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實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)電池反應(yīng)

電池（Ｔ） 砓 ＝ｎＦ（Ｅ砓＋Ｅ）（３１５） 砓 　　對(duì)于任何指定的電對(duì)組成的電極，其標(biāo)準(zhǔn)電極電位Ｅ具有確定值，不受相 砓砓 關(guān)電極物質(zhì)濃度的影響。通過(guò)實(shí)測(cè)Ｅ或從表中查Ｅ砓＋值與Ｅ值，即可求算 砓 Ｅ電池（Ｔ），由式（３１５）可求算實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)電池反應(yīng)的 ΔｒＧ砓ｍ（Ｔ）并進(jìn)而求算該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn) 砓 平衡常數(shù)Ｋ（Ｔ）： 砓 ｎＦＥ砓電池（Ｔ）＝ ΔｒＧ砓ｍ（Ｔ）＝２．３０３ＲＴｌｇＫ（Ｔ） 砓 ｌｇＫ（Ｔ）＝ｎＦＥ砓電池（Ｔ）／２．３０３ＲＴ 砓１ 　　　　　　�。欤纾耍ǎ玻梗福耍�＝ｎ×Ｅ砓電池（Ｔ）×９６５００Ｃ·ｍｏｌ／２．３０３× １１ ８．３１５Ｊ·Ｋ·ｍｏｌ·２９８Ｋ砓ｎ所以ｌｇＫ（２９８Ｋ）＝０．０５９ＶＥ砓電池（２９８Ｋ）（３１６ａ） 砓０．０５９Ｖ 砓 Ｅ電池（２９８Ｋ）＝ｎｌｇＫ（２９８Ｋ）（３１６ｂ） 砓砓 或（Ｅ砓＋Ｅ）＝０．０５ｎ９ＶｌｇＫ（２９８Ｋ）（３１６ｃ）

 式（３１５）、式（３１６）為人們提供了用電化學(xué)原理，通過(guò)測(cè)量電極電位或電池電動(dòng)勢(shì)來(lái)測(cè)求氧化還原反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變 ΔｒＧ砓ｍ標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 砓 Ｋ的方法。由于測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)或電極電位不僅很方便，而且測(cè)量精度和準(zhǔn)確性都很高，因而這種方法得到廣泛的應(yīng)用。 　　３．非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下原電池的電動(dòng)勢(shì)—— ——電池組分物質(zhì)濃度對(duì)電動(dòng)勢(shì)的影響　　任一原電池在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的電動(dòng)勢(shì)，即其標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)Ｅ砓電池，表示了組成電池的物質(zhì)本身固有的氧化還原特性，是一種電池區(qū)別于其它電池的本質(zhì)特征，而排除了各組分物質(zhì)濃度的影響。而一般的指定狀態(tài)，多半是非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。其與 １１２第三章　溶液中的化學(xué)平衡　 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的區(qū)別，就在與電池組分物質(zhì)的濃度或分壓不同于標(biāo)準(zhǔn)濃度或分壓。因此非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下原電池的電動(dòng)勢(shì)Ｅ，實(shí)際上是由兩方面因素決定的：首先 電池 是電池的組分物質(zhì)本身固有的氧化還原特性，這是由Ｅ砓電池表征的；其次是組成電池的組分物質(zhì)的濃度或分壓。對(duì)于任一指定的電池而言，其組成是確定的。故其Ｅ電池與Ｅ砓電池相比，更突出電池組分物質(zhì)的濃度或分壓對(duì)電池電動(dòng)勢(shì)的影響。根據(jù)式（３１４）、式（３１５），及熱力學(xué)關(guān)系式： ΔｒＧｍ（Ｔ）＝ΔｒＧ砓ｍ（Ｔ）＋２．３０３ＲＴｌｇ［生成物］ ［反應(yīng)物］ 可得出電池在任一指定狀態(tài)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)Ｅ電池與其標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)Ｅ砓電池間的關(guān)系式。　　對(duì)任一指定的氧化還原反應(yīng)： ｎｅ ａＡ＋ｂＢａＡ＋ｂＢ ｒｅｄｏｘｏｘｒｅｄ 式中，Ａ、Ａ、Ｂ、Ｂ分別代表物質(zhì)Ａ或Ｂ的氧化態(tài)與還原態(tài)。 ｏｘｒｅｄｏｘｒｅｄ 　　可將此反應(yīng)分成兩個(gè)半反應(yīng)：

