第九章 可逆原电池

第六章 可逆原电池

习

1．写出下列原电池中各电极反应、电池反应及

E

① Cu(s)

|)(Cu ||)(SO |)s (PbSO Pb(s),2-24

Cu 2SO -244++

a

a

② Pt,H 2(101325Pa)｜KOH(a )｜O 2

(101325Pa),Pt

③ S b(s)),s (O S b |)aq (H |)(H Pt,32H 22+p

④ Ag(s)AgCl(s),|)(Cl ||)(I |)s (AgI Ag(s),Cl I ---

-a a

解：(1) 负极 Pb(s)+-

24SO (a -

24

SO ) → PbSO 4(s)+2e

正极 Cu 2+(+2Cu a ) + 2e → Cu(s)

电池反应 Pb(s)+SO 4(a -24

SO ) + Cu 2+ (a Cu 2+) ==== PbSO 4(s)+Cu(s)

+=+=+=-

=ΘΘ24

24

Cu SO Cu SO ln 21ln 2a a F

RT

E a a

F RT E E

(2) 负极 H 2( p Θ

) -2e → 2H + (a H +)

正极 O 2( p Θ

) + H 2O +2e → 2OH -

(a OH -)

电池反应 H 2(p Θ

) + O 2(p Θ

) → H 2O(l)

ΘΘΘ

Θ

=+=-=E p p p F RT E a a F RT E E 3H 2

O H 2O )

(ln 21ln 22222

(3) 负极 3H 2(p H 2) - 6e → 6H +(aq)

正极 Sb 2O 3(s) + 6e + 6H +(aq) → 2Sb(s) +3H 2O(l) 电池反应 Sb 2O 3 +3H 2 (p H 2) → 2Sb(s) + 3H 2O(l)

ΘΘ

Θ

+=-=p p F RT E a F RT E E 22

H 3H ln 21ln 6

(4) 负极 Ag(s) + I -

(a I -) → AgI(s) + e

正极 AgCl(s) + e → Ag(s) + Cl -

(a Cl -)

电池反应 Agl(s) + I -(a I -) → Ag(s) + Cl -

(a Cl -)

----Cl I I Cl ln

ln a a F RT E a a F RT E E +=-=Θ

Θ

2

（1）Zn(s) + H 2SO 4(a 1) === ZnSO 4(a 2) + H 2(p H 2)； （2）Ni(s) + H 2O ==== NiO(s) + H 2(p H 2) （3）H 2(p H 2) + O 2(p O 2) ==== H 2O(l)； （4）H 2(p H 2) + HgO(s) ==== Hg(l) + H 2O(l)

解：（1） 负极 Zn(s) -2e → Zn 2+(a 2)

正极 2H +(a 1) + 2e → H 2(P H2)

电池反应 Zn(s) +2H +(a 1) ==== Zn 2+(a 2)+ H 2(p H 2) 电池符号 Zn(s) | ZnSO 4(a 2) || H 2SO 4(a 1) | H 2(p H 2),Pt

(2) 负极 Ni(s) + 2OH -

→NiO(s) + H 2O +2e

正极 2H 2O + 2e →H 2(p H 2) +2OH -

电极反应 Ni(s) + H 2O ==== NiO(s) + H 2(p H 2) 电池符号 Ni(s),NiO(s) | KOH(稀) | H 2(p H 2), Pt （3） 负极 H 2(p H 2) + 2OH -

→ 2H 2O + 2e

正极 2H 2O +2e → 2OH -

+ O 2(p O 2)

电池反应 H 2(p H 2) + O 2(p O 2) ==== H 2O(l) 电池符号 Pt,H 2(p H 2) | NaOH(稀) | O 2(p O 2),Pt

(4) 负极 H 2(p H 2) + 2OH -

→2H 2O +2e

正极 HgO(s) + H 2O +2e → Hg(l) +2OH -

电池反应 H 2(p H 2) + HgO(s) ==== Hg(l) + H 2O(l) 电池符号 Pt ,H 2(p H 2) | KOH(稀) | HgO(s),Hg(l)

3．工业上用铁屑加入硫酸铜溶液中以置换铜，试设计原电池；计算该反应在298.15K 时的

平衡常数，并说明此置换反应进行的完全程度。已知Θ

+

C u

/C u 2E ＝0.3402V ，Θ+Fe /Fe 2E ＝－0.4402V 。（答案：2.423×1026）

解： 电池符号为：－）Fe(s) ｜Fe 2+ (a 1)|| Cu 2+(a 2)｜Cu(s) (＋

V 7804.0)4402.0(3412.0ln Fe

/Fe Cu /Cu 22=--=-==

Θ

ΘΘΘ+

+E E K zF

RT E a 2610423.215.298314.89648527804.0exp exp ?=??? ?????=?

??

? ??=ΘΘ

RT zF E K a

因Θ

a K 很大，故可以认为反应进行彻底。

4．试计算反应：2Fe 3+ +2Br -

→2Fe 2++Br 2在298.15K 下的标准平衡常数?（答案：1.06×10-10）

解： 将反应设计为原电池：-) Pt, Br 2 | Br -(a 1) || Fe 3+-

(a 2), Fe 2+(a 3) | Pt (+

查298.15K 下标准电极电势顺序表得V 77.023Fe /Fe =Θ

++E ，V 065.12

Br /Br =Θ-E

10100627.115.298314.8964852)065.177.0(exp exp -ΘΘ

?=??? ?????-=???

? ??=RT zF E K a

5．在298.15K 时，测得下列电池的E 为1.228V

Pt,H 2(Θ

p )｜H 2SO 2(0.01mol ·kg －1

)｜O 2(Θ

p )，

Pt

已知△f O(l)]

H [2m f Θ

?H ＝-285.83kJ·mol -1。试计算：① 此电池的温度系数；②设反应热在此温度范围内为常数，试求此电池在273.15K 时的电动势。（答案：–8.493×10-4 V ·K -1；1.2492V ） 解： 负极 ： H 2(Θ

p ) → 2H +(m H + =2×0.01 mol·kg -1 ) + 2e

正极 ： O 2(Θp ) + 2H +( m H + =2×0.01mol·kg -1) + 2e → H 2O(l) 电池反应： H 2(Θ

p ) + O 2(Θ

p ) ==== H 2O(l) （1）求电池的温度系数

ΔG = -2EF = -2×1.228×96485 = -236967.16 J·mol -1

=?---=?-?=?15

.29810)]97.236()83.285[(3

T G H S -163.89 J·mol -1·k -1

-14K V 10493.896485

289.16322??-=?-=?=?

??

???????? ????=?-F S T E T E F S p p (2) 求电动势

-zEF = ΔG = ΔH –T ΔS = ΔH -p

T E FT ???

????2 = (-285.83) - [273.15×2×96485×(-8.49×10-4)]×10-3 = -241.06 kJ·mol -1

V 2492.196485

21006.2413

=??=?-=zF G E

6．已知V 3402.0C /C u 2=Θ+u E ；V 522.0C u /C u =Θ+E 。求Θ

++u E C /C u 2。在298.15K 时，铜粉与含0.01mol·kg -1的CuSO 2溶液混合，试计算平衡时Cu +离子浓度?（答案：0.158V ；4.42×10-5） 解： (1) Cu 2+ + 2e ==== Cu V 3402.0C /C u 2=Θ+u E F G ??-=?Θ

3402.02m,1r

(2) Cu + + e ==== Cu V 522.0C u /C u =Θ+E F G ??-=?Θ

522.01m,2r (3) Cu 2+ +e ==== Cu + Θ++u E C /C u 2 F E G u ??-=?Θ

Θ++C /C u m,3r 21 因(1) - (2) = (3)，故Θ

ΘΘ?-?=?m,2r m,1r m,3r G G G ，即

V 1584.0)522.06804.0(C /Cu C /Cu 22=??-=?Θ

Θ+

+++u u E F F E Cu 粉与 CuSO 4溶液混合时，可能发生下述反应

Cu 2+ + Cu ==== 2Cu + 0.01 0 0.01-x 2x

F F

G G G 3636.0)522.023402.02(2m,2r m,1r m r =?-?-=?-?=?ΘΘΘ 7

m r 101378.715.298314.8964853636.0exp exp -Θ

Θ

?=??? ????-=???

? ???-=RT G K -152

kg mol 1042.401.0)2(??=?-============-Θ

x x

x K K

7．在298.15K 时，将金属铁片和镉片分别插入下列溶液之中构成原电池，何者为负极

?

