,让该电池可逆工作时其电池反应正好是指定的化学反应。
例
(2) 2H2(g)+O2(g) = 2H2O(l)
解(2) 还原反应: O2(g)+4H+(a)+4e- → 2H2O(l)
氧化反应: 2H2(g) → 4H+(a)+4e-
所以电池为 Pt(s)|H2(g)|HCl(a)|O2(g)|Pt(s) , z=4
(3) H+(a1)+OH-(a2) = H2O(l)
(3) 可在反应式的两边同时加上等量的氧气或氢气
还原反应为 O2(g)+4H+(a1)+4e- → 2H2O(l)
氧化反应为 4OH-(a2) → 2H2O(l)+O2(g)+4e-
所以完成该反应的电池为
Pt(s)|O2(g)|OH-(a2)||H+(a1)|O2(g)|Pt(s) , z=1