可逆電池的電動(dòng)勢(shì)應(yīng)用過(guò)程(已改無(wú)錯(cuò)字)
2023-01-19 23:34:16 本頁(yè)面
【正文】 定待 測(cè) 溶液 時(shí) ，將事先準(zhǔn) 備 好的玻璃 電 極與一支甘汞 電極插入待 測(cè) 溶液中 組 成如下原 電 池： Ag(s)｜ AgCl(s)｜ HCl( dm3)｜ 玻璃薄膜｜待 測(cè) 溶液 (pH＝ x)‖甘汞 電 極E(玻璃 )＝ (玻璃 )+ In[a(H+)]2023/3/5星期五?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 178?；刂髂夸?O返回玻璃電極? 在使用前電極一定要在蒸餾水中浸泡 24小時(shí)，這時(shí)水中的 H+可以取代玻璃膜表面上的 Na+。將玻璃電極浸入待測(cè)溶液 X， 膜上的 H+與溶液中的 H+間發(fā)生轉(zhuǎn)移而較快地建立平衡后，玻璃膜與待測(cè)溶液間產(chǎn)生電勢(shì)差。 因玻璃膜的電阻很大，故不能用通常的電位差計(jì)來(lái)測(cè)定電池的 Emf， 而必須用高阻抗毫伏計(jì)。借助玻璃電極專(zhuān)門(mén)用來(lái)測(cè)定溶液 pH值的儀器，稱(chēng)為 pH計(jì)。 2023/3/5星期五?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 178?；刂髂夸?O返回玻璃電極 pH定義：2023/3/5星期五?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 178。回主目錄 O返回（ 8） E(Ox|Red)pH圖 在保持溫度和離子濃度為定值的情況下， 將電極電勢(shì)與 pH值的函數(shù)關(guān)系在圖上用一系列曲線表示出來(lái)，這種圖就稱(chēng)為電勢(shì) pH圖。什么叫電勢(shì) pH圖？ 電極電勢(shì)的數(shù)值不但與溶液中離子的濃度有關(guān)，而且有的還與溶液的 pH值有關(guān)。 通常用電極電勢(shì)作縱坐標(biāo)， pH值作橫坐標(biāo)，在同一溫度下，指定一個(gè)濃度，就可以畫(huà)出一條電勢(shì) pH曲線。2023/3/5星期五?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 178。回主目錄 O返回（ 8） E(Ox|Red)pH圖應(yīng)用于： 1.離子分離， 2.濕法冶金， 3.金屬防腐及解決水溶液中發(fā)生的一系列氧化還原反應(yīng)及平衡問(wèn)題。電勢(shì) pH圖的應(yīng)用從電勢(shì) pH圖可以清楚地看出各組分生成的條件及穩(wěn)定存在的范圍。因?yàn)樗硎镜氖请姌O反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)的狀態(tài)，所以電勢(shì) pH圖也稱(chēng)為電化學(xué)平衡圖。2023/3/5星期五?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 178?；刂髂夸?O返回氧電極的 E(Ox|Red)pH圖氧電極的電勢(shì) pH圖對(duì)于氫和氧發(fā)生氧化還原生成水的反應(yīng)可以安排成一種燃料電池，電解質(zhì)溶液的 pH值可以在 114的范圍內(nèi)變動(dòng)，暫時(shí)以酸性溶液為例，溫度都保持在 298K。根據(jù)氧電極的電極反應(yīng)和電極電勢(shì)的能斯特方程看出， 氧電極的還原電極電勢(shì)與 pH值的函數(shù)關(guān)系是一個(gè)直線方程，截距是前兩項(xiàng)之和， 斜率是 。設(shè)定不同的氧的壓力，可以得到不同截距的一組平行線。2023/3/5星期五?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 178?；刂髂夸?O返回氧電極的 E(Ox|Red)pH圖當(dāng)氧氣壓力為標(biāo)準(zhǔn)壓力時(shí)，截距為 V，用 藍(lán)線 表示。H2(pH2)|H2SO4(aq)|O2(pO2)氧電極： O2+4H++4e→2H 2O2023/3/5星期五?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 178。回主目錄 O返回氧電極的 E(Ox|Red)pH圖當(dāng)氧氣壓力為 107Pa時(shí)，截距為 ， 用 綠線表示。H2(pH2)|H2SO4(aq)|O2(pO2)氧電極： O2+4H++4e→2H 2O2023/3/5星期五?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 178?；刂髂夸?O返回氧電極的 E(Ox|Red)pH圖2023/3/5星期五?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 178?；刂髂夸?O返回氧電極的 E(Ox|Red)pH圖當(dāng)氧氣壓力為 103Pa時(shí)，截距為 V， 用 紅線 表示。H2(pH2)|H2SO4(aq)|O2(pO2)氧電極： O2+4H++4e→2H 2O2023/3/5星期五?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 178?；刂髂夸?O返回氧電極的 E(Ox|Red)pH圖可見(jiàn)，氧氣壓力越高，氧電極的電勢(shì)也越大。通常將平行線之上稱(chēng)為 氧穩(wěn)定區(qū)，之下稱(chēng)為 水穩(wěn)定區(qū) 。2023/3/5星期五?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 178?