取m Θ

=1.0mol·kg -1

(1) 溶液中Fe 2+及Cd 2+的浓度均为0.1mol·kg -1；

(2) 溶液中含Fe 2+为0.1mol·kg -1，含Cd 2+为0.0036 mol·kg -1。 （答案：（1）铁；（2）镉） 解：设溶液中各离子的活度系数均为1，m Θ

=1.0mol·kg -1

(1) 计算 Fe 及Cd 的电极电势

Fe 2+ (m 1 =0.1 mol·kg -1) + 2e → Fe(s)

V 4698.01.0lg 02958.0)4402.0(1

lg 205916.01

Fe

/Fe Fe /Fe 22-=+-=-=Θ+

+m E E Cd 2+( m 2 =0.01mol ·kg -1) + 2e → Cd(s)

V 4322.01.0lg 02958.0)4026.0(1

lg 205916.02

Cd

/Cd Cd /Cd 22-=+-=-=Θ

+

+m E E 在因为Fe /Fe 2+E < C d /C d 2+E ，所以此溶液中铁为负极 (2) 在此溶液中，Fe /Fe 2+E 仍为0.4698V

V 4749.00036.0lg 02958.0)4026.0(C d /C d 2-=+-=+E

因为Cd /Cd 2+E

8．已知298.15K 时/Pb

Pb 2Θ

+

E ＝-0.1263V ，PbSO 2的活度积K sp ＝1.66×10-8，试求

?Pb

,PbSO

/SO 44

=Θ

=

E （答案：–0.3564V ）

解： （1） Pb 2+ (a 1) + 2e → Pb /Pb

Pb m,1r 2Θ

Θ+

-=?zFE G

(2) PbSO 4 → Pb 2+ (a 1) + -

24SO (a 2) sp m,2r ln K RT G -=?Θ

(1) + (2) = (3)： PbSO 4 +2e → Pb + -24SO (a 2) Θ

ΘΘ?+?=?m ,2r m ,1r m ,3r G G G 故 =-Θ

=Pb

,PbSO

/SO 44

2FE /P b

Pb 22Θ

+

-FE sp ln K RT - =Θ=

Pb

,PbSO

/SO 44

E /Pb

Pb 2Θ+

E sp ln 2K

F RT +V 3564.01066.1lg 2

05916

.01263.08-=?+-=-

9．在298.15K 时，浓度为0.1mol ·kg -1或0.01mol ·kg -1的AgNO 3溶液中Ag +离子的平均迁移数为0.467。试计算下列电池在298.15K 时的电动势及电池(2)的液体接界电势。

(1) Ag ｜AgNO 3(0.01mol ·kg －

1，1,±γ＝0.892)‖AgNO 3(0.1mol ·kg －

1，2,±γ＝0.733｜Ag ；

(2) Ag ｜AgNO 3(0.01mol ·kg －

1，±γ＝0.892)｜AgNO 3(0.1mol ·kg －

1，±γ＝0.733｜Ag

（答案：0.054；0.058V ）

解： 对1-1价型的电解质溶液而言：m ± = m i = m ，±=γγi

电池（1） 正极反应：Ag + (a 2) + e → Ag 负极反应：Ag → Ag + (a 1) + e

电池反应：AgNO 3(a 2) ==== AgNO 3(a 1)

V 0541.0892

.001.0733

.01.0lg 05916.0ln ln 12211=???==-

=a a zF RT a a zF RT E 电池（2）为有迁移的浓差电池，对正离子可逆，故用

V 0577.00541.0)467.01(22ln 211,2

,2=?-?===-±±-E t a a F RT t E

?扩 =-=12E E 0.0577 - 0.0541 = 0.0036V

10． 在298.15K 时，测得下列电极反应的V 373.0/Ag

)Ag(NH

2

3=Θ

+E 。

Ag(NH 3)+2 + e ===== Ag + 2NH 3

已知银的V E 79960/Ag Ag .=Θ

+ ，求银氨配离子的不稳定常数。（答案：6.146×10-8） 解：Ag(NH 3)+2 + e ===== Ag + 2NH 3 Θ

Θ+-=?/Ag

)Ag(NH

m,1r 2

3FE G

Ag + +e ===== Ag Θ

Θ+-=?/Ag Ag m,2r FE G

(1) - (2) 得： Ag(NH 3)2+ ===== Ag + + 2NH 3

-1

/Ag

)Ag(NH /Ag

Ag m,2

r m,1r m r mol J 5.41160)373.07996.0(96485)

(2

3?=-?=-=?-?=?Θ

ΘΘ

ΘΘ++

E E

F

G G G

8

m r 10146.615.298314.85.41160exp exp -ΘΘ

?=??? ???-=???

? ???-=RT G K

11

Zn(s)｜ZnCl 2(0.1mol·kg -1)｜Cl 2(101325Pa),Pt

（答案：E +=0.7948V ；E -=1.402V ；2.197V ）

解：设溶液中各离子的活度系数均为1

第一法，现分别计算电极电势： 负极： Zn(s) → Zn 2+(a 1) + 2e

V 7924.01.0lg 02958.07628.0lg 2

05916

.01/Zn

Zn /Zn Zn 22-=+-=+=Θ

+

+a E E 正极： Cl 2 + 2e → 2Cl -

(a 2)

V 3997.12.0lg 05916.03583.1)lg(2

05916

.022/Cl

Cl /Cl Cl 2

2

=-=-=Θ

-

-a E E E = 2

/Cl Cl -E V 1921.2)7924.0(3997.1/Zn Zn 2=--=-+E

第二法，先写出电池反应，然后直接求此电池的电动势：

Zn(s) + Cl 2(p Θ

) ==== Zn 2+(0.1 mol·kg -1) + 2Cl -

(0.2 mol ·kg -1)

V

1921.2]2.01.0lg[2

05916

.0)]7628.0(3583.1[)(lg 05916

.022

Cl Zn -2=?---=-

=+Θa a z

E E

12．某水溶液中约含0.01mol·kg -1 CdSO 2、0.01mol·kg -1 ZnSO 4和0.5 mol·kg -1 H 2SO 4，在此溶液中插入两支铂电极，在极低电流密度下进行电解，同时很好搅拌，已知298.15K 时

V 76280/Zn Zn 2.-=Θ+

E ， V 40260/C d

C 2.-=Θ

+d E ① 试问何种金属将首先在阴极上沉积；② 当另一金属开始沉积时，溶液中先放电的那种金属所剩余的浓度是多少(设浓度等于活度)? （答案：Cd ；6.62×10-15 mol ·kg -1）

解：（１）先计算出各电极在相应浓度的溶液中的电极电势

V 822.001.0lg 02958.07628.0lg 205916

.0222Zn /Zn

Zn /Zn Zn -=+-=+=++

+Θ

m E E V 4618.001.0lg 02958.04026.0lg 2

05916

.0222C /Cd

Cd /Cd Cd -=+-=+=++

+Θ

d m E E 由于镉电极电势较为正，故在阴极上首先析出镉 （２）当锌开始沉积时，镉电极电势与锌电极电势相等，则：

-115C C kg mol 1065.6822.0lg 02958.04026.022??=?-=+--++d d m m

13．设有pH ＝3的硫酸亚铁溶液，试问用空气中的氧(p O2＝21278.25Pa) 能否使Fe 2+氧化成Fe 3+，当酸度增大时，对Fe 2+氧化有利还是不利? 已知

O 2 + 4H + + 4e ==== 2H 2O V

229.12

O /H =Θ

+

E

Fe 3+ + e ==== Fe 2+ V 770.023Fe /Fe =+

+

Θ

E

（答案：可使Fe 2+氧化）

解： 由 ＋) O 2 + 4H + + 4e ==== 2H 2O

－) 4Fe 2+ ==== 4Fe 3+ + 4e

O 2 + 4Fe 2+ + 4H + ===== 4Fe 3+ + 2H 2O

pH 05916.0lg 405916.0lg

05916.0)/(lg 405916

.02

232

23O Fe Fe O 4H 4

Fe 4

Fe --

-=-=Θ

ΘΘ

Θ

+

++++p p

a a E p p a a a E E

反应平衡时Ｅ ＝０，则：

4

Fe Fe O Fe Fe 10

8831.35892.4321.0lg 4105916.077.0229.1pH lg 4105916.0lg

23223?=?=---=

--=+

+++ΘΘ

Θ

Θa a p p p p E a a 所以

在此条件下，Fe 2-能被空气中的氧所氧化成Fe 3+，并随着酸度的增大氧化将越完全。

14．在298.15K 时，原电池Cd|CdCl 2(0.01mol ·kg -1)|AgCl(s),Ag 的电动势为0.7585V ，其标准电动势E Θ

=0.5732V 。试计算此CdCl 2溶液离子的平均活度系数±γ。 （答案：0.514）

解：写出电池反应：

负极 Cd(s) → Cd 2+ + 2e

正极 2AgCl(s) +2e → 2Ag + ＋2Cl -

Cd(s) + 2AgCl(s) ==== 2Ag(s) + 2Cl -

+ Cd 2+

3

332

Cl Cd lg )4lg(lg lg -2±

Θ±ΘΘ--=-=-

=+γzF

RT m zF RT E a zF RT E a a zF

RT E E

即 5143.0lg 2

3

05916.0)01.04lg(205916.05732.07585.03=??-?-=±±γγ

15． 在291K 时，m 2/m 1=10的条件下对下列电池的电动势进行测定,得出平均值为0.029V 。试根据这些数据确定溶液中的亚汞离子是Hg 22+形态，还是Hg +形态存在。 （答案：Hg 22+）

解：设亚汞离子为z 个Hg +聚合形式存在，则电极和电池反应为：

负极 z Hg(l) === +

z z Hg (m 1) + z e 正极 +z z Hg (m 2) + z e ==== z Hg(l)

+z z Hg (m 2) ==== +

z z Hg (m 1)

20621.210ln 96485

029.0291

314.8ln ln 121

2

≈=??==

?=

m m EF RT z m m zF RT E ∴溶液中亚汞离子应是+

22Hg 形态存在。

16．已知电池Pt,H 2 (p Θ

)|HCl(1mol·kg -1,±γ= 0.809) |AgCl(s),Ag(s)的电动势与温度的关系为：

E /V = 0.160235 +1.0023?10-3T -2.541?10-6T 2，试求298.15K 下,当z =1时电池反应△C

p

（答案：–146.13 J ·mol -1·K -1）

解： 由 p

T E zFT zEF H ???

