化学反应和能源MB课件.ppt

1、上午上午2时时16分分145/75上午上午2时时16分分2 一个化学反应一个化学反应aA+bB=yY+zZ进行到极限时，进行到极限时，其其G=0，尽管，尽管，但在一定条件下，但在一定条件下，此时此时系统所处的状态叫做化学平衡状态。系统所处的状态叫做化学平衡状态。 宏观上平衡时其各组宏观上平衡时其各组分的压力或浓度均不分的压力或浓度均不再改变再改变45/75上午上午2时时16分分3处于平衡状态时，处于平衡状态时，bazyppBppAppZppYpQ)()()()(bazyccBccAccZccYcQ)()()()(式中的反应商式中的反应商QP或或Qc为一为一从热力学关系得到从热力学关系得到从实验

2、测得从实验测得实验条件和实际系统均实验条件和实际系统均，二者存在，二者存在。 45/75上午上午2时时16分分4bBaAdDgGCCCCCCCCRTGG/ln00000aA(g) + bB(g) = gG(g) + dD(g) aA(aq) + bB(aq) = gG(aq) + dD(aq) bBaAdDgGppppppppRTGG/ln00000 = G0 + RTlnQP = G0 + RTlnQC45/75上午上午2时时16分分5 G = 0 Q = 常数常数 用用K 表示。表示。 0 = G + RTlnK K 标准平衡常数，简称平衡常数。标准平衡常数，简称平衡常数。RTTGKmr)

3、(lnRTTGKmr303. 2)(lg45/75上午上午2时时16分分6讨讨论论q 平衡常数表达式中不包括固体和纯液体（视为平衡常数表达式中不包括固体和纯液体（视为1）。）。 例：例： CaCO3(S) = CaO(S) + CO2(g)PPKeqCO2H2O = OH + H+ CCCCKHeqOHeq)()(45/75上午上午2时时16分分7321)/)(/()/(223PPPPPPKeqHeqNeqNH例：例： N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g)q 平衡常数表达式与方程式的书写有关。平衡常数表达式与方程式的书写有关。 1/2 N2(g) + 3/2 H2(g) = NH3

4、(g)2/32/12)/()/()/(223PPPPPPKeqHeqNeqNH2NH3(g) = N2(g) + 3H2(g) 131KK221)(KK45/75上午上午2时时16分分8q K 是温度的函数，与分压和浓度的变化无关。是温度的函数，与分压和浓度的变化无关。RTGKTln 当温度变化时当温度变化时可认为不变。可认为不变。 H (298) 0 T K RSRTHRTSTH298298298298)(45/75上午上午2时时16分分9例如：例如：反应反应C(s)+CO2(g)2CO(g)的的K 与与T的关系：的关系： T 773.15 873.15 973.15 1073.15 K 3

5、.2410-3 7.610-2 0.89 6.6 例如：例如：反应反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)的的K 与与T的关系：的关系： T 473.15 573.15 673.15 773.15 K 41.310-2 3.8710-3 1.710-4 1.410-5H (298) 0 T K H (298) 0 T K 45/75上午上午2时时16分分10q K 的大小仅表示的大小仅表示反应进行的程度反应进行的程度， 并不表示反应并不表示反应 速度的快慢。速度的快慢。q R 的取值：的取值：8.314 J/ mol.K 、 0.008314 kJ/ mol.K 。q 应用：应用：定性判断，定

6、量估算。定性判断，定量估算。45/75上午上午2时时16分分11平衡常数首先决定于反应。平衡常数首先决定于反应。1. 不同反应的平衡常数不同；不同反应的平衡常数不同；2. 对同一反应，若方程式的写法不一样，则它的对同一反应，若方程式的写法不一样，则它的 平衡常数表达式不同，平衡常数值也不一样。平衡常数表达式不同，平衡常数值也不一样。 反应方程式中的计量数扩大或缩小几倍，相应反应方程式中的计量数扩大或缩小几倍，相应地它的平衡常数的地它的平衡常数的幂幂也要扩大或缩小几倍。也要扩大或缩小几倍。 如果两个化学方程式如果两个化学方程式相加相加或或相减相减，则它们的平，则它们的平衡常数衡常数相乘相乘或或相

