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干式恒温金属浴电动势与正负极电极电位

发布日期:2020-04-18 18:14  浏览次数:

abx 所以E电池(298K)=E砓 干式恒温金属浴电池(298K) 0.059Vlg [Ao] a [Bred] b(317) n[A][B] redox aboxred砓 当电池反应达到平衡时, E=0,  [A][B] =K,则式(317)变成式 电池ab [A][B] redox (316):  第四节 溶液中的电化学平衡及其应用113 砓 E电池(298K)=E砓 电池(298K) 0.05n9VlgK(298K)=0 0.059V 砓砓 E电池(298K)= nlgK(298K) 3   而若电池组分物质浓度皆为1.0mol·dm,即[Aox]=[Bred]=[Ar]= ed [B]=1.0时,该电池处于标准状态,其电动势E就成了标准电动势。式 ox电池 (317)变成: E(T)=E0.059Vlg1=E砓 电池 砓 电池2电池 如果按该电池反应的两个半反应,分别写出正负两极的电极电位的能斯特方程, 砓 然后代入E电池=(E+E)及E砓 电池=(E砓 +E)中,同样可以推出式(317)。 而若将电池电动势与正负极电极电位关系式代入式(317),也可以反过来推 出电池正负两极电极电位的能斯特方程。(读者不妨自行验证。)   4.氧化还


原反应的程度 砓   氧化还原反应的程度是用其标准平衡常数K(T)的大小来表征的。式 (315)、式(316a,b,c)表示了任一指定的氧化还原反应(即电池反应)的 砓 标准平衡常数K(T),或其标准摩尔吉布斯自由能变 ΔrG砓 m(T),与其相应电 砓 池的标准电动势E砓 电池及标准电极电位E砓 +、E间的关系。由此可由电池标准 砓 电动势或标准电极电位计算出相应的反应标准平衡常数K,进而估计出反应 达到平衡时产物与生成物的浓度比,求出反应物的转化率(或产物的理论得 率),由此可估算出反应的程度。当然这是指在标准状态下的情况。如果体 系不是处在标准状态下,则由实际的 “浓度商 ”(即实际的产物浓度与反应物 浓度以其相应的反应系数为指数的幂的积的商,—— ——参见第一章),与其标准 砓 平衡常数K(计算值)相比较,即可以判别该氧化还原反应实际进行的方向 及反应的程度。 四、电解   1.电解原理和电解池   任何一个自发的氧化还原反应都可以安排成一个原电池,使自发反应的化 学能直接转化为电能。这就是原电池变化过程的实质。其逆过程则是电解过 程,即由电能转化为化学能,靠外加电能迫使自发反应逆向进


行。例如,2H+ 2 O22HO,这是一个自发反应,可以安排成一个原电池即氢氧燃料电池,使 2 其化学能直接转变为电能。而其逆反应,即2H2O2H+O2,则不能自发进 2 行。但人们可以外加电能迫使H2O分解成H和O2,这就是水的电解过程。实 现电解的装置称为电解池(或电解槽),如图34所示: 2 114第三章 溶液中的化学平衡    电解池中,与直流电源正极相连的电 极称为阳极,与直流电源负极相连的电极 称为阴极。由外电源提供的直流电通过 阳极流入电解池,再经过电解池中的电解 质流向阴极,并由阴极流回电源的负极。 同时引发并完成了电解反应。   电解池的阳极与外电源正极相连, 带正电压,是缺电子的。因而在电解池 阳极上发生的总是氧化反应。而电解池 的阴极与外电源负极相连,带负电压,是 富电子的。因而在电解池阴极上发生的 电极反应总是还原反应。以水的 电解为例,水本身存在微弱的电离:HO 2 H++OH,而在外电压作用下, 电解池中H+和OH分别向阴极和阳极 移动,并在两极上放电,发生电极反应:   阳极:  OH2HO+O(g)+4e  (OH离子氧化为O气) 222

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