????+-=?m r 得： )

160235.01054.2()1054.22100023.1160235.0100023.11054.2(26263326m r +?-=??-?+-?-?=?

??

????+-=?-----T F T T T T F T E zFT zEF H p

Hg(l)

硝酸亚汞(m 1) HNO 3(0.01mol·kg -1

) 硝酸亚汞(m 2)

HNO 3(0.1mol·kg -1)

Hg(l)

而p

p T H C ???

?????=?m r ，所以， -1-166K mol J 13.1469648515.2981008.51008.5??-=???-=?-=?--TF C p

17． 已知298.15K 下，① Pt,H 2(p Θ

)｜H 2SO 4(7mol·kg -1)｜Hg 2SO 4(s)，Hg(l)的E 1＝0.5655V ，

Θ1E ＝0.61515V ；② Pt, H 2(p Θ) ｜H 2SO 4(7mol·

kg -1)｜PbSO 4(s)，PbO 2(s)的E 2＝1.750V ，Θ

2

E ＝1.68488 V 。试求此溶液中水的活度? （答案：0.2999） 解：电池（１）的反应： 负极 H 2(p Θ

) → 2H + + 2e

正极 Hg 2SO 4(s) + 2e →2Hg(l)+-

24SO

电池 H 2(p Θ

) + Hg 2SO 4(s) ==== 2Hg(l) + H 2SO 4

42242SO H 1

H SO H 1

1ln )

/(ln a zF RT E p p a zF RT E E -=-=Θ

ΘΘ

则：

11SO H 42ln E E a zF

RT

-=Θ 电池（2）的反应 负极 H 2 (p Θ

) → 2H + + 2e

正极 PbO 2(s) + 2e + H 2SO 4 +2H + → PbSO 4(s) +2H 2O 电池 H 2 + PbO 2(s) + H 2SO 4 ==== PbSO 4(s) +2H 2O

2

1122SO H 2SO H 22SO H H 222O

2H O 2H 4242O 2

H 4

22O 2H ln ln ln ln )/(ln

a zF

RT E E E a zF RT a zF RT E a a zF RT E a p p a zF RT E E --+=-+

=-=-=ΘΘΘΘ

ΘΘ

5476.02999.015.298314.8)750.15655.061515.068488.1(964852exp )(exp O H 21122

2O 2H ==??

? ???--+??=???

? ??--+=ΘΘa RT E E E E zF a

18．在298.15K 下，10mol ·kg -1和6mol ·kg -1的HCl 水溶液中HCl 的分压分别为560Pa 和18.7 Pa ，试求下列两电池的电动势差值。 （答案：ΔE = 0.0873V ）

① Pt, H 2(p Θ

)｜HCl(10mol ·kg -1)｜Cl 2(p Θ

)，Pt;

② ②Pt, H 2(p Θ

)｜HCl(6mol ·kg -1)｜Cl 2(p Θ

)，Pt

解： 电池反应为

负极 H 2(p Θ

) → H + (10mol ·kg -1)+e

正极 Cl 2(p Θ

) + e → Cl -

(10mol ·kg -1)

电池（１）的反应为： H 2(p Θ

) + Cl 2(p Θ

) ==== HCl(a 1)

电池（２）的反应为： H 2(p Θ

) + Cl 2( p Θ

) ==== HCl(a 2)

11Cl H 111ln )

/)(/(ln 22a F RT

E p p p p a

F RT E E -=-

=ΘΘΘΘ

22Cl H ,222ln )

/)(/(ln 22a F RT E p p p p a F RT E E -=-

=Θ

ΘΘΘ

由亨利定律知 p 1= ka 1 , p 2= ka 2

V 0873.07

.18560

lg 05916.0ln ln 212

1

1212===

+

-=-=?ΘΘ

p p F RT a a F RT E E E E E

19． 试计算HgO 在298.15K 时的分解压，已知原电池Pt,H 2(p Θ

)｜NaOH(aq)｜HgO(s),Hg(l)

的ＥΘ

＝0.9265V ，△f Θ

m H ［H 2O(l)］＝-285.83kJ·mol -1，H 2O(l)、O 2及H 2的K 15.289,m Θ

S 值分

别为69.948Ｊ·mol -1，K -1，205.0J ·mol -1，K -1、130.58J ·mol -1·K -1（答案：3.47×10-16 Pa ）

解： 电极反应：负极 H 2(p Θ

) + 2OH -

→ H 2O + 2e

正极 HgO + H 2O +2e → Hg(l) +OH -

电池反应： H 2(p Θ

) + HgO ==== Hg(l) + H 2O(l) （1） H 2O 的生成反应： H 2(p Θ

) + O 2(p Θ

) ==== H 2O(l) （2）

（1）－（2）得： HgO(s) ==== Hg(l) + O 2(p Θ

) （3）

-1m,1r mol J 7.17878964859265.02?-=??-=-=?ΘΘ

F zE

G -12m f m,2r mol J 285830]O(l)[

H ?-=?=?ΘΘH H

-1

-12m,2m,2m,m,2r K

mol J 13.1630.2055.058.130948.69(g)]

O [0.5-(g)H [-O (l)]H [??-=?--=?=?Θ

ΘΘΘS S S S

-1m,2r m,2r m,2r mol J 19.237192)13.163(15.298)285830(?-=-?--=?-?=?ΘΘΘS T H G -1m,2r m,1r m,3r mol J 48.58405)19.237192()7.17878(?=---=?-?=?ΘΘΘG G G -1m,2r m,1r m,3r mol J 48.58405)19.237192()7.17878(?=---=?-?=?ΘΘΘG G G

???

? ???-==

Θ

Θ

Θ

RT G p

p K

p m,3r O 3

,exp 2

Pa 104688.315.298314.848.584052exp 1013252exp 16m,3r O 2

-Θ

Θ?=??? ????-?=???

? ???-=∴RT G p p

20．在298.15K 时，OH -／Ag 2O ，Ag 和O 2／OH -

，Pt 两电极的标准还原电势分别为0.342

和0.401V ，设Θ

?m f H ［Ag 2O(s)］＝-30.56kJ·mol -1，且不随温度而变。求Ag 2O 在大气中的

分解温度(大气中p O 2＝21278.25 Pa) （答案：229.8K ）

解： 将Ag 2O 的分解反应设计成原电池：－）Pt,O 2(p O 2)｜OH -

｜Ag 2O,Ag(+

负极反应： 2OH -

→ O 2(g, p O 2) + H 2O(l) +2e

正极反应： Ag 2O(s) +2e + H 2O(l) → 2Ag(s) + 2OH -

电池反应： Ag 2O(s) ==== 2Ag(s) + O 2(g, p O 2) E Θ

= 0.342 -0.401 = -0.059V

ΘΘΘ

ΘΘ

Θ

==?-=-=?p

p RT F zE K K

RT F zE G p

p

2

O m

r ln 21ln ln

因为△f Θ

m H ［Ag 2O(s)］=Θ

?-m r H 不随温度而变，就意味着△C p = 0，所以有：

()

1

12,1,m

r 212m

r 1

,2,1ln ln 11ln

-Θ

ΘΘ

Θ

Θ

Θ??????+-??=????? ??-?-=T K K H R T T T R H K

K p p p p 在298.15K 下，有：

5930.415

.298314.896485)059.0(2ln 1

,-=??-?==ΘΘRT F zE K

p

空气中氧的分压为21278.25Pa ，若在某温度T 下Ag 2O 能在空气中开始分解，其分解压

应为21278.25Pa ，故：

7803.0101325

25

.21278ln 5.0ln 21ln 2O 2,-=?==

ΘΘp p K p 所以：()158.49℃K 64.43115.29815930.47803.030560314

.81

2==??