7、除相除。45/75上午上午2时时16分分12(1) H2(g) + 1/2S2(g) = H2S 80. 01K (2) 3H2(g) + SO2(g) = H2S(g) + 2H2O(g)42108 . 1K求求: (3) 4H2(g) + 2SO2(g) = S2(g) + 4H2O(g)?3K (2)2 (1)2 = (3) 式式822420120203108 . 280. 0)108 . 1 ()()(KKK01020322HHH01020322GGG注意注意:例题：例题：45/75上午上午2时时16分分131. 对于确定反应方程式、确定温度的反应：改变各对于确定反应方程式、确定温度的

8、反应：改变各 组分的压力或浓度组分的压力或浓度时，其平时，其平 衡常数不变，但平衡衡常数不变，但平衡 要发生移动。要发生移动。 2. 对于确定反应方程式、确定温度的反应：如果不改对于确定反应方程式、确定温度的反应：如果不改 变反应物或生成物的浓度或压力，仅仅通入变反应物或生成物的浓度或压力，仅仅通入不参与不参与 反应的气体或溶剂反应的气体或溶剂（例如惰气）实验表明，其平衡（例如惰气）实验表明，其平衡 常数不会改变，平衡也不发生移动。常数不会改变，平衡也不发生移动。 3. 温度温度不仅影响着平衡常数，而且还影响化学平衡不仅影响着平衡常数，而且还影响化学平衡 的移动。的移动。 45/75上午上午2

9、时时16分分14可知，由RTGKTlnH (298) 0，反应吸热，反应吸热，T K 平衡向生成物方向移动。平衡向生成物方向移动。反之，降低温度，平衡移动的方向也相反。反之，降低温度，平衡移动的方向也相反。 45/75RSRTHRTSTH298298298298)(上午上午2时时16分分15bBaAdDgGppppppppRTGG/lnbBaAdDgGCCCCCCCCRTGG/lnG = RTlnK + RTlnQKQRT ln Q K G K G 0 逆向逆向 Q = K G = 0 平衡平衡K 只是温度的函数。只是温度的函数。45/75上午上午2时时16分分16 当系统达到平衡后，倘若改变

10、平衡系统的条件当系统达到平衡后，倘若改变平衡系统的条件之一（如温度、压力或浓度等），则平衡便要向之一（如温度、压力或浓度等），则平衡便要向消弱这种改变的方向移动。消弱这种改变的方向移动。 45/75勒夏特列原理勒夏特列原理上午上午2时时16分分17外加例题外加例题 含有含有0.100 mol/L AgNO3，0.100 mol/LFe(NO3)2 和和 0.0100mol/L Fe(NO3)3 的溶液中发生如下反应的溶液中发生如下反应: Fe2+ + Ag+ = Fe3+ + Ag 250C 时时K0 = 2.98 , 求：求：(1) 反应向哪个方向进行反应向哪个方向进行? (2) 平衡时平衡

11、时Fe2+ 、Fe3+的浓度各是多少。的浓度各是多少。 000011 . 01 . 00100. 0)/)(/(/23KCCCCCCQFeAgFeC 反应正向进行。反应正向进行。45/75上午上午2时时16分分18Fe2+ + Ag+ =Fe3+ + Ag 始始: 0.100 0.100 0.0100平衡平衡: 0.100 X 0.100 X 0.0100 + X2)100. 0(0100. 0)/)(/(/23XXCCCCCCKeqFeeqAgeqFe X = 0.013 mol/LLmolCLmolCeqFeeqFe/087. 00130. 0100. 0/0230. 02345/75上午

12、上午2时时16分分191322.0 .462321molkJHNHHNmr 气体混合物处于平衡时，气体混合物处于平衡时，N2生成生成NH3的转化率将的转化率将会发生什么变化？会发生什么变化？(1)压缩混合气体压缩混合气体_;(2)升高温度升高温度_;(3)引入引入H2_;(4)恒压下引入惰性气体恒压下引入惰性气体_;(5)恒容下引入惰性气体恒容下引入惰性气体_;增增 加加减减 少少增增 加加不不 变变减减 少少(4)混合气体混合气体(不包括惰性气体不包括惰性气体)的压力减少了。的压力减少了。(5)体积没变混合气体体积没变混合气体(不包括惰性气体不包括惰性气体)的压力也没变。的压力也没变。外加题

