第二炮兵工程学院大学化学课件△ 第十一讲 34氧化还原反应与能源的开发利用
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第二炮兵工程学院大学化学课件△ 、氧化还原反应的能量变化 化学反应:氧化还原反应和非氧化还原反应 (电子 得失的角度) 氧化还原反应:因为伴随着微粒运动和电子得失而使微粒的 运动动能和微粒之间势能的改变,即伴随着能量的变化。 如Cus04溶液中加入Zn粉,其化学反应为: Cu2++Zn Cu+ Zn2+ AHo(298.15)=-217.2kJmo1-1 该反应放出能量:即系统动能改变与势能改变之和
第二炮兵工程学院 化学反应:氧化还原反应和非氧化还原反应 (电子 得失的角度) 氧化还原反应:因为伴随着微粒运动和电子得失而使微粒的 运动动能和微粒之间势能的改变,即伴随着能量的变化。 如CuSO4溶液中加入Zn 粉,其化学反应为: Cu 2++Zn = Cu +Zn 2+ ΔHm o(298.15)= - 217.2 kJ·mol -1 该反应放出能量:即系统动能改变与势能改变之 和
第二炮兵工程学院大学化学课件△ △Gm(29815)=△rHn(29815)-T△Sm(29815) 式中:T△Sm代表反应系统的动能变化量 (△Sn表示混乱程度),显然,△Gn代表反应系 统的势能变化量。 将上述反应装配成原电池,反应中有电子的得失 转移,必然有电动势能的变化量,即电所做之功 电功。根据热力学推导,△Gn是反应系统作非体积 功W非的能量,在这种反应配成的原电池系统中,非 体积功即为电功We,因此,△G=W非=We。 根据法拉第定律:We=nFE
第二炮兵工程学院 ΔrGm(298.15)=ΔrHm(298.15)-TΔrSm(298.15) 式中: TΔrSm 代表反应系统的动能变化量 ( ΔrSm表示混乱程度),显然,ΔrGm代表反应系 统的势能变化量 。 将上述反应装配成原电池,反应中有电子的得失 转移,必然有电动势能的变化量,即电所做之功—— 电功。根据热力学推导, ΔrGm是反应系统作非体积 功W非的能量,在这种反应配成的原电池系统中,非 体积功即为电功We ,因此,ΔG=W非 = We。 根据法拉第定律:We =- nFE
第二炮兵工程学映大学化学课件△ 通过以上讨论,根据热力学原理,在等温 等压条件下,系统吉布斯函数变△G等于原电池 可能作的最大电功(qE),即:△G=We= qE=-nFE。 标准状态下,-△Gn°=nFEo 当反应达到平衡时,即原电池没有电流通过 时,E=0,△G=0,有 △G nFe o lg K 303RT2.303RT 其中,EO,K和△Gn都与温度T有关。如果温度 是29815K,则 8k0 E 0.059V
第二炮兵工程学院 通过以上讨论,根据热力学原理,在等温、 等压条件下,系统吉布斯函数变ΔG等于原电池 可能作的最大电功(qE),即:ΔG = We = - qE = -nFE。 标准状态下,-ΔrGm o= nFEo 当反应达到平衡时,即原电池没有电流通过 时,E=0,ΔG=0,有 其中,EO,KO和ΔrGm都与温度T有关。如果温度 是298.15 K,则 0 0 0 lg 2 .3 0 3 2 .3 0 3 r G m n F E K R T R T 0 0 l g 0 . 0 5 9 n E K V
第二炮兵工程学院大学化学课件 结论 任何氧化还原反应都可装配 成原电池。它们的吉布斯函数变和 电动势的关系可用前述式将其表示 出来,化学能与电能相互转化
第二炮兵工程学院 结论 任何氧化还原反应都可装配 成原电池。它们的吉布斯函数变和 电动势的关系可用前述式将其表示 出来,化学能与电能相互转化