；刂髂夸?O返回氫電極的電勢(shì) pH圖氫電極實(shí)際上起的是氧化反應(yīng)，但電極電勢(shì)仍用的是還原電勢(shì)。根據(jù)能斯特方程，氫電極的電極電勢(shì)與 pH的函數(shù)關(guān)系也是一個(gè)直線方程，第一項(xiàng)是截距，第二項(xiàng)中斜率也是 。設(shè)定不同的氫氣壓力，可以得到截距不同的一組平行線。2023/3/5星期五?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 178。回主目錄 O返回氫電極的電勢(shì) pH圖當(dāng)氫氣壓力為標(biāo)準(zhǔn)壓力時(shí)，截距為 0V， 用 藍(lán)線 表示。H2(pH2)|H2SO4(aq)|O2(pO2)氫電極： H2(pH2)→ 2H++2e2023/3/5星期五?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 178?；刂髂夸?O返回氫電極的電勢(shì) pH圖當(dāng)氫氣壓力為 107Pa時(shí)，截距為 V， 用 綠線 表示。H2(pH2)|H2SO4(aq)|O2(pO2)氫電極： H2(pH2)→ 2H++2e2023/3/5星期五?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 178。回主目錄 O返回氫電極的電勢(shì) pH圖2023/3/5星期五?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 178?；刂髂夸?O返回氫電極的電勢(shì) pH圖當(dāng)氫氣壓力為 103Pa時(shí)，截距為正的 V， 用 紅線 表示。H2(pH2)|H2SO4(aq)|O2(pO2)氫電極： H2(pH2)→ 2H++2e2023/3/5星期五?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 178。回主目錄 O返回氫電極的電勢(shì) pH圖可見(jiàn)氫氣壓力越高，電極電勢(shì)越小。所以將平行線以下稱(chēng)為 氫穩(wěn)定區(qū)，以上稱(chēng)為 水穩(wěn)定區(qū) 。2023/3/5星期五?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 178?；刂髂夸?O返回H2O的電勢(shì) pH圖因兩者的斜率相同，僅是截距不同，所以是一組平行線，平行線之間的距離就是該燃料電池的電動(dòng)勢(shì)，其值與 pH無(wú)關(guān)。將氧電極和氫電極的電勢(shì)pH圖畫(huà)在同一張圖上，就得到了 H2O的電勢(shì) pH圖。顯然，當(dāng) H2和 O2的壓力都等于標(biāo)準(zhǔn)壓力時(shí)，該燃料電池的電動(dòng)勢(shì)均為 。2023/3/5星期五?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 178?；刂髂夸?O返回H2O的電勢(shì) pH圖2023/3/5星期五?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 178?；刂髂夸?O返回H2O的電勢(shì) pH圖所以 總的反應(yīng)是氧氣還原生成水，氫氣氧化成氫離子 。顯然，氧氣和氫氣壓力越高，組成的電池電動(dòng)勢(shì)越大，反應(yīng)趨勢(shì)也越大。從電勢(shì) pH圖上還可以看出： 氧電極的電勢(shì)高，氫電極的電勢(shì)低。只有氧電極做正極，氫電極做負(fù)極，這樣組成的電池才是自發(fā)電池。2023/3/5星期五?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 178?；刂髂夸?O返回鐵的各種電勢(shì) pH圖從熱力學(xué)求得 Ka=Fe2O3(s)+6H+→2Fe 3++3H2OlgKa=2lga(Fe3+)+6pH lga(Fe3+)=該反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)，只與溶液的 pH有關(guān)，所以在電勢(shì) pH圖上是一組垂直于橫坐標(biāo)的垂線。如（ A） 垂線。2023/3/5星期五?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 178?；刂髂夸?O返回鐵的各種電勢(shì) pH圖隨著三價(jià)鐵離子濃度的不同， pH值也會(huì)不同。設(shè)三價(jià)鐵的活度為 106，則 pH=。pH值越小，三價(jià)鐵的濃度越大，所以在 (A)線的 左側(cè)是三價(jià)鐵 離子的穩(wěn)定區(qū)， 右側(cè)是三氧化二鐵 的穩(wěn)定區(qū)。lga(Fe3+)=2023/3/5星期五?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 178?；刂髂夸?O返回鐵的各種電勢(shì) pH圖Fe3++e→Fe 2+E(Fe3+,Fe2+)=E? = VE(Fe3+,Fe2+)=E?RT/Fln(a(Fe2+)/a(Fe3+))設(shè) a(Fe2+)=a(Fe3+)該反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，但與溶液的 pH值無(wú)關(guān)，所以在電勢(shì) pH圖上是一組平行于 pH軸的水平線。如（ B）線。2023/3/5星期五?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 178?；刂髂夸?O返回鐵的各種電勢(shì) pH圖當(dāng)兩種離子的活度相等，
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