13、外加题45/75上午上午2时时16分分20化学反应化学反应热力学因素热力学因素动力学因素动力学因素常用常用溶液浓度随时间的变化率溶液浓度随时间的变化率来表示反应的速率。来表示反应的速率。 利用化学反应的利用化学反应的反应进度随时间的变化率反应进度随时间的变化率可可以表示反应进行的快慢。以表示反应进行的快慢。 45/75上午上午2时时16分分21ttVntVVvBBBBn45/75上午上午2时时16分分22 这种基于浓度的反应速率，对于这种基于浓度的反应速率，对于任何一个反应，无论选择反应系统任何一个反应，无论选择反应系统中的任何物质来表达反应速率，其中的任何物质来表达反应速率，其反应速率反应速

14、率v都是相同的。都是相同的。 1. 与反应物本身的性质有关。与反应物本身的性质有关。 2. 与反应物浓度、反应时间、温度及反应所经历与反应物浓度、反应时间、温度及反应所经历 的过程，即的过程，即反应历程反应历程有关。有关。 反应究竟按什么途径、经过哪些反应究竟按什么途径、经过哪些步骤，才转化为最终产物。步骤，才转化为最终产物。 45/75上午上午2时时16分分23 分子中旧键的破裂和新键的形成过程，是一个分子中旧键的破裂和新键的形成过程，是一个比较复杂的过程。比较复杂的过程。 真正能弄清反应历程的反应还为数不多。真正能弄清反应历程的反应还为数不多。 定义：定义：一步完成的反应称为元反应。一步完

15、成的反应称为元反应。元反应元反应特点：特点：反应速率与反应物的浓度（以反应物化学反应速率与反应物的浓度（以反应物化学 计量数为指数）的乘积成正比计量数为指数）的乘积成正比（质量作用定律）（质量作用定律）。 基元反应基元反应 由多个基元反应组成的复合反应叫非基元反应。由多个基元反应组成的复合反应叫非基元反应。45/75上午上午2时时16分分24k表示反应物浓度为表示反应物浓度为1molL-1时的反应速率大小。时的反应速率大小。例如：例如：元反应：元反应：C2H5ClC2H4+HCl，反应速率反应速率 kc(C2H5Cl)速率常数速率常数k与平衡常数与平衡常数K的区别。的区别。 45/75上午上午

16、2时时16分分25说明：说明：1. 反应速率是对单向反应而言。反应速率是对单向反应而言。 并且一般指的是正反应，并未涉及逆反应。并且一般指的是正反应，并未涉及逆反应。 2. 对元反应来说，反应级数和参与反应的分子数对元反应来说，反应级数和参与反应的分子数 是一致的。是一致的。 3. 存在零级反应。存在零级反应。 4. 一般的化学方程式所表示的化学反应都不是元反一般的化学方程式所表示的化学反应都不是元反 应，元反应是由实验确定的。应，元反应是由实验确定的。 5. 一个化学反应的速率主要取决于一个化学反应的速率主要取决于最慢最慢的一个元反应，的一个元反应， 所以可用其中最慢一步的元反应的反应速率来

17、表示。所以可用其中最慢一步的元反应的反应速率来表示。 45/75上午上午2时时16分分2632428232224382382282232ISOIOSIIIISOIIOSIOSIOS+)慢慢快快快快基元反应基元反应:复合反应复合反应:实验结果实验结果:)()(282IOSCkC 化学反应速率。化学反应速率。 速率常数。速率常数。例如：例如： 过二硫酸根过二硫酸根45/75上午上午2时时16分分27通式通式aA + bB = gG + dD基元反应基元反应:bBaACkC反应级数：反应级数： a + b非基元反应非基元反应YBXACkC反应级数：反应级数： X + Y 基元反应的反应级数为方程式中