　　氧化反應(yīng)：　　　ａＡａＡ＋ｎｅ　�。�電池負(fù)極，Ｅ） ｒｅｄｏｘ 　　還原反應(yīng)：ｂＢ＋ｎｅｂＢ（電池正極，Ｅ） ｏｘｒｅｄ＋ 　　根據(jù)上述氧化還原反應(yīng)式，可寫(xiě)出該反應(yīng)的 ΔｒＧｍ（Ｔ）與 ΔｒＧ砓ｍ（Ｔ）及反應(yīng)物和生成物濃度（即指定濃度）間的關(guān)系式： ａｂ ［Ａ］［Ｂ］ ｏｘｒｅｄ ΔｒＧｍ（２９８Ｋ）＝ΔｒＧ砓ｍ（２９８Ｋ）＋２．３０３ＲＴｌｇ［Ａ］ａ［Ｂ］ｂ ｒｅｄｏｘ 　　將式（３１４）、式（３１５）代入上式，可得： ａｂｏｘｒｅｄ ｎＦＥ電池（Ｔ）＝ｎＦＥ砓電池（Ｔ）２．３０３ＲＴｌｇ［Ａ］ａ［Ｂ］ｂ［Ａ］［Ｂ］ ｒｅｄｏｘ 　　　Ｅ電池（２９８Ｋ）＝Ｅ砓電池（２９８Ｋ） １ａｂ ２．３０３×８．３１５Ｊ ·Ｋ１·ｍｏｌ×２９８Ｋｌｇ［Ａｏｘ］［Ｂｅｄ］ｒ１ａｂｒｅｄｏｘ ｎ×９６５００Ｃ ·ｍｏｌ［Ａ］［Ｂ］ ａｂｘ 所以Ｅ電池（２９８Ｋ）＝Ｅ砓電池（２９８Ｋ）０．０５９Ｖｌｇ［Ａｏ］ａ［Ｂｒｅｄ］ｂ（３１７）ｎ［Ａ］［Ｂ］ ｒｅｄｏｘ ａｂｏｘｒｅｄ砓 當(dāng)電池反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，�。牛剑埃��。郏粒荩郏拢荩剑耍瑒t式（３１７）變成式 電池ａｂ ［Ａ］［Ｂ］ ｒｅｄｏｘ （３１６）： 　第四節(jié)　溶液中的電化學(xué)平衡及其應(yīng)用１１３ 砓 Ｅ電池（２９８Ｋ）＝Ｅ砓電池（２９８Ｋ）０．０５ｎ９ＶｌｇＫ（２９８Ｋ）＝０ ０．０５９Ｖ砓砓 Ｅ電池（２９８Ｋ）＝ｎｌｇＫ（２９８Ｋ） ３ 　　而若電池組分物質(zhì)濃度皆為１．０ｍｏｌ·ｄｍ，即［Ａｏｘ］＝［Ｂｒｅｄ］＝［Ａｒ］＝ ｅｄ ［Ｂ］＝１．０時(shí)，該電池處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，其電動(dòng)勢(shì)Ｅ就成了標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)

。式ｏｘ電池 （３１７）變成：Ｅ（Ｔ）＝Ｅ０．０５９Ｖｌｇ１＝Ｅ砓 電池砓電池２電池 如果按該電池反應(yīng)的兩個(gè)半反應(yīng)，分別寫(xiě)出正負(fù)兩極的電極電位的能斯特方程， 砓 然后代入Ｅ電池＝（Ｅ＋Ｅ）及Ｅ砓電池＝（Ｅ砓＋Ｅ）中，同樣可以推出式（３１７）。而若將電池電動(dòng)勢(shì)與正負(fù)極電極電位關(guān)系式代入式（３１７），也可以反過(guò)來(lái)推出電池正負(fù)兩極電極電位的能斯特方程。（讀者不妨自行驗(yàn)證。） 　�。矗�氧化還原反應(yīng)的程度砓 　　氧化還原反應(yīng)的程度是用其標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Ｋ（Ｔ）的大小來(lái)表征的。式 （３１５）、式（３１６ａ，ｂ，ｃ）表示了任一指定的氧化還原反應(yīng)（即電池反應(yīng)）的砓 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Ｋ（Ｔ），或其標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變 ΔｒＧ砓ｍ（Ｔ），與其相應(yīng)電 砓 池的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)Ｅ砓電池及標(biāo)準(zhǔn)電極電位Ｅ砓＋、Ｅ間的關(guān)系。由此可由電池標(biāo)準(zhǔn) 砓 電動(dòng)勢(shì)或標(biāo)準(zhǔn)電極電位計(jì)算出相應(yīng)的反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Ｋ，進(jìn)而估計(jì)出反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)產(chǎn)物與生成物的濃度比，求出反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率（或產(chǎn)物的理論得率），由此可估算出反應(yīng)的程度。當(dāng)然這是指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的情況。如果體系不是處在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，則由實(shí)際的 “濃度商 ”（即實(shí)際的產(chǎn)物濃度與反應(yīng)物濃度以其相應(yīng)的反應(yīng)系數(shù)為指數(shù)的冪的積的商，—— ——參見(jiàn)第一章），與其標(biāo)準(zhǔn) 砓 平衡常數(shù)Ｋ（計(jì)算值）相比較，即可以判別該氧化還原反應(yīng)實(shí)際進(jìn)行的方向及反應(yīng)的程度。 四、電解 　�。保�電解原理和電解池　　任何一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以安排成一個(gè)原電池，使自發(fā)反應(yīng)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。這就是原電池變化過(guò)程的實(shí)質(zhì)。其逆過(guò)程則是電解過(guò)程，即由電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，靠外加電能迫使自發(fā)反應(yīng)逆向進(jìn)行。例如，２Ｈ＋２ Ｏ２２ＨＯ，這是一個(gè)自發(fā)反應(yīng)，可以安排成一個(gè)原電池即氫氧燃料電池，使 ２ 其化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔�。而其逆反�?yīng)，即２Ｈ２Ｏ２Ｈ＋Ｏ２，則不能自發(fā)進(jìn) ２ 行。但人們可以外加電能迫使Ｈ２Ｏ分解成Ｈ和Ｏ２，這就是水的電解過(guò)程。實(shí)現(xiàn)電解的裝置稱為電解池（或電解槽），如圖３