Химические источники тока

Сентябрь 9, 2022

Главная
Химия
Химические источники тока

Содержание

2. Гальванический элемент Даниэля-Якоби
3. Принцип работы гальванического элемента ΔНрешетки > 0 ΔНгидратации В зависимости от величины значений данных энтальпий на
4. Принцип работы гальванического элемента Анод — это электрод, на котором происходит процесс ОКИСЛЕНИЯ (отдачи е-) (восстановитель).
5. Принцип работы гальванического элемента
6. Двойной электрический слой
7. Гальванический элемент Даниэля-Якоби Схема гальванического элемента Даниэля-Якоби: (-) Zn|Zn2+||Cu2+|Cu (+)
8. Стандартный водородный электрод 1 — платиновая пластинка, покрытая платиновой чернью, 2 — раствор H2SO4 c aH+
9. Стандартный электродный потенциал
10. Стандартный электродный потенциал Для определения потенциала электрода, изучаемый электрод ставится на место катода. Стандартный электродный потенциал
11. Таблица стандартных электродных потенциалов
12. Стандартный электродный потенциал При составлении произвольного ГЭ, электрод с более положительным потенциалом будет выполнять функции катода
13. Уравнение Нернста для отдельного электрода В нестандартных условиях потенциал электрода определяют по уравнению Нернста. (–) Pt
14. Уравнение Нернста для отдельного электрода G = – nFE G0 = – nFE0
15. Уравнение Нернста для отдельного электрода Общий вид уравнения Нернста для отдельного электрода: где аоф — активность
16. Уравнение Нернста для отдельного электрода Задание: определить потенциал медного электрода, молярная концентрация раствора CuSO4 в котором
17. Уравнение Нернста для гальванического элемента Процесс идет в прямом направлении, если GГЭ 0, т. к. G
18. Уравнение Нернста для гальванического элемента Задание: определить E0ГЭ и ЕГЭ для элемента Даниэля-Якоби. Пусть aCu2+ =
19. Уравнение Нернста для гальванического элемента (-) Zn — 2e- → Zn2+ (+) Cu2+ + 2e- →
20. Уравнение Нернста для гальванического элемента В общем виде уравнение Нернста для гальванического элемента имеет вид: (-)
21. Взаимосвязь константы равновесия Кр со стандартным потенциалом гальванического элемента Е0ГЭ G0 = – nFE0 G0 =
22. Взаимосвязь константы равновесия Кр со стандартным потенциалом гальванического элемента Е0ГЭ G0 = – nFE0 G0 =
23. Типы и роды электродов Электроды С электрохимической реакцией 1-го рода 2-го рода -металлические - газовые -
24. Металлические электроды Металл, погруженный в раствор своей соли Me|Men+ Cu|Cu2+ Cu Cu2+ + 2e- Zn|Zn2+ Zn
25. Газовые электроды Газовый электрод состоит из инертного проводника 1-го рода (Pt, графит) и газа, находящегося в
26. Редокс (redox) - электроды Редокс - электрод состоит из инертного проводника 1-го рода (Pt, графит) и
27. Редокс (redox) - электроды (-) SO32- + H2O - 2e- → SO42- + 2H+ | 5
28. Электроды сравнения (2-го рода) Состоят из проводника 1-го рода — металла — покрытого слоем труднорастворимой соли
29. Некоторые практически значимые ХИТ Свинцовый (кислотный) аккумулятор (–) Pb, PbSO4 H2SO4  PbO2, Pb (+) (-)
30. Некоторые практически значимые ХИТ Свинцовый (кислотный) аккумулятор (–) Pb, PbSO4 H2SO4  PbO2, Pb (+) работа
31. Некоторые практически значимые ХИТ Щелочной железо-никелевый аккумулятор (–) Fe, Fe(OH)2 ⏐KOH⏐Ni(OH)2, Ni(OH)3, Ni (+) работа →
32. Некоторые практически значимые ХИТ Литий-ионный аккумулятор
34. Скачать презентацию

Слайд 2

Гальванический элемент Даниэля-Якоби

Слайд 3

Принцип работы гальванического элемента
ΔНрешетки > 0
ΔНгидратации < 0
В зависимости от величины

Слайд 4

Принцип работы гальванического элемента
Анод — это электрод, на котором происходит процесс

ОКИСЛЕНИЯ (отдачи е-) (восстановитель).
Катод — это электрод, на котором происходит процесс ВОССТАНОВЛЕНИЯ (приема е-) (окислитель).