18、反应物前的系数。基元反应的反应级数为方程式中反应物前的系数。 非基元反应的反应级数只能通过实验测定。非基元反应的反应级数只能通过实验测定。45/75上午上午2时时16分分289. 研究基元反应的研究基元反应的意义意义： a：找出控制步骤，从本质上解决速度问题。：找出控制步骤，从本质上解决速度问题。 b：“半衰期半衰期” ：6. k是指反应物浓度都是是指反应物浓度都是 1 mol/L 时的反应速率，与时的反应速率，与 浓度变化无关，是浓度变化无关，是温度的函数温度的函数。7. 对有对有固体和纯液体固体和纯液体参加的反应其浓度归到常数项中。参加的反应其浓度归到常数项中。 2Na + 2H2O =

19、2NaOH + H2 = 此反应的速率与浓度无关此反应的速率与浓度无关零级反应零级反应。8. 只有基元反应才能根据反应方程式写出速率方程式，只有基元反应才能根据反应方程式写出速率方程式， 习惯上称为习惯上称为质量作用定律质量作用定律（速率正比于反应物浓度之积速率正比于反应物浓度之积）。 复合反应的速率方程式需通过实验测定。复合反应的速率方程式需通过实验测定。 给定量的反应物反应了一半所需的时间，给定量的反应物反应了一半所需的时间，记为记为t1/2 。45/75上午上午2时时16分分29外加题外加题当反应当反应 A2 + B2 = 2AB 的速率方程式为：的速率方程式为： 时，此反应（时，此反应

20、（ ）。）。 A. 一定是基元反应一定是基元反应B. 一定是非基元反应一定是非基元反应C. 无法肯定是否是基元反应无法肯定是否是基元反应D. 对对A来说是二级反应来说是二级反应)()(22BCACC45/75上午上午2时时16分分30碰撞理论碰撞理论:有效碰撞：有效碰撞：无效碰撞：无效碰撞：活化分子：活化分子：能够发生有效碰撞的分子。能够发生有效碰撞的分子。活化能：活化能： 活化分子所具有的最低能量与反应物活化分子所具有的最低能量与反应物分子的平均能量之差。分子的平均能量之差。45/75上午上午2时时16分分31过渡态理论过渡态理论:E：反应物分子的平均能量。反应物分子的平均能量。E：生成物分

21、子的平均能量。生成物分子的平均能量。E* ：过渡态（活化态）分子的平均能量。过渡态（活化态）分子的平均能量。Ea(正正) = E* EEa(逆逆) = E* EH = Ea(正正) Ea(逆逆) 过程过程能能量量EEE*过渡态过渡态Ea正正Ea逆逆H 45/75上午上午2时时16分分32外加题外加题 某一反应正反应的活化能为某一反应正反应的活化能为15kJ/mol，其逆反应，其逆反应的活化能是的活化能是_。 A：15kJ/mol B: 15kJ/mol C: 15kJ/mol D: 无法判断无法判断DEEE*过渡态过渡态EaEaH45/75上午上午2时时16分分33分子总数活化分子总数活化分子

22、的百分数 (1) 增大浓度（或气体压力）增大浓度（或气体压力）本质本质: 活化分子百分数没变活化分子百分数没变, 只是活化分子总数增加。只是活化分子总数增加。 (2) 升高温度升高温度 本质本质: 分子总数不变分子总数不变, 但更多的分子成为活化分子。但更多的分子成为活化分子。(3) 降低活化能降低活化能 本质本质: 使更多的低能分子成为活化分子使更多的低能分子成为活化分子 。加快反应速率加快反应速率增加活化增加活化分子总数分子总数本质本质45/75上午上午2时时16分分34 系统中任何具有相同的物理性质和化学性质的部系统中任何具有相同的物理性质和化学性质的部 分叫做相。相与相之间有明确的界面

23、隔开。分叫做相。相与相之间有明确的界面隔开。提高速率的提高速率的本质本质：增大相与相之间的接触面。增大相与相之间的接触面。Arrhenius 公式：公式：RTEaAek/RTEAkalnARTEkalnln45/75上午上午2时时16分分35k 速率常数。速率常数。Ea 反应的活化能。反应的活化能。A 指前因子。指前因子。R 气体常数。气体常数。8.314 J . mol-1. K-1T 绝对温度。绝对温度。给定反应为常数给定反应为常数TklnARTEkalnlnREaAln45/75上午上午2时时16分分36lnk 与与 1/T 是直线关系：是直线关系：1/Tlnk斜率斜率= REaAln=