????+

-?=-T

21．已知电池Pt, H 2(p Θ

)｜HCl(m )｜Hg 2Cl 2(s),Hg(l)在298.15K 时，当m 1＝10mol·kg -1，E 1＝

0.0302V ，当m 2＝0.1009mol·kg -1，E 2＝0.3989V ，而且HCl(m 1)溶液上方HCl(g)的平衡分压为487.98Pa ，试计算298.15K 时HCl(m 2)溶液上方HCl(g)的平衡分压? （答案：2.85×10-4 Pa ） 解：(1) 写出电池反应

负极反应： H 2(p Θ

) -2e →2H +(a H +)

正极反应： Hg 2Cl 2 +2e →2Hg(l) + 2Cl -

(a Cl -)

电池反应： Hg 2Cl 2 + H 2(p Θ

) → 2Hg(l) + 2HCl (2) 对于m 1电池有：2

HCl,111lg 205916.0a E E -

=Θ

对于m 2电池有：2

HCl,222lg 2

05916.0a E E -

=Θ

ΘΘ=21E

E ，HCl,2

HCl,112lg

05916.0a a E E ?=-

75.17070702323.605916.00302

.03989.005916.0lg HCl,2

HCl,112HCl,2

HCl,1=?=-=-=

a a E E a a

根据亨利定律p HCl = k h ·a HCl 可得： H C l ,2

H C l ,2H C l ,1H C l ,2H C l ,198

.487p p p a a == 故 Pa 108586.275

.170707098

.4874HCl,2-?==p

2018年人教版化学必修二原电池知识点与经典练习

化学能与电能的转化—原电池专题 1、概念：把化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。 2、原电池的工作原理：通过氧化还原反应（有电子的转移）把化学能转变为电能。 3、构成原电池的条件：（1）电极为导体且活泼性不同；（2）两个电极接触（导线连接或直接接触）；（3）两个相互连接的电极插入电解质溶液构成闭合回路。 【例题分析】 例1、在如图所示的8个装置中，属于原电池的是（） A．①④ B．③④⑤C．④⑧D．②④⑥⑦ 4、电极名称及发生的反应： 负极：较活泼的金属作负极，负极发生氧化反应， 电极反应式：较活泼金属－ne－＝金属阳离子 负极现象：负极溶解，负极质量减少。 正极：较不活泼的金属或石墨作正极，正极发生还原反应， 电极反应式：溶液中阳离子＋ne－＝单质 正极的现象：一般有气体放出或正极质量增加。 5、原电池正负极的判断方法： ①依据原电池两极的材料： 较活泼的金属作负极（K、Ca、Na太活泼，不能作电极）； 较不活泼金属或可导电非金属（石墨）、氧化物（MnO2）等作正极。 ②根据电流方向或电子流向：（外电路）的电流由正极流向负极；电子则由负极经外电路 流向原电池的正极。 ③根据内电路离子的迁移方向：阳离子流向原电池正极，阴离子流向原电池负极。 ④根据原电池中的反应类型： 负极：失电子，发生氧化反应，现象通常是电极本身消耗，质量减小。 正极：得电子，发生还原反应，现象是常伴随金属的析出或H2的放出。 6、原电池电极反应的书写方法： （i）原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应，负极反应是氧化反应，正极反应是还原反应。因此书写电极反应的方法归纳如下： ①写出总反应方程式。②把总反应根据电子得失情况，分成氧化反应、还原反应。 ③氧化反应在负极发生，还原反应在正极发生，反应物和生成物对号入座，注意酸碱 介质和水等参与反应。 （ii）原电池的总反应式一般把正极和负极反应式相加而得。

高二化学原电池知识点总结

原电池知识点归纳小结 一、原电池 1、原电池的形成条件 原电池的工作原理原电池反应属于放热的氧化还原反应，但区别于一般的氧化还原反应的是,电子转移 不是通过氧化剂和还原剂之间的有效碰撞完成的,而是还原剂在负极上失电子发生氧化反应，电子通过外电 路输送到正极上，氧化剂在正极上得电子发生还原反应，从而完成还原剂和氧化剂之间电子的转移。两极 之间溶液中离子的定向移动和外部导线中电子的定向移动构成了闭合回路,使两个电极反应不断进行，发生 有序的电子转移过程,产生电流,实现化学能向电能的转化。 从化学反应角度看，原电池的原理是氧化还原反应中的还原剂失去的电子经导线传递给氧化剂,使氧化还 原反应分别在两个电极上进行。 ?原电池的构成条件有三个: （1)电极材料由两种金属活动性不同的金属或由金属与其他导电的材料（非金属或某些氧化物等)组成。(２)两电极必须浸泡在电解质溶液中。 （3)两电极之间有导线连接,形成闭合回路。 只要具备以上三个条件就可构成原电池。而化学电源因为要求可以提供持续而稳定的电流，所以除了必须具备原电池的三个构成条件之外,还要求有自发进行的氧化还原反应。也就是说，化学电源必须是原电池, 但原电池不一定都能做化学电池。 (4）形成前提:总反应为自发的氧化还原反应 ?电极的构成： a.活泼性不同的金属—锌铜原电池，锌作负极,铜作正极； ｂ.金属和非金属(非金属必须能导电)—锌锰干电池,锌作负极，石墨作正极； ｃ.金属与化合物—铅蓄电池，铅板作负极,二氧化铅作正极;d.惰性电极—氢氧燃料电池,电极均为铂。 ?电解液的选择：电解液一般要能与负极材料发生自发的氧化还原反应。 ?原电池正负极判断:负极发生氧化反应，失去电子;正极发生还原反应,得到电子。 电子由负极流向正极，电流由正极流向负极。溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极 2、电极反应方程式的书写 正确书写电极反应式 (１)列出正、负电极上的反应物质,在等式的两边分别写出反应物和生成物。 (２）标明电子的得失。(3)使质量守恒。 电极反应式书写时注意： ①负极反应生成物的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存,则该电解质溶液中的阴离子应该写入负极反应式; ②若正极上的反应物质是O2,且电解质溶液为中性或碱性,则H2O必须写入正极反应式，且生成物为OＨ-;若电解液为酸性，则H＋必须写入反应式中，生成物为H２O。 ③电极反应式的书写必须遵循离子方程式的书写要求。 （4）正负极反应式相加得到电池反应的总的化学方程式。若能写出总反应式,可以减去较易写出的电极反应式，从而写出较难书写的电极方程式。注意相加减时电子得失数目要相等。 负极:活泼金属失电子,看阳离子能否在电解液中大量存在。如果金属阳离子不能与电解液中的离子共存,则进行进一步的反应。例:甲烷燃料电池中，电解液为KOH，负极甲烷失8个电子生成CＯ2和Ｈ２O,但ＣＯ2不能与OH-共存,要进一步反应生成碳酸根。

原电池正负极的判断依据汇总

1．据组成原电池的两极材料判断 一般情况下，较活泼的金属为负极，较不活泼的金属为正极。 例如：锌、铜和稀H 2SO 4 构成的原电池中，由于锌比铜活泼，所以锌为负极，铜为正 极。但是，要特别注意电解质溶液对正负极的影响。如： 镁、铝和稀H 2SO 4 形成的原电池：由于镁和铝在稀H 2 SO 4 中镁失电子能力要强，所以 镁为负极，铝为正极。而在镁、铝和稀H 2SO 4 、NaOH溶液形成的原电池：由于电解质溶液 为NaOH溶液，铝要溶解而镁不溶解，所以铝为负极，镁为正极。 2．据电流方向或电子流动方向判断 电流是由正极流向负极，电子是由负极流向正极。 3．据电解质溶液里离子的定向移动方向判断 在原电池的电解质溶液里，阳离子移向的极是正极，阴离子移向的极是负极。 4．据两极发生的反应判断 原电池的负极总是失去电子发生氧化反应，正极总是得到电子发生还原反应。 5．根据电极产生的现象判断 （1）据电极质量的变化判断 原电池工作一段时间后，若某电极的质量增加，说明溶液中的金属阳离子在该电极上放电，该电极活泼性较弱为正极。反之，若某电极的质量减小，说明该极金属溶解，该电极活泼性较强为负极。例如： （2 原电池工作时，若某电极上有气泡产生，是因为该电极上有H 2 析出，说明该极为正极，活泼性较弱。 （3）据电极附近pH的变化判断 析氢或吸氧的电极反应发生后，均能使该电极附近电解质溶液的pH增大，若某电极附近溶液的pH增大了，说明该电极活泼性较弱为正极。

6．据原电池反应方程式判断 原电池反应均为可自发进行的氧化还原反应。在原电池反应方程式中，先判断出氧化剂和还原剂，则总是还原剂（氧化剂）失（得）电子为负（正）极。例如：某原电池总反应式为：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，从离子方程式中我们可以看出铜失去电子被氧化成为正二价的铜离子，所以铜为负极。 7．据与原电池相连的用电器判断 与原电池相连的不同的用电器，会产生不同的现象，根据用电器所产生的现象可判断原电池的正负极。 （1）若连有电流表，则可根据电流表指针的偏转方向判断原电池的正负极.（2）若连接电解池，则可根据电解池两极上固体质量的变化、气体的产生、附近溶液颜色的变化、溶液中有色带电粒子的移动趋势等判断原电池的正负极。

