全国高等医药教材建设委员会 多卫生部规划教村物理化等第6服 第五电沿
第五节 原电池
可逆电池与不可逆电池 可逆电池的概念十分重要,因为只有可逆电池才能进 行严格的热力学处理。 1.可逆电池的3个条件 (1)化学反应可逆,即电池充、放电反应互为逆反应 如电动势为E的铜锌电池,将一 E 外加电动势E与之相联。 Cu 当E>E,电池将放电 负极反应Zn>Zn2++2e 正极反应Cu2++2eC ZnSO溶液CnSO2溶液 电池反应Zn+CuSO4-)Cu+ZnSO 素烧瓷 铜-锌电池示意图 人卫出服触
一、可逆电池与不可逆电池 1. 可逆电池的3个条件 如电动势为E的铜锌电池，将一 外加电动势E’与之相联。 当E >E’，电池将放电 (1) 化学反应可逆，即电池充、放电反应互为逆反应 可逆电池的概念十分重要，因为只有可逆电池才能进 行严格的热力学处理。 负 极 ZnSO4溶液 Zn Cu e - e - 素烧瓷 铜-锌电池示意图 E’ 正 极 CuSO4溶液 负极反应 Zn ⎯→ Zn2+ + 2e− 正极反应 Cu2+ + 2e− ⎯→ Cu 电池反应 Zn + CuSO4 ⎯→ Cu + ZnSO4
一、可逆电池与不可逆电池 E 当ECu2++2e 阴 电池反应Cu+ZnSO4-Zn+CuSO 可以看出,铜锌电池的化学反应可逆 ZnSO溶液CusO溶液 素烧瓷 (2)能量的转换必须可逆,即电池充放铜锌电池示意图 电时电流无限小。 (3)其它过程可逆。 同时满足以上条件的电池即是可逆电池,构成可逆电池 的电极都是可逆电极。 人卫出服触
阴 极 ZnSO4溶液 Zn Cu e - e - 素烧瓷 铜-锌电池示意图 E’ 阳 极 CuSO4溶液 当E<E’，电池将充电 一、可逆电池与不可逆电池 阴极反应 Zn 2+ + 2e− ⎯→ Zn 阳极反应 Cu ⎯→ Cu 2+ + 2e− 电池反应 Cu + ZnSO4 ⎯→ Zn + CuSO4 可以看出，铜锌电池的化学反应可逆 （2）能量的转换必须可逆，即电池充放 电时电流无限小。 （3）其它过程可逆。 同时满足以上条件的电池即是可逆电池，构成可逆电池 的电极都是可逆电极
可逆电池与不可逆电池 电化 2.不可逆电池 若电池充、放电时,反应不可逆,则为不可逆电池。如 将金属铜和锌插入稀硫酸中构成的电池就不是可逆电池。 当E>P,电池将放电 E 正极反应2H++2e-->H 负极反应Zn-2e-—Zn2+ 电池反应Zn+2H+Zn2++H2 n 当E<E,电池将充电 正极反应Cu-2e-→Cu2+ H2SO4 负极反应2H++2e→H2 电池反应Cu+2H+→Cu2++H2 由此可见,该电池的电极不可逆,是不可逆电池。 人卫出往
一、可逆电池与不可逆电池 若电池充、放电时，反应不可逆，则为不可逆电池。如 将金属铜和锌插入稀硫酸中构成的电池就不是可逆电池。 Zn Cu H2SO4 正极反应 2H+ + 2e− ⎯→ H2 负极反应 Zn − 2e− ⎯→ Zn2+ 电池反应 Zn + 2H+ ⎯→ Zn2+ + H2 当E >E’，电池将放电 E’ 2. 不可逆电池 当E < E’ ，电池将充电 正极反应 Cu－2e− → Cu2+ 负极反应 2H＋ ＋2e → H2 电池反应 Cu＋2H+ → Cu2+＋ H2 由此可见，该电池的电极不可逆，是不可逆电池