24、 lnk TTkln45/75上午上午2时时16分分37对阿仑尼乌斯公式的几点讨论：对阿仑尼乌斯公式的几点讨论： 比较公式比较公式ARTEkalnlnRSRTHRTSTHK02980298029802980)(ln 因为因为Ea 为正值，所以为正值，所以T 升高升高 k 增大，化学反应增大，化学反应 速度加快。速度加快。 k 不仅与温度有关，而且与活化能有关。不仅与温度有关，而且与活化能有关。45/75上午上午2时时16分分38温度变化与反应速率变化的关系：温度变化与反应速率变化的关系：对同一反应，当温度由对同一反应，当温度由T1 T2 时：时：12121212)()11(lnTRTTTETT

25、REkkaa当浓度不变时：当浓度不变时：1212kkvv12121212)()11(lnTRTTTETTREkkaaARTEkalnln22ARTEkalnln1112lnvv45/75上午上午2时时16分分39 参与化学反应并改变反应历程和反应速率，参与化学反应并改变反应历程和反应速率，但但，自身的化学组成、质量、性，自身的化学组成、质量、性质在反应前后保持不变，其质在反应前后保持不变，其。使使k增大增大。ARTEkalnlnv kEa(正正) = E* EE*E*E无催化剂无催化剂有催化剂有催化剂45/75上午上午2时时16分分40 能加速反应速率的物质叫正催化剂，一般能加速反应速率的物质

26、叫正催化剂，一般所谓的催化剂都是指正催化剂。所谓的催化剂都是指正催化剂。 根据反应系统，催化反应可分为：根据反应系统，催化反应可分为： 多相催化；单相催化。多相催化；单相催化。 催化剂与反应介质为一均相，反应过程催化剂与反应介质为一均相，反应过程 中形成中间产物后，系统仍为均相。中形成中间产物后，系统仍为均相。催化剂不溶于反应介质，多相催化的催催化剂不溶于反应介质，多相催化的催 化剂多为固相。化剂多为固相。 正催化剂正催化剂45/75上午上午2时时16分分41 多相催化反应的反应介质：多为多相催化反应的反应介质：多为液相或气相液相或气相；反应时反应物分子经过催化剂表面即相界时，通反应时反应物分

27、子经过催化剂表面即相界时，通过吸附形成过吸附形成过渡状态过渡状态，使，使反应速率常数变大反应速率常数变大，从而，从而加速了化学反应的速率加速了化学反应的速率。 多相催化作用，反应主要发生在相（催化剂）和多相催化作用，反应主要发生在相（催化剂）和相（反应介质）的界面上，因此催化剂的相（反应介质）的界面上，因此催化剂的粉碎、分粉碎、分散程度，介质的扩散、流动程度散程度，介质的扩散、流动程度都对催化作用起着都对催化作用起着重要的影响。重要的影响。 45/75上午上午2时时16分分42外加题外加题对一个化学反应而言对一个化学反应而言, 下列说法正确的是下列说法正确的是_。A. H 越负，其反应速率越快

28、越负，其反应速率越快B. G 越负，其反应速率越快越负，其反应速率越快C. 活化能越大，其速率常数越大活化能越大，其速率常数越大D. 活化能越小，其速率常数越大活化能越小，其速率常数越大DARTEkalnln45/75上午上午2时时16分分43下列叙述正确的是下列叙述正确的是 _ 。A. 吸热反应的活化能比放热反应的活化能高吸热反应的活化能比放热反应的活化能高B. 一个反应的反应速率与化学方程式中出现的一个反应的反应速率与化学方程式中出现的 全部作用物浓度都有关全部作用物浓度都有关C. 催化反应的速率与催化剂的浓度无关催化反应的速率与催化剂的浓度无关D. 反应速率常数与作用物浓度无关反应速率常

29、数与作用物浓度无关D 加催化剂可使化学反应的下列物理量中哪加催化剂可使化学反应的下列物理量中哪 一个发生改变？一个发生改变？_ A. 反应热反应热 B. 平衡常数平衡常数 C. 反应的熵变反应的熵变 D. 速率常数速率常数D45/75上午上午2时时16分分4445/75上午上午2时时16分分4545/75上午上午2时时16分分46 对于原电池反应，如果在能量转变过程中，对于原电池反应，如果在能量转变过程中，化学能全部转变为电功，而没有其它的能量损耗，化学能全部转变为电功，而没有其它的能量损耗，那么在那么在等温定压条件等温定压条件下，下，摩尔吉布斯函数变等于摩尔吉布斯函数变等于原电池可能作的最大