Окислительно-восстановительные реакции в электрохимических системах

Слайд 5

Принцип работы гальванического элемента

Слайд 6

Двойной электрический слой

Слайд 7

Гальванический элемент Даниэля-Якоби
Схема гальванического элемента Даниэля-Якоби:
(-) Zn|Zn2+||Cu2+|Cu (+)

Слайд 8

Стандартный водородный электрод
1 — платиновая пластинка, покрытая платиновой чернью,
2 — раствор

H2SO4 c aH+ = 1 моль/л,
6 — устройство для подачи газообразного H2 под давлением 1 атм
4 — солевой мостик
Электрохимическое взаимодействие:
Н2 + 2е- ↔ 2Н+
Е2Н+/Н2 = 0В

Pt, H2|2H+

Слайд 9

Стандартный электродный потенциал

Слайд 10

Стандартный электродный потенциал
Для определения потенциала электрода, изучаемый электрод ставится на место

катода.
Стандартный электродный потенциал Е0 (измеренный при ст.у.) численно равен ЭДС гальванического элемента, содержащего в качестве электрода сравнения стандартный водородный электрод:

Е0 ox/red = Е0ГЭ — Е02Н+/Н2

Слайд 11

Таблица стандартных электродных потенциалов

Слайд 12

Стандартный электродный потенциал
При составлении произвольного ГЭ, электрод с более положительным потенциалом

будет выполнять функции катода (окислителя), а с более отрицательным — анода:
Е0 Zn2+/Zn = -0,76 В => анод
Е0 Cu2+/Cu = +0,34 В => катод Е0ГЭ (ЭДС) = 0,34 - (-0,76) = 1,1В
Чем выше значение электродного потенциала redox-пары, тем сильнее у неё выражены окислительные свойства.
Чем больше разность электродных потенциалов катода и анода, тем ваше ЭДС (ЕГЭ) гальванического элемента.

Слайд 13

Уравнение Нернста для отдельного электрода
В нестандартных условиях потенциал электрода определяют по

уравнению Нернста.

(–) Pt , H2 2H+ Mn+ M (+)
(–) H2 - 2e- → 2H+ | n/2
(+) Mn+ + ne- → M |
n/2H2 + Mn+ = nH+ + M
Изотерма Вант-Гоффа:

Слайд 14

Уравнение Нернста для отдельного электрода
G = – nFE
G0 = – nFE0

Слайд 15

Уравнение Нернста для отдельного электрода
Общий вид уравнения Нернста для отдельного электрода:
где

аоф — активность окисленной формы;
авф — активность восстановленной формы;
После подстановки всех констант (Т = 298К) и ln → lg получаем удобную форму:

Слайд 16

Уравнение Нернста для отдельного электрода
Задание: определить потенциал медного электрода, молярная концентрация

раствора CuSO4 в котором составляет 0,1М, fa = 0,16, Е°Cu2+/Cu = 0,34В.

Слайд 17

Уравнение Нернста для гальванического элемента
Процесс идет в прямом направлении, если GГЭ

< 0 или ЕГЭ (ЭДСГЭ) > 0, т. к. G = – nFE.
В стандартных условиях Е°ГЭ = Е°катода — Е°анода
Если Е°ГЭ ≈ 0 В, то используют разность не стандартных, а реальных электродных потенциалов (с учетом активностей потенциалоопределяющих ионов), вычисленную по уравнению Нернста для гальванического элемента.

Слайд 18

Уравнение Нернста для гальванического элемента
Задание: определить E0ГЭ и ЕГЭ для элемента

Даниэля-Якоби.
Пусть aCu2+ = 0,01 моль/л, аZn2+ = 0, 1 моль/л.

(-) Zn|Zn2+||Cu2+|Cu (+)

Е° Zn2+/Zn = -0,76 В => анод
Е° Cu2+/Cu = +0,34 В => катод

Е0ГЭ = 1,1 В

Слайд 19

Уравнение Нернста для гальванического элемента
(-) Zn — 2e- → Zn2+
(+) Cu2+

+ 2e- → Cu
Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu

(-) Zn|Zn2+||Cu2+|Cu (+)

Слайд 20

Уравнение Нернста для гальванического элемента
В общем виде уравнение Нернста для гальванического

элемента имеет вид:

(-) Zn|Zn2+||Cu2+|Cu (+)

Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu

Слайд 21

Взаимосвязь константы равновесия Кр со стандартным потенциалом гальванического элемента Е0ГЭ
G0 =

– nFE0

G0 = – RTlnКр

nFE0 = RTlnКр

или

Слайд 22

Взаимосвязь константы равновесия Кр со стандартным потенциалом гальванического элемента Е0ГЭ
G0 =

– nFE0

G0 = – RTlnКр

nFE0 = RTlnКр

или

Слайд 23

Типы и роды электродов
Электроды
С электрохимической реакцией
1-го рода 2-го рода
-металлические
- газовые
-