二、可逆电极的类型 1.第一类电极 主要包括金属电极和气体电极 (1)将金属插入含有该金属离子的溶液中,构成的电极为 金属电极。 如Cu(s插在CuSO溶液中构成的金属电极 当电极作为正极时 电极表示CuSO(aq)|Cu(s) Cu 电极反应Cu2+(aq)+2e-Cu(s) 当电极作为负极时 Cuso4 电极表示Cu(s)|CuSO4(aq) 电极反应Cu(s)->Cu2(aq)+2e 一些活泼的金属,可以把金属溶于汞,做成汞齐电极 Nat(at)I Na (Hg)(a) 人卫出服融
二、可逆电极的类型 1. 第一类电极 主要包括金属电极和气体电极 （1）将金属插入含有该金属离子的溶液中，构成的电极为 金属电极。 如Cu (s)插在CuSO4溶液中构成的金属电极 当电极作为正极时 电极表示 CuSO4 (aq)∣Cu (s) 电极反应 Cu2+ (aq) + 2e− ⎯→ Cu (s) 当电极作为负极时 电极表示 Cu (s) ∣CuSO4 (aq) 电极反应 Cu (s) ⎯→ Cu2+(aq) + 2e− Cu CuSO4 一些活泼的金属，可以把金属溶于汞，做成汞齐电极 Na+ (a + )∣Na（Hg）(a)
。三、可逆电极的类型 (2)吸附了某气体的惰性金属插入含有该元素离子的溶液中 构成的电极是气体电极 氢电极(碱性溶液中) 电极表示OH(aq)H2(g)Pt 电极反应2H2O+2e—H2(g)+2OH-(a) 氧电极 电极表示H(a)|O2(g)Pt 电极反应O2(p)+4H(a)+4e-—)2H2O 卤素电极 Pt 电极表示CH(aq)Cl2(g)Pt 含A溶液 电极反应Cl2()+2e->2Cl 惰性金属在这里不仅起导电作用,还有促进电极平衡建 立的作用,使用最多的金属是铂 人卫出服融
（2）吸附了某气体的惰性金属插入含有该元素离子的溶液中 构成的电极是气体电极。 二、可逆电极的类型 氢电极（碱性溶液中） 电极表示 OH− (aq)H2 (g)Pt 电极反应 2H2O +2e− ⎯→ H2 (g)+ 2OH− (a) 氧电极 电极表示 H+ (a)O2 (g)Pt 电极反应 O2 (p) + 4H+ (a) + 4e− ⎯→ 2H2O 卤素电极 电极表示 Cl− (aq)Cl2 (g)Pt 电极反应 Cl2 (l) +2e− ⎯→ 2Cl− 惰性金属在这里不仅起导电作用，还有促进电极平衡建 立的作用，使用最多的金属是铂 Pt 含Az-溶液
二、可逆电极的类型 2.第二类电极 包括金属-难溶盐电极和金属-难溶氧化物电极。 (1)金属-难溶盐电极:在金属表面覆盖一层该金属的难溶 盐,然后浸入含有该难溶盐的负离子溶液中构成。 如银氯化银电极 电极组成C(a)|AgCl(s)|Ag(s) 电极反应AgCl(s)+e—→Ag(s)+Cr(a) 如甘汞电极 Hg g2 电极组成C(a)|Hg2Cl2(s)|Hg( KCI 电极反应Hg2Cl2(s)+2e->2Hg()+2C( 甘汞电极制作简单,电势稳定,使用方便, 常用作参比电极。 人氏卫售饮触
二、可逆电极的类型 2．第二类电极 包括金属－难溶盐电极和金属－难溶氧化物电极。 （1）金属-难溶盐电极：在金属表面覆盖一层该金属的难溶 盐，然后浸入含有该难溶盐的负离子溶液中构成。 如银-氯化银电极 电极组成 Cl− (a)｜AgCl (s)｜Ag (s) 电极反应 AgCl (s)+ e− ⎯→Ag (s) + Cl− (a) Hg Hg2Cl2 KCl 如甘汞电极 电极组成 Cl− (a)｜Hg2Cl2 (s)｜Hg (l) 电极反应 Hg2Cl2 (s)+ 2e− ⎯→ 2Hg (l)+ 2Cl− (a) 甘汞电极制作简单，电势稳定，使用方便， 常用作参比电极