30、电功。原电池可能作的最大电功。即即 G= Wmax Wmax=QE=nFE 45/75上午上午2时时16分分47原电池的标准态原电池的标准态:有关的离子浓度：有关的离子浓度： 1 mol.L-1 压力：压力： p = p = 100 kPa 。标准态时：标准态时： G = nFE F 96485 C . mol-1 E V C V J 此公式中此公式中G 的单位是：的单位是：J . mol-1 45/75上午上午2时时16分分48例例: 由热力学数据计算由热力学数据计算?/2ZnZnZn + 2H+ = Zn2+ + H2fG 298 0 0 147.19 0 kJ/mol根据：根据：G =

31、nFE 736. 0964852)1019.147(3nFGErG 298 = 147.19 kJ/molVEHHZnZn736. 0736. 0022/45/75上午上午2时时16分分49标准态时：标准态时： G = nFE 可知，由RTGKTln，RTnFERTGKT303. 2303. 2lg45/75上午上午2时时16分分5045/75上午上午2时时16分分51 Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu ZnSO4CuSO4ZnCu电流计电流计ee负极：负极： Zn 2e = Zn2+正极：正极：Cu2+ + 2e = Cu+电对：电对： 氧化态氧化态/还原态还原态例：例： Zn2+

32、/Zn 、Cu2+/Cu电池符号：电池符号： () ZnZnSO4CuSO4Cu (+)半电池符号：半电池符号： Zn ZnSO4PtFe3+ Fe2+45/75上午上午2时时16分分52例例1: 根据反应式写出原电池图式根据反应式写出原电池图式(或符号或符号)Fe2+ + Ag+ = Fe3+ + Ag( )Pt Fe3+ Fe2+Ag+Ag (+)Cd + 2H+(1.0mol/L) = Cd2+(1.0mol/L) + H2(101.325Pa)( )Cd Cd2+(1.0mol/L)H+(1.0mol/L)H2(101.325Pa)Pt (+)例例2: 根据图式写出反应式根据图式写出反

33、应式:( )Pt H2(101.325Pa)H+(1.0mol/L)Cu2+Cu (+)H2(100KPa) + Cu2+ = 2H+(1.0mol/L) + CuFe2+ + MnO4 + H+ Fe3+ + Mn2+ + H2O-( )Pt Fe3+ Fe2+Pt (+)MnO4 Mn2+ H+-45/75上午上午2时时16分分53电化学电化学中规定中规定:VHH0000. 0)/(20例例1:怎样测怎样测?)/(20CuCu(1) 组装原电池组装原电池:(2) 用万能表确定正负极用万能表确定正负极, Cu为为正正极，氢为极，氢为负负极。极。(3) 测原电池的电动势。测原电池的电动势。E

34、= 0.34 VCu2+(1.0mol/L)Cu H2(100kPa)H+(1.0mol/L)PtH+(1.0mol/L)PtH2(100KPa)H+(1.0mol/L)PtH2(H+(1.0mol/L)PtPtH245/75上午上午2时时16分分54(4) 计算计算?)/(20CuCuVEHHCuCu34. 022/负正VEHHCuCu34. 0034. 022/电池反应电池反应:Cu2+ + H2 = Cu + 2H+45/75上午上午2时时16分分55例例: 测测?0/2ZnZn(1) 与标准氢电极组装原电池与标准氢电极组装原电池:Zn2+(1.0mol/L)Zn H2(100KPa)H

35、+(1.0mol/L)PtH2(100KPa)H+(1.0mol/L)Pt(2) 用万能表确定正负极用万能表确定正负极, 氢为氢为正正极，极，Zn为为负负极。极。(3) 测原电池的电动势。测原电池的电动势。E = 0.76 V(4) 计算计算?0/2ZnZnVEZnZnHH76. 00/0/00022负正VEHHZnZn76. 076. 0000/0/22电池反应电池反应:Zn + 2H+ = Zn2+ + H245/75上午上午2时时16分分56 aA(aq) + bB(aq) = gG(aq) + dD(aq) bBaAdDgGCCCCCCCCRTGG/ln-nFE = - nFE + b