редокс-электроды

Без электрохимической реакции
Ионоселективные

Электроды сравнения

Слайд 24

Металлические электроды
Металл, погруженный в раствор своей соли
Me|Men+
Cu|Cu2+ Cu <=> Cu2+ +

2e-
Zn|Zn2+ Zn <=> Zn2+ + 2e-

Слайд 25

Газовые электроды
Газовый электрод состоит из инертного проводника 1-го рода (Pt, графит)

и газа, находящегося в контакте с раствором собственных ионов.
Pt, Cl2 |2Cl- Cl2 + 2e- <=> 2Cl-
Pt, H2 |2H+ H2 <=> 2H+ + 2e-

Слайд 26

Редокс (redox) - электроды
Редокс - электрод состоит из инертного проводника 1-го

рода (Pt, графит) и раствора, содержащего и окисленную, и восстановленную формы потенциалоопределяющего вещества.

(-) SO32- + H2O - 2e- → SO42- + 2H+ | 5
(+) MnO4- + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O | 2
5 SO32- + 2MnO4- + 6H+ → 5 SO42- + 2Mn2+ + 3H2O

Уравнение Нернста →

(-) Pt| SO32-, SO42- || MnO4-, Mn2+| Pt (+)

Слайд 27

Редокс (redox) - электроды
(-) SO32- + H2O - 2e- → SO42-

+ 2H+ | 5 Е0 = 0,17В
(+) MnO4- + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O | 2 Е0 = 1,51В
5 SO32- + 2MnO4- + 6H+ → 5 SO42- + 2Mn2+ + 3H2O

Слайд 28

Электроды сравнения (2-го рода)
Состоят из проводника 1-го рода — металла —

покрытого слоем труднорастворимой соли этого металла и опущенного в насыщенный раствор, содержащий анион этой соли.
Пример: хлорсеребряный электрод ХСЭ.
Потенциал таких электродов не изменяется во время работы, поэтому они могут выступать в роли электродов сравнения.

В уравнение Нернста таких электродов под знак логарифма входят активности веществ, не участвующих в электродном процессе.

Слайд 29

Некоторые практически значимые ХИТ
Свинцовый (кислотный) аккумулятор
(–) Pb, PbSO4 H2SO4  PbO2,

Pb (+)
(-) Pb + SO42– – 2е- = PbSO4
(+) PbO2 + 4H+ + SO42– + 2е = PbSO4 + 2H2O.

работа →
Pbтв + PbO2тв. + 2H2SO4 ↔ 2PbSO4тв. + 2H2O.
← зарядка

Слайд 30

Некоторые практически значимые ХИТ
Свинцовый (кислотный) аккумулятор
(–) Pb, PbSO4 H2SO4  PbO2,

Pb (+)

работа →
Pbтв + PbO2тв. + 2H2SO4 ↔ 2PbSO4тв. + 2H2O.
← зарядка

Когда Есв.акк. = 1,85 В — требуется подзарядка
При Есв.акк. < 1,85 В — необратимая разрядка

Слайд 31

Некоторые практически значимые ХИТ
Щелочной железо-никелевый аккумулятор
(–) Fe, Fe(OH)2 ⏐KOH⏐Ni(OH)2, Ni(OH)3, Ni

(+)

работа →
Fe + 2Ni(OH)3 ↔ Fe(OH)2 + 2Ni(OH)2
← зарядка

(-) Fe – 2е- + 2OH– = Fe(OH)2
(+) 2Ni(OH)3 + 2е- = 2Ni(OH)2 + 2OH–

Слайд 32

Химические источники тока

Содержание

Гальванический элемент Даниэля-Якоби

Принцип работы гальванического элементаΔНрешетки > 0ΔНгидратации < 0В зависимости от величины

Принцип работы гальванического элементаАнод — это электрод, на котором происходит процесс

Принцип работы гальванического элемента

Двойной электрический слой

Гальванический элемент Даниэля-ЯкобиСхема гальванического элемента Даниэля-Якоби:(-) Zn|Zn2+||Cu2+|Cu (+)

Стандартный водородный электрод1 — платиновая пластинка, покрытая платиновой чернью,2 — раствор

Стандартный электродный потенциал

Стандартный электродный потенциалДля определения потенциала электрода, изучаемый электрод ставится на место

Таблица стандартных электродных потенциалов

Стандартный электродный потенциалПри составлении произвольного ГЭ, электрод с более положительным потенциалом

Уравнение Нернста для отдельного электродаВ нестандартных условиях потенциал электрода определяют по

Уравнение Нернста для отдельного электродаG = – nFEG0 = – nFE0

Уравнение Нернста для отдельного электродаОбщий вид уравнения Нернста для отдельного электрода:где

Уравнение Нернста для отдельного электродаЗадание: определить потенциал медного электрода, молярная концентрация