常见原电池方程式

1．电化腐蚀：发生原电池反应，有电流产生 （1）吸氧腐蚀 负极：Fe－2e-==Fe2+ 正极：O2+4e-+2H2O==4OH- 总式：2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)32Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O （2）析氢腐蚀：CO 2+H2O H2CO3H++HCO3- 负极：Fe －2e-==Fe2+ 正极：2H+ + 2e-==H2↑ 总式：Fe + 2CO2 + 2H2O = Fe(HCO3)2 + H2↑ Fe(HCO3)2水解、空气氧化、风吹日晒得Fe2O3。 常见原电池 (1)一次电池 ①碱性锌锰电池 构成:负极是锌,正极是MnO2,正极是KOH 工作原理:负极Zn+2OH—－2e－=Zn(OH)2；正极:2MnO2+2H2O+2e－=2MnOOH+2OH－ 总反应式:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 特点:比能量较高,储存时间较长,可适用于大电流和连续放电。 ②钮扣式电池(银锌电池) 锌银电池的负极是Zn，正极是Ag20，电解质是KOH，总反应方程式：Zn+Ag20=2Ag+ZnO 特点：此种电池比能量大，电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电。 ③锂电池 锂电池用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOC12)中组成。 锂电池的主要反应为：负极：8Li－8e—＝8Li+；正极：3SOC12+8e—＝SO32－+2S+6Cl— 总反应式为：8Li+3SOC12=6LiCl+Li2SO3+2S 特点：锂电池是一种高能电池，质量轻、电压稳定、工作效率高和贮存寿命长的优点。 (2)二次电池 ①铅蓄电池:

物理化学试卷(手动组卷)第9章可逆电池选择

题目部分，(卷面共有25题,47.0分,各大题标有题量和总分) 一、选择(25小题,共47.0分) 1．(2分)电极 Tl 3+,Tl +/Pt 的电势为φ1$ ＝1.250 V,电极 Tl +/Tl 的电势 φ2$＝-0.336 V 则电极 Tl 3+/Tl 的电势 φ3$为: ( ) A 、 0.305 V B 、 0.721 V C 、 0.914 V D 、 1.568 V 2．(2分)以下关于玻璃电极的说法正确的是: ( ) A 、 玻璃电极是一种不可逆电极 B 、 玻璃电极的工作原理是根据膜内外溶液中被测离子的交换 C 、 玻璃电极易受溶液中存在的氧化剂、还原剂的干扰 D 、 玻璃电极是离子选择性电极的一种 3．(2分)反应 Cu 2+(a 1)─→Cu 2+(a 2), 已知 a 1>a 2, 可构成两种电池 (1) Cu(s)│Cu 2+(a 2)‖Cu 2+(a 1)│Cu(s) (2) Pt │Cu 2+(a 2),Cu +(a ＇)‖Cu 2+(a 1),Cu +(a ＇)│Pt 这两个电池电动势 E 1与E 2的关系为： ( ) A 、 E 1＝E 2 B 、 E 1＝2 E 2 C 、 E 1＝ 1 2 E 2 D 、 无法比较 4．(2分)298 K 时,在下列电池的右边溶液中加入 0.01 mol ·kg -1的 Na 2S 溶液, 则电池的电动势将： ( ) Pt │H 2(p ?)│H +(a =1)‖CuSO 4(0.01 mol ·kg -1)│Cu(s) A 、 升高 B 、 下降 C 、 不变 D 、 无法判断 5．(1分)已知 φ? (Zn 2+,Zn)＝－0.763 V, 则下列电池反应的电动势为：Zn(s)＋2 H +(a =1)＝Zn 2+(a =1)＋H 2(p ?) ( ) A 、 -0.763 V B 、 0.763 V C 、 0 V D 、 无法确定 6．(2分)已知 φ? (Cl 2/Cl -)＝1.36 V, φ? (Br 2/Br -)＝1.07 V, φ? (I 2/I -)＝0.54 V, φ? (Fe 3+/Fe 2+)＝0.77 V 。请判断在相同温度和标准态下说法正确的是： ( ) A 、 只有 I - 能被 Fe 3+ 所氧化 B 、 Br - 和Cl - 都能被 Fe 3+ 所氧化 C 、 卤离子都能被 Fe 3+ 所氧化 D 、 卤离子都不能被 Fe 3+ 所氧化 7．(2分)298 K 时,已知 φ? (Fe 3+,Fe 2+)＝0.77 V, φ? (Sn 4+,Sn 2+)＝0.15 V, 当这两个电极组成自发电池时, E ?为： ( ) A 、 1.39 V B 、 0.62 V C 、 0.92 V D 、 1.07 V 8．(2分)在 298 K 时，浓度为 0.1 mol ·kg -1和 0.01 mol ·kg -1 HCl 溶液的液接电势为E J (1)，浓度为 0.1 mol ·kg -1和 0.01 mol ·kg -1 KCl 溶液的液接电势 E J (2) 则： ( ) A 、 E J (1) = E J (2) B 、 E J (1) > E J (2)

常见的11种类型原电池教学提纲

11种类型原电池（电极反应及易错点） 离子共存是高中化学中一个高频考点，虽然难度不高，但是每年都会考，同学们应该要注意！应该对比掌握11种原电池原电池电极反应式的书写格式：电极名称（电极材料）：氧化还原反应的半反应（氧化还原类型） 1、铜锌非氧化性强酸溶液的原电池（伏打电池）（电极材料：铜片和锌片，电解质溶液：稀硫酸） （1）氧化还原反应的离子方程式：zn+2h+ = zn2+ + h2↑ （2）电极反应式及其意义 正极（cu）：2h+ +2e-=h2↑（还原反应）；负极（zn）：zn -2e-=zn2+ （氧化反应）。意义：在标准状况下，正极每析出2.24升氢气，负极质量就减小6.5克。 （3）微粒移动方向： ①在外电路：电流由铜片经用电器流向锌片，电子由锌片经用电器流向铜片。 ②在内电路：so（运载电荷）向锌片移动，h+ （参与电极反应）向铜片移动的电子放出氢气。 2、铜锌强碱溶液的原电池（电极材料：铜片和锌片，电解质溶液：氢氧化钠溶液） （1）氧化还原反应的离子方程式：zn +2oh- =zno22- + h2 ↑ （2）电极反应式及其意义 ①正极（cu）：2h+ +2e-=h2↑（还原反应）；修正为：2h2o+2e- =h2 ↑+2oh- ②负极（zn）：zn -2e-=zn2+ （氧化反应）；修正为：zn +4oh--2e-=zno +2h2o 意义：在标准状况下，正极每析出2.24升氢气，负极质量就减小6.5克。 （3）微粒移动方向： ①在外电路：电流由铜片经用电器流向锌片，电子由锌片经用电器流向铜片。 ②在内电路：oh-（参与溶液反应）向锌片移动遇到zn2+发生反应产生zno22- ，na+（运载电荷）向正极移动。 3、铝铜非氧化性强酸溶液的原电池（电极材料：铜和铝；电解质溶液：稀硫酸。） （1）氧化还原反应的离子方程式：2al+6h+ = 2al3+ + 3h2↑ （2）电极反应式及其意义 正极（cu）：6h+ +6e- =3h2↑（还原反应）；负极（al）：2al -6e-=2al3+ （氧化反应）。 意义：在标准状况下，正极每析出6.72升氢气，负极质量就减小5.4克。 （3）微粒移动方向： ①在外电路：电流由铜片经用电器流向铝片，电子由铝片经用电器流向铜片。 ②在内电路：so（运载电荷）向铝片移动，h+ （参与电极反应）向铜片移动得电子放出氢气。 4、铜铝强碱溶液的原电池（电极材料：铜片和铝片，电解质溶液：氢氧化钠溶液） （1）氧化还原反应的离子方程式：2al +2oh- +2h2o=2alo2- + 3h2 ↑ （2）电极反应式及其意义 ①正极（cu）：6h+ +6e-=3h2↑（还原反应）；修正为：6h2o+6e- =3h2 ↑+6oh-

原电池原理正负极电子流向电极反应式综合练习题(附答案)

2020年03月07日原电池原理正负极电子流向电极反应式 综合练习题 学校： ___________ 注意事项：注意事项： 2、请将答案正确填写在答题卡上 第1卷 一、单选题 ( ) ①Zn 质量减少，Cu 质量不变； A D ．①③⑤ 2.化学能与热能、电能等能相互转化.关于化学能与其他能量相互转化的说法正确的是( ) A.图1所示的装置能将化学能转变为电能 B.图2所示的反应为吸热反应

C.中和反应中,反应物的总能量比生成物的总能量低 D.化学反应中能量变化的根本原因是化学键的断裂与生成 3.等质量的两份锌粉a和b，分别加入过量的稀硫酸中，并向a中加入少量铜粉，下图表示产生H2的体积（V）与时间（t）的关系正确的是( ) A. B. C. D. 4.有A、B、C、D四块金属片,进行如下实验 ①A、B用导线相连后,同时插入稀H2SO4中,A极为负极 ②C、D用导线相连后,同时浸入稀H2SO4中,电子由C→导线→D ③A、C相连后,同时浸入稀H2SO4,C极产生大量气泡 ④B、D相连后,同时浸入稀H2SO4中,D极发生氧化反应 则四种金属的活动性顺序为( ) A.A>C>D>B B.B>D>C>A C.C>A>B>D D.A>B>C>D 5.为了抵御海水的侵蚀,往往会在船体上安装大型的锌块,利用原电池反应:2Zn+2H2O+O2 = 2Zn(OH)2。下列说法正确的是( ) A.锌块作为原电池的负极,发生还原反应而被腐蚀