36、BaAdDgGCCCCCCCCRT/ln两边同除以两边同除以 nF : E = E bBaAdDgGCCCCCCCCnFRT/lnbBaAdDgGCCCCCCCCnEE/lg05917. 0000045/75上午上午2时时16分分57aA(氧化态氧化态) + bB(还原态还原态) = a A(还原态还原态) + bB (氧化态氧化态) bBbBaAaABACCnCCn还氧氧还lg05917. 0lg05917. 000lg05917. 0lg05917. 000bBbBBaAaAACCnCCn还氧还氧BbBaAbBaACCCCnEE还氧氧还lg05917.00=A-BA45/75上午上午2时时

37、16分分58还氧CCnlg05917. 00氧还CCnlg05917. 00浓度对电极电位的影响：浓度对电极电位的影响：浓度对原电池电动势的影响：浓度对原电池电动势的影响：E = E0 bBaAdDgGCCCCCCCCn/lg05917. 0以上公式统称为以上公式统称为Nernst 方程式方程式45/75上午上午2时时16分分59对对 Nernst 方程式的几点讨论方程式的几点讨论:v 与方程式书写无关，与方程式书写无关，n 和浓度的方次与方程式书写和浓度的方次与方程式书写 有关。有关。例；例；Zn2+ + 2e = Zn222lg205917. 0)/()/(ZnZnZnZnZnC2)/()

38、/(222lg405917. 0ZnZnZnZnZnC2Zn2+ + 4e = 2Zn45/75上午上午2时时16分分60v 对有固体、纯液体参加反应不列入对有固体、纯液体参加反应不列入 Nernst 方程式方程式 中，中， 对气体用压力表示。对气体用压力表示。例例： Zn(S) + 2H+(aq) = Zn2+(aq) + H2(g)HHZnCPPCEE2)()(/lg205917. 022v 对有对有H+、OH- 参加的反应，应列入参加的反应，应列入 Nernst 方程式中。方程式中。OHMnHeMnO224485)()(8)()/(2424lg505917. 0MnHMnOMnMnOCC

39、C这类反应介质对电极电位的影响较大。这类反应介质对电极电位的影响较大。45/75上午上午2时时16分分61外加例题外加例题计算当计算当pH = 5，C(Cr3+) = 10 6 mol/L C( ) = 0.01 mol/L 时时 = ? 272OCr)(272OCrOHCreHOCr2327272614261453272)10()10(01. 0lg605917. 0232. 1)/(CrOCr)(2)(14)(032723272lg05917. 0)/(CrHOCrCCCnCrOCrVCrOCr64. 0)/(327245/75上午上午2时时16分分62电极电位数值越大，其氧化态的氧化性越

40、强，电极电位数值越大，其氧化态的氧化性越强，相对其还原态的还原性就越小。相对其还原态的还原性就越小。注意：判断含氧酸根的氧化性，要考虑介质的影响。注意：判断含氧酸根的氧化性，要考虑介质的影响。 对照附录对照附录 6 6 。 氧化态氧化态 + ne = + ne = 还原态还原态原则原则45/75上午上午2时时16分分63例例: 有一有一Br和和 Cl 离子的混合溶液，它们的浓度均为离子的混合溶液，它们的浓度均为1.0 mol/L，现若使用，现若使用1.0 mol/L KMnO4 溶液只氧化溶液只氧化Br 离子而离子而不氧化不氧化Cl 问怎样控制问怎样控制 pH 值值 ? (假定假定 Mn2+

41、和其它单质均为和其它单质均为标准态标准态)查表查表:VMnMnO507. 1)/(240VBrBr065. 1)/(20VClCl36. 1)/(20)/(24MnMnO)/(20BrBr)/(20ClCl)/(24MnMnO1.065V1.36V45/75上午上午2时时16分分6424/MnMnOOHMnHeMnO224485lg505917. 024248/0MnHMnOMnMnOCCC065. 1lg505917. 0507. 1 8HC69. 4805917. 05)065. 1507. 1 (lg)(HC pH 1.47所以所以pH应控制在应控制在 1.474.69pH45/75上午