Уравнение Нернста для гальванического элементаПроцесс идет в прямом направлении, если GГЭ

Уравнение Нернста для гальванического элементаЗадание: определить E0ГЭ и ЕГЭ для элемента

Уравнение Нернста для гальванического элемента(-) Zn — 2e- → Zn2+(+) Cu2+

Уравнение Нернста для гальванического элементаВ общем виде уравнение Нернста для гальванического

Взаимосвязь константы равновесия Кр со стандартным потенциалом гальванического элемента Е0ГЭG0 =

Взаимосвязь константы равновесия Кр со стандартным потенциалом гальванического элемента Е0ГЭG0 =

Типы и роды электродовЭлектродыС электрохимической реакцией 1-го рода 2-го рода-металлические- газовые-

Металлические электродыМеталл, погруженный в раствор своей солиMe|Men+Cu|Cu2+ Cu <=> Cu2+ +

Газовые электродыГазовый электрод состоит из инертного проводника 1-го рода (Pt, графит)

Редокс (redox) - электродыРедокс - электрод состоит из инертного проводника 1-го

Редокс (redox) - электроды(-) SO32- + H2O - 2e- → SO42-

Электроды сравнения (2-го рода)Состоят из проводника 1-го рода — металла —

Некоторые практически значимые ХИТСвинцовый (кислотный) аккумулятор(–) Pb, PbSO4 H2SO4  PbO2,

Некоторые практически значимые ХИТСвинцовый (кислотный) аккумулятор(–) Pb, PbSO4 H2SO4  PbO2,

Некоторые практически значимые ХИТЩелочной железо-никелевый аккумулятор(–) Fe, Fe(OH)2 ⏐KOH⏐Ni(OH)2, Ni(OH)3, Ni

Некоторые практически значимые ХИТЛитий-ионный аккумулятор

Похожие презентации

Принцип работы гальванического элемента
ΔНрешетки > 0
ΔНгидратации < 0
В зависимости от величины

Принцип работы гальванического элемента
Анод — это электрод, на котором происходит процесс

Гальванический элемент Даниэля-Якоби
Схема гальванического элемента Даниэля-Якоби:
(-) Zn|Zn2+||Cu2+|Cu (+)

Стандартный водородный электрод
1 — платиновая пластинка, покрытая платиновой чернью,
2 — раствор

Стандартный электродный потенциал
Для определения потенциала электрода, изучаемый электрод ставится на место

Стандартный электродный потенциал
При составлении произвольного ГЭ, электрод с более положительным потенциалом

Уравнение Нернста для отдельного электрода
В нестандартных условиях потенциал электрода определяют по

Уравнение Нернста для отдельного электрода
G = – nFE
G0 = – nFE0

Уравнение Нернста для отдельного электрода
Общий вид уравнения Нернста для отдельного электрода:
где

Уравнение Нернста для отдельного электрода
Задание: определить потенциал медного электрода, молярная концентрация

Уравнение Нернста для гальванического элемента
Процесс идет в прямом направлении, если GГЭ

Уравнение Нернста для гальванического элемента
Задание: определить E0ГЭ и ЕГЭ для элемента

Уравнение Нернста для гальванического элемента
(-) Zn — 2e- → Zn2+
(+) Cu2+

Уравнение Нернста для гальванического элемента
В общем виде уравнение Нернста для гальванического

Взаимосвязь константы равновесия Кр со стандартным потенциалом гальванического элемента Е0ГЭ
G0 =

Взаимосвязь константы равновесия Кр со стандартным потенциалом гальванического элемента Е0ГЭ
G0 =

Типы и роды электродов
Электроды
С электрохимической реакцией
1-го рода 2-го рода
-металлические
- газовые
-

Металлические электроды
Металл, погруженный в раствор своей соли
Me|Men+
Cu|Cu2+ Cu <=> Cu2+ +

Газовые электроды
Газовый электрод состоит из инертного проводника 1-го рода (Pt, графит)

Редокс (redox) - электроды
Редокс - электрод состоит из инертного проводника 1-го

Редокс (redox) - электроды
(-) SO32- + H2O - 2e- → SO42-

Электроды сравнения (2-го рода)
Состоят из проводника 1-го рода — металла —

Некоторые практически значимые ХИТ
Свинцовый (кислотный) аккумулятор
(–) Pb, PbSO4 H2SO4  PbO2,

Некоторые практически значимые ХИТ
Свинцовый (кислотный) аккумулятор
(–) Pb, PbSO4 H2SO4  PbO2,

Некоторые практически значимые ХИТ
Щелочной железо-никелевый аккумулятор
(–) Fe, Fe(OH)2 ⏐KOH⏐Ni(OH)2, Ni(OH)3, Ni

Некоторые практически значимые ХИТ
Литий-ионный аккумулятор