B.海水中的电解质如NaCl起到了导电的作用 C.正极的电极反应式为:Zn-2e-=Zn2+ D.实际应用中,需用锌块覆满船体,完全隔绝海水以防止钢铁被腐蚀 6.下列关于原电池的说法中,错误的是( ) A.原电池是一种将化学能直接转化为电能的装置 B.原电池中,正极发生氧化反应 C.原电池的电子从负极经导线流向正极 D.原电池的负极材料一般比正极活泼 7.下列装置中,电解质溶液均为稀硫酸,其中不能构成原电池的是( ) A. B. C. D. 8.一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是( ) A．反应CH4＋H2O3H2＋CO,每消耗1molCH4转移12mol 电子B．电极A上H2参与的电极反应为：H2＋2OH－－2e－=2H2O CO向电极B移动 C．电池工作时，2- 3 CO D．电极B上发生的电极反应为：O2＋2CO2＋4e－=22- 3 9.下列各个装置中能构成原电池的是（）

物理化学第9章可逆电池

第九章可逆电池 本章用化学热力学得观点讨论电极反应得可逆行为.原电池就是将化学能转变为电能得装置，两个电极与电解质溶液就是电池最重要得组成部分。电极电势就是本章主要概念之一,它就是相对于标准氢电极而言得电势,就是一种相对值，即把一个电极与标准氢电极组成一个已消除了液接电势得原电池，其电动势就就是给定电极得标准电极电势.对于一个可逆化学电池,电极两极间得电势差称电池得电动势,可用电池反应得能斯特方程计算.因为电池电动势与热力学量之间密切相关,所以本章内容就是围绕电动势而展开。 一、基本内容 (一) =－zFE 式中为电池反应得摩尔吉布斯自由能变；z就是电池反应得电子得物质得量；E 为电池得电动势。此式运用于等温等压得可逆过程,所以Ｅ为可逆电池得电动势。此式表明,在可逆电池中，化学反应得化学能(）全部转变成了电能ｚＦＥ。该式将化学反应得性质与电池得性质联系起来，就是电化学得基本公式之一。若参与电池反应得所有物质均处于各自得标准态，则上式成为 =-zFE＄ 其中E＄称为电池得标准电动势,对于指定得电池,E＄只就是温度得函数. （二）电池反应得能斯特公式 若电池反应为aA＋bＢ=gＧ+hH E=E＄—㏑ 此式表明，电池得电动势取决于参加反应得各物质得状态,它对如何改变电池电动势具有指导得意义,计算时首先要正确写出电池反应式。 （三)电极反应得能斯特公式 若电极反应为aA+bB+ｚe-=ｇＧ+ｈH Ｅ=E —㏑ 式中E与Ｅ 分别为该电极得电极电势与标准电极电势。此式表明,一个电极得电势取决于参与电极还原得各物质得状态。计算得关键就是要正确写出电极上得还

原反应. （四）Ｅ=，E = 式中E与E＄分别为可逆电池得电动势与标准电动势;(）与(）分别为正极与负极得电极电势（标准电极电势）. (五）标准电动势E＄与标准平衡常数K＄得关系 （六）电池反应得熵变就是与电池电动势得温度系数关系 （七）电池反应得焓变与电池电动势E与电池电动势得温度系数得关系 (八）可逆电池得反应热效应QＲ与电池电动势得温度系数得关系 (九) 液接电势E1得计算公式 E1=㏑［（a±)负/(a±)正] 式中z+,z－代表正、负离子得价数,t+与ｔ—分别代表在液-液界面处正、负离子得迁移数,一般认为就是两溶液中迁移数得平均值,即 ｔ+=1/２(t+,负+ t＋，正） ｔ －＝1/2（ｔ －,负 ＋ｔ-，正) （十）膜电势E m计算公式 式中E m就是离子B得膜电势;zＢ就是离子Ｂ得价数；ａＢ,左与a B，右分别为膜左右 两侧离子B得活度。此式表明，E ｍ 取决于透过性离子在两侧溶液中得活度差异，活度差异越大，︱E m︱越大。 二、重点与难点 1、电化学主要研究电能与化学能之间得相互转化及转化过程中得有关规律。必须将电池表示式与电池反应“互译”，即将化学反应与电池反应相关联，尤其就是将已知化学反应,设计成电池表示式，读者往往难以入手，这里除了熟悉几类典型得电极反应外,还需善于分析反应中有关元素在反应前后氧化态有无变化。

常见原电池方程式归纳

常见原电池方程式归纳 1．Cu─H2SO4─Zn原电池 负极：Zn—2e—=Zn2+ 正极：2H++2e—=H2↑总反应式：Zn+2H+=Zn2++H2↑2. Fe─CuSO4─Cu原电池 负极：Fe—2e—=Fe2+ 正极：Cu2++2e—=Cu总反应式：Fe+ Cu2+= Fe2++Cu 3．Cu─FeCl3─C原电池 负极：Cu—2e—=Cu2+ 正极：2Fe3++2e—=2Fe2+总反应式：2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+ 4．Fe─FeCl3─Cu原电池 负极：Fe—2e—=Fe2+ 正极：2Fe3++2e—=2Fe2+总反应式：2Fe3++Fe=3Fe2+ 5．氢氧燃料电池（中性介质） 负极：2H2—4e—=4H+ 正极：O2+2H2O+4e—=4OH—总反应式：2H2 + O2 = 2H2O 6．氢氧燃料电池（H2SO4做电解质） 负极：2H2—4e—=4H+ 正极：O2+4e—+4H+=2H2O总反应式：2H2+O2 = 2H2O 7．氢氧燃料电池（KOH做电解质） 负极：2H2—4 e—+4OH—=4H2O 正极：O2 + 2H2O + 4e—= 4OH— 总反应式：2H2 + O2 == 2H2O 8．铅蓄电池（放电） 负极(Pb) ：Pb—2 e—+ SO42- = PbSO4 正极(PbO2) ：PbO2+2e—+SO42—+4H+ = PbSO4 + 2H2O 总反应式：Pb+PbO2+4H++ 2SO42- == 2PbSO4 + 2H2O 9．Al─NaOH─Mg原电池 负极：2Al—6e—+ 8OH—= 2AlO2—+ 4H2O 正极：6H2O + 6e—= 3H2↑+ 6OH— 总反应离子方程式：2Al+2OH—+2H2O==2AlO2—+ 3H2↑ 10．Al─浓HNO3─Cu原电池 负极：Cu—2e—= Cu2+ 正极：4H++2e—+2NO3—=2NO2↑+2H2O 总反应式：Cu+4H++2NO3—= Cu2++2NO2↑+2H2O 11．CH4燃料电池(KOH做电解质) 负极：CH4—8e—+10OH—= CO32—+ 7H2O 正极：O2 + 2H2O + 4e—= 4OH— 总反应式：CH4 + 2O2 + 2OH- == CO32- + 3H2O 12. CH3OH燃料电池（KOH做电解质） 负极：CH3OH—6e—+ 8OH—= CO32—+ 6H2O 正极：O2 + 4e—+ 2H2O = 4OH— 总反应式：2CH3OH + 3O2 + 4OH—== 2CO32—+ 6H2O

第九章 可逆原电池

第六章 可逆原电池 习 题 1．写出下列原电池中各电极反应、电池反应及E 的计算公式。 ① Cu(s)|)(Cu ||)(SO |)s (PbSO Pb(s),2-24 Cu 2SO -244++ a a ② Pt,H 2(101325Pa)｜KOH(a )｜O 2(101325Pa),Pt ③ Sb(s)),s (O Sb |)aq (H |)(H Pt,32H 22+p ④ Ag(s)AgCl(s),|)(Cl ||)(I |)s (AgI Ag(s),Cl I --- -a a 解：(1) 负极 Pb(s)+- 24SO (a - 24 SO ) → PbSO 4(s)+2e 正极 Cu 2+(+2Cu a ) + 2e → Cu(s) 电池反应 Pb(s)+SO 4(a -24 SO ) + Cu 2+ (a Cu 2+) ==== PbSO 4(s)+Cu(s) +=+=+=- =ΘΘ24 24 Cu SO Cu SO ln 21ln 2a a F RT E a a F RT E E (2) 负极 H 2( p Θ ) -2e → 2H + (a H +) 正极 O 2( p Θ ) + H 2O +2e → 2OH - (a OH -) 电池反应 H 2(p Θ ) + O 2(p Θ ) → H 2O(l) ΘΘΘ Θ =+=-=E p p p F RT E a a F RT E E 3H 2 O H 2O ) (ln 21ln 22222 (3) 负极 3H 2(p H 2) - 6e → 6H +(aq) 正极 Sb 2O 3(s) + 6e + 6H +(aq) → 2Sb(s) +3H 2O(l) 电池反应 Sb 2O 3 +3H 2 (p H 2) → 2Sb(s) + 3H 2O(l) ΘΘ Θ +=-=p p F RT E a F RT E E 22 H 3H ln 21ln 6 (4) 负极 Ag(s) + I - (a I -) → AgI(s) + e 正极 AgCl(s) + e → Ag(s) + Cl - (a Cl -) 电池反应 Agl(s) + I -(a I -) → Ag(s) + Cl - (a Cl -)