42、上午2时时16分分66根据根据: G = - nFE 若反应正向进行若反应正向进行: G 045/75上午上午2时时16分分67E = E0 bBaAdDgGCCCCCCCCn/lg05917. 00000平衡时平衡时: 平衡时平衡时: E = 0KCCCCCCCCbBaAdDgG/0000KCCCCCCCCbBaAdDgG/00000lg05917. 00KnE05917. 0lg00nEK比较比较:RTGK303. 2lg00RTGK00ln45/75上午上午2时时16分分68外加例题外加例题:根据反应根据反应 Zn + CdSO4( 0.50mol/L) = ZnSO4( 1.0mol/

43、L) + Cd(1) 写出原电池符号。写出原电池符号。 (2) 计算原电池的电动势。计算原电池的电动势。(3) 计算电池反应的计算电池反应的G 。 (4) 计算反应的平衡常数。计算反应的平衡常数。查表查表: 正极正极 负极负极VCdCd4026. 0)/(20VZnZn7628. 0)/(20 解解(1)() ZnZnSO4 ( 1.0mol/L)CdSO4( 0.50mol/L)Cd (+) (2)()(022lg205917.0CdZnCCEEV3513. 05 . 01lg205917. 0)7628. 0()4026. 0(45/75上午上午2时时16分分69(3)G = nFE =

44、2 96485 0.3513 10-3 = 67.8 kJ/mol(4)05917. 0)7628. 0(4026. 0205917. 0lg00nEK2 .1205917. 03602. 02K0 =1.5 101245/75上午上午2时时16分分70化学电源化学电源按电极上的按电极上的活性物质分活性物质分一次电池一次电池: 普通干电池。普通干电池。二次电池二次电池: 铅酸蓄电池。铅酸蓄电池。化学电源化学电源按电解质形按电解质形态、性质分态、性质分碱性电池、酸性电池、中性电池碱性电池、酸性电池、中性电池有机电解质电池、固体电解质电池。有机电解质电池、固体电解质电池。化学电源化学电源按某些性质

45、按某些性质特点来分特点来分高容量电池、免维护电池、高容量电池、免维护电池、密封电池、防爆电池、扣式电池等。密封电池、防爆电池、扣式电池等。45/75上午上午2时时16分分71(1) 锌锰干电池锌锰干电池:石墨棒石墨棒(+)MnO2 ZnCl2NH4Cl H2O锌壳锌壳()负极：负极：Zn 2e = Zn2+正极：正极：2MnO2 + 2NH4+ + 2e =2MnO(OH) + 2NH3 电池符号电池符号:() ZnZnCl2、NH4Cl(糊状糊状)MnO2C (+) E0 = 1.5 VMn2O3+H2O45/75上午上午2时时16分分72(2) 铅酸蓄电池铅酸蓄电池:负极：负极：海绵状灰铅

46、的海绵状灰铅的铅板铅板负极负极 Pb - 2e + = PbSO424SO正极：正极：表面附一层表面附一层二氧化铅二氧化铅的铅板正极的铅板正极 PbO2 + 4H+ + 2e + = PbSO4 + 2H2O24SO总反应式：总反应式： PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O电池符号电池符号 () Pb H2SO4 (1.251.30 g/cm-3)PbO2 (+)E = 2.0 V注意：充电时为逆反应：注意：充电时为逆反应：45/75上午上午2时时16分分73(1) 镉镍电池镉镍电池:(普通充电电池普通充电电池)负极：负极：Cd + 2OH 2e = Cd(OH)2正极：正极：2NiO(OH) + 2H2O + 2e = 2Ni(OH)2 + 2OH Cd + 2NiO(OH) + 2H2O = 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2注意：充电时为逆反应。注意：充电时为逆反应。(1) 镉镍电池镉镍电池:E 1.3V电池符号电池符号 () CdKOH (1.191.21 g/cm-3)2NiO(OH) (+)45/75上午上午2时时16分分74(2) 锌汞电池锌汞电池(钮扣电池钮扣电池)() Zn(Hg)Zn(OH)42-HgOHg (+)() CKOH(aq)H2C (+)O245/75上午上午2时时16分分7545/75