物理化学课件：§7.6原电池热力学.ppt

1、117.6 原电池热力学原电池热力学1. 由由E计算计算 rGm例：例：Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4 rGm恒温、恒压、可逆条件下：恒温、恒压、可逆条件下：r,rWGpT 每摩尔电池反应所做的可逆电功为：每摩尔电池反应所做的可逆电功为：rWzFE z 电池反应的电荷数电池反应的电荷数； F 法拉第常数法拉第常数(C/mol)；E 电池电动势；电池电动势； 系统对环境作功系统对环境作功zFEG mr(测测E rGm)该式说明，可逆电池的电能来源于化学反应的做功能力的变化。对该式说明，可逆电池的电能来源于化学反应的做功能力的变化。对于于 G0的反应，在恒的反应，在恒T、p可逆条件

2、下，吉布斯函数的减少可全部转化可逆条件下，吉布斯函数的减少可全部转化为电功。为电功。222. 由由 计算计算 rSmpTEzFTzFESTGH mrmrmr pTE /由由 dG = SdT + Vdp ，恒压：恒压： STGp pTEzFS mr pTE /称为原电池电动势的温度系数，可由实验测定称为原电池电动势的温度系数，可由实验测定3. 由由E和和 计算计算 rHm pTE /334. Qr,m的计算的计算恒温、可逆反应时：恒温、可逆反应时：TQSr pTEzFTSTQ mrmr,0 pTE电池恒温可逆放电，不吸放热；电池恒温可逆放电，不吸放热；0 pTE电池恒温可逆放电，吸热；电池恒温

3、可逆放电，吸热；0 pTE电池恒温可逆放电，放热。电池恒温可逆放电，放热。44rrQZFEHm 反应物反应物产物产物1) 可逆原电池可逆原电池2) 电池外恒压反应电池外恒压反应过程过程(1): H=ZFEQr过程过程(2)： H=Qp过程过程(1)、(2) H 相等相等 (因因H是状态函数是状态函数) 但但 Qr Qp (因因Q与过程有关与过程有关)测测E 和和( E/ T)p 可得到可得到 Qp5对化学反应对化学反应 BBB0 BB)p/p(lnRTmGrmGr 若反应物质均为气相若反应物质均为气相, 等温方程为等温方程为若为凝聚相反应若为凝聚相反应, 等温方程为等温方程为 BBBmrmrl

4、n aRTGG当反应在可逆电池中进行时当反应在可逆电池中进行时, zFEGzFEGmrmr,式中式中E为为标准电动势标准电动势, 它等于参加电池反应的各物质均处在各它等于参加电池反应的各物质均处在各自标准态时的电动势自标准态时的电动势.5. 能斯特能斯特(Nernst)方程方程6此式称为电池反应的此式称为电池反应的能斯特方程能斯特方程, 它表示一定温度下可逆电池它表示一定温度下可逆电池的电动势与参与电池反应的各组分的活度或分压力之间的关系的电动势与参与电池反应的各组分的活度或分压力之间的关系. lgV05916. 0BBB azEE25时时, , 在电池反应达到平衡态时在电池反应达到平衡态时, rGm= 0, E = 0, 可得可得可知可知, 由原电池的标准电动势即可求得该反应的标准平衡常数由原电池的标准电动势即可求得该反应的标准平衡常数.例例21Homework 14,15例例22例例34