人教版高中化学必修2-2.2典型例题：如何确定原电池的正负极

如何确定原电池的正负极 原电池是电化学部分的重点和难点，判断原电池正负极是分析一个原电池反应的基础，两个活动性不同的金属电极，哪种金属作负极，不仅与金属的活泼性有关，还与电解质溶液的酸碱性、电解质的强氧化性等性质有关。 一、正负极由金属本身的活动性决定 例1：关于如图所示装置的叙述，正确的是 A．铜是阳极，铜片上有气泡产生 B．铜片质量逐渐减少 C．电流从锌片经导线流向铜片 D．氢离子在铜片表面被还原 解析：图示装置组成的是Zn—Cu原电池，活动性强的金属锌为负极，发生反应：Zn－2e－=Zn2+，铜为正极发生反应：2H++2e－=H2↑，总反应为：Zn+2H+=Zn2++H2↑。原电池工作时，电子由负极(锌)经外电路(导线)流向正极(铜)，电流方向与电子流向相反。 正确答案：D 二、与电解质溶液的氧化性有关 例2：如图所示由浓H2SO4、Zn、Al组成一个原电池，已知Zn、Al过量。试写出可能的电极反应式，并指出正、负极及电极反应类型。 (1)Al片：_____________、_______________。 (可不填满，也可补充，下同) (2)Zn片：_____________、_______________。 解析：浓H2SO4有强氧化性，Al在浓H2SO4中钝化，所以 开始时，活动性相对弱的Zn与浓H2SO4反应：Zn+2H2SO4 =ZnSO4+SO2↑+2H2O，Zn失去的电子经外线路转移到Al片上，H2SO4分子在Al片上得电子变成H2O 和SO2。随着反应的不断进行，浓H2SO4变成稀H2SO4，此时活动性强的Al与稀H2SO4比Zn发生反应：2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑，Al失去的电子经外线路转移至Zn片上，稀H2SO4中的H+在Zn片上得电子变成H2逸出。 参考答案：(1)开始时，正极：2H2SO4+2e－=SO2↑+2H2O+SO42－(还原反应)；后来，负极：2Al－6e－=2Al3++3H2↑(氧化反应)

第九章 可逆电池电动势及其应用

可逆电池电动势及其应用 一、简答题 1.标准电极电势等于电极与周围活度为1的电解质之间的电势差，这种说法对吗？为什么？ 2.为什么要提出标准氢电极？标准氢电极θ?实际上是否为零？当H ＋的活度不等 于1时，2,H H ?+是否仍为零？ 3.在公式m r H ?＝－zEF ＋zFT (E T ??)p 中，当(E T ??)p <0时，测定m r H ?<－zEF ，则m r H ?一部分转变为电功，一部分以热的形式放出。所以在相同的始终态下，化学反应的m r H ?比安排成电池的m r H ?大，这种说法对不对？为什么？ 4.将下列化学反应设计成电池： (1)AgBr(s)→Ag ++Br -； (2) Fe 3++Ag→Fe 2++Ag +； (3) 2Br -+Cl 2(g)→Br 2(l)+2Cl -。 5.将下列反应物设计成电池： (1) Ti ++Sn 4+→Ti 3++Sn 2+； (2) 2Br -+Cl 2→Br 2+2Cl -； (3) AgCl+I -→AgI+Cl -。 6.为什么不能用普通电压表直接测量可逆电池的电动势？ 7.Zn 和Ag 插在HCl 溶液中所构成的原电池是否是可逆电池？为什么？ 8.下列两个反应设计成电池，此两个电池的E θ、电池反应的ΔG θ及K θ是否相同？为什么？（1）H 2(g)+1/2O 2(g)→H 2O(l) （2）2H 2(g)+ O 2(g)→2H 2O(l) 9.已知电池Ag-AgCl(s)|HCl （m=0.01 mol·kg -1）| Cl 2 (g, p )| Pt 在25℃时，E=1.135V ，如果以m=0.10 mol·kg -1代替m=0.01 mol·kg -1的HCl ，电池电动势将改变多少? 10.同一反应，如Cu 2+ + Zn = Cu + Zn 2+，化学反应的热效应和电池反应的热效应是否相同？为什么？ 二、计算题

高中常见原电池电极反应式书写总结

高中常见的原电池电极反应式的书写 书写过程归纳：列物质，标得失（列出电极上的物质变化，根据价态变化标明电子得失）。 选离子，配电荷（根据介质选择合适的离子，配平电荷，使符合电荷守）。 巧用水，配个数（通常介质为水溶液，可选用水配平质量守恒） 一、一次电池（负极氧化反应，正极还原反应） 1、伏打电池：（负极—Zn，正极—Cu，电解液—H2SO4） 负极：Zn–2e－==Zn2+（氧化反应）正极：2H++2e－==H2↑（还原反应） 总反应离子方程式Zn + 2H+ == H2↑+ Zn2+ 2、铁碳电池(析氢腐蚀)：（负极—Fe，正极—C，电解液——酸性) 负极：Fe–2e－==Fe2+（氧化反应）正极：2H++2e－==H2↑（还原反应） 总反应离子方程式Fe+2H+==H2↑+Fe2+ 3、铁碳电池(吸氧腐蚀)：（负极—Fe，正极—C，电解液——中性或碱性) 负极：2Fe–4e－==2Fe2+（氧化反应）正极：O2+2H2O+4e－==4- OH（还原反应）总反应化学方程式：2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 ；2Fe(OH)3==Fe2O3 +3 H2O (铁锈的生成过程) 4.铝镍电池：（负极—Al，正极—Ni，电解液——NaCl溶液) 负极：4Al–12e－==4Al3+（氧化反应）正极：3O2+6H2O+12e－==12- OH（还原反应）总反应化学方程式：4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3 (海洋灯标电池) 5、铝–空气–海水（负极－－铝，正极－－石墨、铂网等能导电的惰性材料，电解液－－海水） 负极：4Al－12e－==4Al3+ （氧化反应）正极：3O2+6H2O+12e－==12OH－（还原反应） 总反应式为：4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3（铂网增大与氧气的接触面）(海洋灯标电池) 6、普通锌锰干电池：(负极——Zn，正极——碳棒，电解液——NH4Cl糊状物) 负极：Zn–2e－==Zn2+（氧化反应）正极：2MnO2+2NH4++2e－==Mn2O3 +2NH3+H2O（还原反应）总反应化学方程式：Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O 7、碱性锌锰干电池：（负极——Zn，正极——碳棒，电解液KOH糊状物） 负极：Zn + 2OH– 2e－== Zn(OH)2（氧化反应）正极：2MnO2 + 2H2O + 2e－==2MnO(OH) +2OH－（还原反应） 总反应化学方程式：Zn +2MnO2 +2H2O == Zn(OH)2 + MnO(OH) 8、银锌电池：(负极——Zn，正极－－Ag2O，电解液NaOH ) 负极：Zn+2OH－–2e－== ZnO+H2O（氧化反应）正极：Ag2O + H2O + 2e－== 2Ag + 2OH－（还原反应）总反应化学方程式：Zn + Ag2O == ZnO + 2Ag 9、镁铝电池：（负极－－Al，正极－－Mg，电解液KOH） 负极(Al)：2Al + 8OH－＋6e－＝2AlO2－+4H2O（氧化反应）正极(Mg）：6H2O + 6e－＝3H2↑+6OH–总反应化学方程式：2Al + 2OH－+ 2H2O ＝2AlO2－+ 3H2↑ 10、一次性锂电池：（负极－－金属锂，正极－－石墨，电解液：LiAlCl4－SOCl2） 负极：8Li －8e－＝8 Li + 正极：3SOCl2＋8e－＝SO32－＋2S＋6Cl－ 总反应化学方程式8Li＋3SOCl2 === Li2SO3 ＋6LiCl ＋2S 二、二次电池（又叫蓄电池或充电电池） 1、铅蓄电池：（负极—Pb 正极—PbO2 电解液—稀硫酸） 放电时：负极：Pb－2e－＋SO42－==PbSO4正极：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42－==PbSO4＋2H2O 总化学方程式Pb＋PbO2 + 2H2SO4==2PbSO4+2H2O 2、镍镉电池（负极－－Cd、正极—NiOOH、电解液: KOH溶液） 放电时负极：Cd－2e—+ 2 OH– == Cd(OH)2 Ni(OH)2+Cd(OH)2 正极：2NiOOH + 2e—+ 2H2O == 2Ni(OH)2+ 2OH– 总化学方程式Cd + 2NiOOH + 2H2O===Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2

主要原电池反应式大全

常见化学电池反应式 1.氢氧燃料电池（酸性电解质）： 负： 正： 总： 2. 氢氧燃料电池（碱性电解质）： 负： 正： 总： 3. 氢氧燃料电池（中性电解质）： 负： 正： 总： 4. 氢氧燃料电池（熔融金属氧化物）：负： 正： 5. 酸性锌锰电池： 负： 正： 总：Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H2 6.碱性锌锰电池： 负： 正： 总：Zn+MnO2+2H2O= Zn (OH)2+Mn(OH)2 7.铅蓄电池： ①放电： 负： 正： 总： ②充电： 阴： 阳： 总： 8. 甲烷燃料电池（碱性电解质）： 负： 正： 总： 8.甲醇燃料电池（酸性电解质）： 负：正： 总： 9.甲醇燃料电池（碱性电解质）： 负： 正： 总： 10.乙醇燃料电池（碱性电解质）: 负： 正： 总： 11.铝—镁—氢氧化钠电池： 负： 正： 总： 12.铝—铜—浓硝酸电池： 负： 正： 总： 13.铝--空气—海水电池： 负： 正： 总： 14.熔融盐燃料电池(CO/CO2 O2(Na2CO3溶液)) 负： 正： 总： 15.锂电池： 负： 正： 总：Li+ MnO2=LiMnO2 16.镍氢电池： 负： 正： 总：H2+2NiO(OH)=2Ni(OH)2 17.银锌电池： 负： 正： 总：Zn+Ag2O+H2O=2Ag+ Zn(OH)2

