物理化学-第六章
- 格式:ppt
- 大小:3.33 MB
- 文档页数:7
物理化学第6章可逆电池电动势习题及答案第六章可逆电池电动势6.1本章学习要求1.掌控对称电池、对称电极的类型、电极电势标准态、电动势、nernst公式及其应用领域;2.掌控对称电池热力学,对称电池电动势的测定方法及其在化学、生命体系及土壤体系等领域中的应用领域;3.了解pe、ph?电势图和生化标准电极电势。
6.2内容概述6.2.1可逆电池1.对称电池(reversiblecell)的条件:电池在充任、振动时出现的反应必须为可逆反应;电池充任、振动时的能量切换必须对称,即为通过电池的电流无限小,并无热功转变。
2.对称电极的类型(1)金属电极由金属浸在含有该金属离子的溶液中构成,包括汞齐电极。
如zn电极zn(s)│znso4(aq)电极电势(electrodepotential)φzn/zn=φ?ln(2)气体电极由惰性金属(通常用pt或au为导电体)插入某气体及其离子溶液中构成的电极,如氢电极,pt,h2(p)│h(ah)电极电势φ=φ?ln(3)金属难溶盐电极将金属表面覆盖一薄层该金属的难溶盐,浸入含有该难溶盐的负离子的溶液中构成。
如银?氯化银电极,ag(s),agcl(s)│cl(acl)电极电势φagcl,ag,cl=φ?lnacl(4)氧化还原电极由惰性金属(如pt片)插入某种元素两种不同氧化态的离子溶液中构成电极,如sn、sn电极,pt(s)│sn(a),sn(a)电极电势φ=φ?ln3.电池表示法电池的书面表示所采用的规则:负极写在左方,进行氧化反应(是阳极),正极写在右方,进行还原反应(是阴极);组成电池的物质用化学式表示,并注明电极的状态;气体要注明分压和依附的不活泼金属,温度,所用的电解质溶液的活度等,如不写明,则指298k,p,a=1;用单垂线“│”表示接触界面,用双垂线“u”表示盐桥(saltbridge);在书写电极和电池反应时必须遵守物料平衡和电荷平衡。
6.2.2电极电势1.标准氢电极(standardhydrogenelectrode)用镀铂黑的铂片插入氢离子活度为1的溶液中,用标准压力的干燥氢气不断冲击到铂电极上所构成的电极,规定其电极电势为零。
第六章相平衡§6-1 相律1.基本概念(1)相和相数相:系统中物理性质和化学性质完全相同的均匀部分称为相,系统中相数目为相数。
相数用“P”表示。
相的确定:气体:无论有多少种物质都为一相液体:根据相互的溶解性可为一相、二相、三相固体:由固体的种类及晶型决定(固熔体除外)(2)自由度和自由度数自由度:能够维系系统原有相数,而可以独立改变的变量叫自由度,这种变量的数目叫做自由度数,用“F”表示。
说明:a)在一定范围内,任意改变F不会使相数改变。
b)自由度数和系统内的物种数和相数有关。
2.相律物种数:系统中所含独立物质的数目,用“S”表示。
依据:自由度数=总变量数-非独立变量数=总变量数-方程式数相律表达式:F = C – P + 2式中C = S –R- R’称组分数R 独立反应的方程式数R’独立限制条件3.几点说明(1) 每一相中均含有S种物质的假设,不论是否符合实际,都不影响相律的形式。
(2) 相律中的2表示整体温度、压强都相同。
(3) F = C – P + 2是通常的形式。
(4) 凝聚相系统的相律是F = C – P + 1§6.2单组分系统相图相图:表示相平衡系统的组成与温度、压力之间的图形。
单组分系统一相:P=1 则F=1-1+2=2(T,P)双变量系统二相:P=2 则F=1-2+2=1(T或P)单变量系统三相:P=3 则F=1-3+2=0 无变量系统1.水的相平衡实验数据由数据可得:(1)水与水蒸气平衡,蒸气压随温度的升高而增大;(2)冰与水蒸气平衡,蒸气压随温度的升高而增大;(3)冰与水平衡,压力增大,冰的熔点降低;(4)在0.01℃和610Pa下,冰、水和水蒸气共存,三相平衡。
2. 水的相图单相区:液态水,水蒸气,冰双相线:OA —液固共存线,冰的熔点曲线OB —气固共存线,冰的饱和蒸气压曲线OC —气液共存线,水的饱和蒸气压曲线三相点:冰、水和水蒸气共存相图的说明(1) 冰在熔化过程中体积缩小,故水的相图中熔点曲线的斜率为负,但大多数物质熔点曲线的斜率为正。
第六章相平衡一.基本要求1.掌握相平衡的一些基本概念,会熟练运用相律来判断系统的组分数、相数和自由度数。
2.能看懂单组分系统的相图,理解相图中的点、线和面的含义及自由度,知道相图中两相平衡线的斜率是如何用Clapeyron方程和Clausius-Clapeyron方程确定的,了解三相点与凝固点的区别。
3.能看懂二组分液态混合物的相图,会在两相区使用杠杆规则,了解蒸馏与精馏的原理,知道最低和最高恒沸混合物产生的原因。
4.了解部分互溶双液系和完全不互溶双液系相图的特点,掌握水蒸汽蒸馏的原理。
5.掌握如何用热分析法绘制相图,会分析低共熔相图上的相区、平衡线和特殊点所包含的相数、相的状态和自由度,会从相图上的任意点绘制冷却时的步冷曲线。
了解二组分低共熔相图和水盐相图在湿法冶金、分离和提纯等方面的应用。
6.了解生成稳定化合物、不稳定化合物和形成固溶体相图的特点,知道如何利用相图来提纯物质。
二.把握学习要点的建议相律是本章的重要内容之一,不一定要详细了解相律的推导,而必须理解相律中各个物理量的意义以及如何求算组分数,并能熟练地运用相律。
水的相图是最简单也是最基本的相图,要把图中的点、线、面的含义搞清楚,知道确定两相平衡线的斜率,学会进行自由度的分析,了解三相点与凝固点的区别,为以后看懂相图和分析相图打好基础。
超临界流体目前是分离和反应领域中的一个研究热点,了解一些二氧化碳超临界流体在萃取方面的应用例子,可以扩展自己的知识面,提高学习兴趣。
二组分理想液态混合物的相图是二组分系统中最基本的相图,要根据纵坐标是压力还是温度来确定气相区和液相区的位置,理解气相和液相组成为什么会随着压力或温度的改变而改变,了解各区的条件自由度(在二组分相图上都是条件自由度),为以后看懂复杂的二组分相图打下基础。
最高(或最低)恒沸混合物不是化合物,是混合物,这混合物与化合物的最根本的区别在于,恒沸混合物含有两种化合物的分子,恒沸点的温度会随着外压的改变而改变,而且两种分子在气相和液相中的比例也会随之而改变,即恒沸混合物的组成也会随着外压的改变而改变,这与化合物有本质的区别。