可逆电极的类型 (2)金属-难溶盐电极:在金属表面覆盖一层该金属的氧化 物,然后浸在含有H或OH的溶液中构成的。 例如汞氧化汞电极 在碱性溶液中 电极表示OH(a)|HgO(s)|Hg( 电极反应HgO(s)+H2O+2eHg()+2OH(a) 在酸性溶液中 电极表示Ht(a)|HgO(s)|Hg() 电极反应HgO(s)+2H(a)+2e->Hg()+H2O 人卫出服触
二、可逆电极的类型 （2）金属-难溶盐电极：在金属表面覆盖一层该金属的氧化 物，然后浸在含有H+或OH－的溶液中构成的 。 电极表示 OH− (a)｜HgO (s)｜Hg (l) 电极反应 HgO (s) + H2O + 2e− ⎯→ Hg (l) + 2OH− (a) 在酸性溶液中 电极表示 H+ (a)｜HgO (s)｜Hg (l) 电极反应 HgO (s)+ 2H+ (a) + 2e− ⎯→ Hg (l) + H2O 例如汞-氧化汞电极 在碱性溶液中
二、可逆电极的类型 3.第三类电极 这类电极由惰性金属(如Pt)插入含有某种离子 的两种不同氧化态的溶液中构成。 如Fe3与Fe2+构成的电极 电极表示Fe3+(a1),Fe2+(a2)|Pt 电极反应Fe3(an1)+e→Fe2(a2) Sn4与Sn2+构成的电极 电极表示Sn4(a1),Sn2(a2)|Pt 电极反应Sn4(a1)+2e→Sn2+(a2) 这类电极中的惰性金属仅起导电作用。由于电极反应只涉 及到组成电极的溶液中离子间的氧化还原反应,故又称氧化还 原电极。 人卫出服触
二、可逆电极的类型 3．第三类电极 这类电极由惰性金属（如Pt）插入含有某种离子 的两种不同氧化态的溶液中构成。 如Fe3+与 Fe2+构成的电极 电极表示 Fe3+ (a1 ) ，Fe2+ (a2 ) ∣Pt 电极反应 Fe3+ (a1 ) ＋ e − →Fe2+ (a2 ) Sn4+与Sn2+构成的电极 电极表示 Sn4+ (a1 ) ，Sn2+(a2 )∣Pt 电极反应 Sn4+(a1 ) ＋2e− → Sn2+ (a2 ) 这类电极中的惰性金属仅起导电作用。由于电极反应只涉 及到组成电极的溶液中离子间的氧化-还原反应，故又称氧化还 原电极
三、电池的书写方式 电化 电池的组成和结构可以方便地用电池符号来表示。规定如下 (1)负极(发生氧化反应)写在左边,正极(发生还原反 应)写在右边。 (2)不同相间界面用 表示;若液体接界电势已经用 盐桥消除,用“表示盐桥。 (3)注明电池中各物质所处的相态,气体要标明压力,溶 液要标明浓度或活度。 (4)不能直接作为电极的气体和液体,必须吸附在惰性金 属(如Pt、Au)上,一般也应标明。 (5)注明电池工作的温度和压力。若不写明,则通常为298 K.100 kPa 铜锌电池Zn(s)|ZnSO4(a1)CuSO4(a2)Cu(s) 人厌卫实版融
三、电池的书写方式 电池的组成和结构可以方便地用电池符号来表示。规定如下 （1）负极（发生氧化反应）写在左边，正极（发生还原反 应）写在右边。 （2）不同相间界面用 “｜”表示；若液体接界电势已经用 盐桥消除，用“‖”表示盐桥。 （3）注明电池中各物质所处的相态，气体要标明压力，溶 液要标明浓度或活度。 （4）不能直接作为电极的气体和液体，必须吸附在惰性金 属（如Pt、Au）上，一般也应标明。 （5）注明电池工作的温度和压力。若不写明，则通常为298 K，100 kPa。 铜锌电池 Zn (s)｜ZnSO4 (a1 )‖CuSO4 (a2 )｜Cu (s)