答案 2.氢氧燃料电池（酸性电解质）： 负：2H2-4e-=4H+ 正：O2+4H++4e-=2H2O 总：2H2+O2=2H2O 3.氢氧燃料电池（碱性电解质）： 负：2H2+4OH--4e-=4H2O 正：O2+2H2O+4e-=4OH- 总：2H2+O2=2H2O 4.氢氧燃料电池（中性电解质）： 负：2H2-4e-=4H+ 正：O2+2H2O+4e-=4OH- 总：2H2+O2=2H2O 5.氢氧燃料电池（熔融金属氧化物）：负：2H2 + 2O2- -4e- =2H2O 正：O2+4e- =2O2- 6.酸性锌锰电池： 负：Zn-2e-=Zn2+ 正：2NH4++2e-=2NH3+H2 总：Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H2 7.碱性锌锰电池： 负：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2 正：MnO2+2H2O+2e-=Mn(OH)2+2OH-总：Zn+MnO2+2H2O= Zn (OH)2+Mn(OH)2 8.铅蓄电池： ③放电： 负：Pb+SO42--2e-=PbSO42- 正：PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO42-+2H2O 总：Pb+PbO2+2H2SO42-=2PbSO4+2H2O ④充电： 阴：PbSO42-+2e-= Pb+SO42 阳：PbSO42-+2H2O-2e-= PbO2+4H++SO42-总：2PbSO4+2H2O= Pb+PbO2+2H2SO42-9.甲烷燃料电池（碱性电解质）： 负：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O 正：2O2+4H2O+8e-=8OH- 总：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O 10.甲醇燃料电池（酸性电解质）： 负：2CH3OH+2H2O=2CO2+12H++12e-正：3O2+12H++12e-=6H2O 总：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O 11.甲醇燃料电池（碱性电解质）： 负：2CH3OH+16OH-=2CO32-+12H2O+12e-正：3O2+6H2O+12e-=12OH- 总：2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O 12.乙醇燃料电池（碱性电解质）: 负：C2H5OH-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O 正：3O2+6H2O+12e-=12OH- 总：C2H5OH+4OH-+3O2=2CO32-+5H2O 13.铝—镁—氢氧化钠电池： 负：2Al+8OH--6e-=2AlO2-+4H2O 正：6H2O+6e-=6OH-+3H2↑ 总：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+ 3H2↑ 14.铝—铜—浓硝酸电池： 负：Cu-2e-=Cu2+ 正：2NO3-+4H++2e-=2NO2↑+2H2O 总：Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2+2H2O 15.铝--空气—海水电池： 负：4Al-12e-=4Al3+ 正：3O2+6H2O+12e-=12OH- 总：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3↓ 16.熔融盐燃料电池： 负：2CO+2CO32—4e-=4CO2 正：O2+2CO2+4e-=2CO32- 总：2CO+ O2=2CO2 17.锂电池： 负：Li-e-=Li+ 正：MnO2+e- +Li+= LiMnO2 总：Li+ MnO2=LiMnO2 18.镍氢电池： 负：H2+2OH--2e-=2H2O 正：2NiO(OH)+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH- 总：H2+2NiO(OH)=2Ni(OH)2 19.银锌电池： 负：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2 正：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH- 总：Zn+Ag2O+H2O=2Ag+ Zn(OH)2

如何书写原电池正负极反应方程式

原电池是高中化学的一个难点，又极易与电解池混淆，尤其是对原电池的电极反应书写学生总是感觉难。因此，老师在复习这部分知识时要善于对知识点和方法进行归纳总结，使学生在理解原电池基本原理的基础上，归纳原电池的基本形式，掌握每一类原电池电极反应的书写方法与技巧，就能有效突破这一难关。 一，正确理解和记忆原电池原理是书写电极反应式的前提。 1、用图象清析原电池的原理。 原电池的基本原理可以用下图清析直观的列示：正负极的判断、正负极发生的反应类型、内电路（电解质溶液中）阴阳离子的移动方向、外电路中电子的流向及电流方向等。 2、用“口诀”归纳记忆原理 显然，要正确理解原电池的基本原理，就要准确把握原电池中“自发进行的氧化还原反应、原电池正负极的确定、外电路电子的流向、内电路（电解质溶液）中阴阳离子的移动方向”等基本要素。为了让学生能理解和记住上述基本要素，我用“口诀”概括上述基本原理，读起来既上口又易记，用起来便得心应手了。“口诀”为：“原电池有反应，正极负极反应定；失升氧是负极，与之对立为正极；外电路有电流，依靠电子负正游；内电路阳离子，移向正极靠电子；阴离子平电荷，移向负极不会错。” 其中“原电池有反应”是指原电池有自发进行的氧化还原反应发生，是将化学能转化为电能的装置；“正极负极反应定”是指原电池正负极的确定要依据所发生的氧化还原反应来定。“失升氧是负极，与之对立为正极”是原电池正负极的正确判断方法，而不能简单的记为“相对活泼的金属为负极，而相对不活泼的金属或非金属为正极”，再给学生例举以下两个原电池让学生加深理解正负极的确定。

“内电路阳离子，移向正极靠电子”意思是正极上有带负电的电子，从而能吸引阳离子向正极移动；其余几句不言而喻，就不再解释了。 二，归纳原电池的基本形式，由浅入深，各个击破电极反应式的书写。 正确书写原电池电极反应式的基本方法和技巧是：首先要正确书写原电池中自发进行的总反应，如果是离子反应的就应该书写离子方程式，然后再将反应拆分为氧化反应即为负极反应，还原反应即为正极反应。如果是较为复杂的电极反应如燃料电池电极反应的书写则一般先写总反应和简单的电极反应，然后用总反应减简单的电极反应就可得到复杂的一极电极反应。 根据考试大纲要求学生会书写电极反应的原电池的基本形式有如下几类： 1、金属与酸（H+）、盐(Mn+)构成的原电池 金属与酸（H+）、盐(Mn+)构成的原电池是最基本的一类原电池，也是学生要重点掌握的一类原电池，这类原电池的实质是负极金属失电子被氧化，正极H+、Mn+得电子被还原，可根据原理直接书写。 2、金属与碱反应的非置换反应类型原电池 这类原电池在中学阶段主要是铝和其它金属或非金属碳在氢氧化钠溶液中形成的原电池，其总反应为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，该电池的实质是负极金属铝失电子被氧化为Al3+，然后是Al3+ + 4OH- = AlO2- +2H2O,因此负极的电极反应应为：2Al + 8OH- -6e- = 2AlO2- +4H2O；而正极是H2O得电子被还原生成H2，故正极反应为：6 H2O+6e- =6 OH-+3 H2↑。 3、金属的吸氧腐蚀类原电池

物理化学第9章可逆电池

第九章 可逆电池 本章用化学热力学的观点讨论电极反应的可逆行为。原电池是将化学能转变为电能的装置，两个电极和电解质溶液是电池最重要的组成部分。电极电势是本章主要概念之一，它是相对于标准氢电极而言的电势，是一种相对值，即把一个电极与标准氢电极组成一个已消除了液接电势的原电池，其电动势就是给定电极的标准电极电势。对于一个可逆化学电池，电极两极间的电势差称电池的电动势，可用电池反应的能斯特方程计算。因为电池电动势与热力学量之间密切相关，所以本章内容是围绕电动势而展开。 一、基本内容 (一) m r G ?=－zFE 式中m r G ?为电池反应的摩尔吉布斯自由能变；z 是电池反应的电子的物质的量；E 为电池的电动势。此式运用于等温等压的可逆过程，所以E 为可逆电池的电动势。此式表明，在可逆电池中，化学反应的化学能（m r G ?）全部转变成了电能z FE 。该式将化学反应的性质与电池的性质联系起来，是电化学的基本公式之一。若参与电池反应的所有物质均处于各自的标准态，则上式成为 θ m r G ?=－zFE $ 其中E $称为电池的标准电动势，对于指定的电池，E $只是温度的函数。 (二) 电池反应的能斯特公式 若电池反应为 aA+bB ＝gG+hH E=E $ -zF RT ㏑b B a A h H g G a a a a ?? 此式表明，电池的电动势取决于参加反应的各物质的状态，它对如何改变电池电动势具有指导的意义，计算时首先要正确写出电池反应式。 (三) 电极反应的能斯特公式 若电极反应为 aA+bB+ze -＝gG+hH E=E $ -zF RT ㏑b B a A h H g G a a a a ??