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熵物质的标准摩尔熵 热力学第三定律 物质的熵值大小规律 反应的标准摩尔熵变及计算
1.熵
(1)熵:是系统内物质微观粒子的混乱度(或无序度)的量度.符号S. 熵是状态函数。
熵值越大,系统混乱度越大。
(2)热力学第三定律:在绝对零度时,一切纯物质的完美晶体的熵值为零,即S(0K)=0.
(3)物质的标准摩尔熵:单位物质量的纯物质在标准状态下的规定熵叫做该物质的标准摩尔熵,以Sθm表示。单位J.mol-1.K-1.
(4)物质熵值的大小,有如下规律:
1)对同一物质而言,气态时的熵大于液态时,而液态时的熵又大于固态.即Sg>Sι>Ss .
如,Sθm(H2O,g,298.15K) > Sθm(H2O,ι,298.15K)
2)同一物质,聚集状态相同时,熵值随温度升高而增大.即S高温>S低温
如,Sθm(Fe,s,500K) > Sθm(Fe,s,298.15K)
3)当温度和聚集状态相同时,结构较复杂(内部微观粒子较多)的物质的熵值大于结构简单的。即S(复杂分子)>S(简单分子)。
如,Sθm(C2H6,g,298.15K) > Sθm(CH4,g,298.15K)
(5)反应的标准摩尔熵变ΔrSmθ
对于反应: aA +bB=gG +dD
ΔrSmθ(298.15K)={gSmθ(G,298.15K)+dSmθ(D,298.15K)}-{aSmθ(A,298.15K)+ bSmθ(B,298.15K)}; J.K-1.mol-1
说明:反应的熵值基本不随温度而变。即ΔS(T)≈ΔS(298.15k)
电解池 阳极及阳极反应 阴极及阴极反应
1.电解池:将电能转化为化学能的装置。
2.阳极:电解池中,与直流电源的正极相连的极叫做阳极。
阳极进行氧化反应。
3.阴极:电解池中,与直流电源的负极相连的极叫做阴极。
阴极进行还原反应。
例如,电解0.1mol.dm-3 NaOH溶液,其电极反应为:
阳极进行氧化反应: 4OH- = O2↑+ 2H2O + 4e-
阴极进行还原反应: 2H++2e-= H2
4.放电:在电解池的两极中氧化态物质得到电子或还原态物质给出电子的过程叫做放电。例如,阳极上OH-离子放电,阴极上H+离子放电。
标准氢电极 标准电极电势 原电池电动势 电动势的能斯特方程及电动势的计算 电极电势的能斯特方程及电极电势的计算
1.电极电势:金属(或非金属)与溶液中自身离子达到平衡时产生的电势称电极的电极电势,以φ表示。
2.标准电极电势: 电极处在标准状态(气体分压为100kPa,离子浓度为1mol.dm-3)时的电极电势,以φθ表示。
(1)标准氢电极:规定在任何温度下标准氢电极的电极电势为零,即φθ(H+/H2)=0.0000V
标准氢电极为Pt︱H2(100kPa)︱H+(1mol.dm-3)
(2)标准电极电势φθ:将待测电极与标准氢电极组成原电池,可求待测电极的标准电极电势。
说明:
1) 电极电势在一定温度下为一常数,不随电极反应形式的改变而变.例:
Cu2++2e=Cu,φθ=+0.34V;Cu -2e = Cu2+,φθ=+0.34V
2) 电极电势不随电极反应计量系数的改变而变化。例:
电极反应:Cu2++2e=Cu,φθ=+0.34V,
电极反应:2Cu= 2Cu2++4e,φθ=+0.34V
(3)原电池电动势:E=φ(+)-φ(—);
原电池标准电动势:Eθ=φθ(+)-φθ(—)
电极电势φ高的电极作正极,电极电势φ低的电极作负极,E>0,原电池正常工作,电流从正极流向负极。
(4)参比电极:由于标准氢电极要求氢气纯度高、压力稳定,并且铂在溶液中易吸附其他组分而失去活性。因此,实际上常使用易于制备、电极电势稳定的甘汞电极或氯化银电极作电极电势的对比参考,称为参比电极。
3.电动势的能斯特方程:
原电池反应: aA+bB=gG+dD, 298K时
E=Eθ- lg
其中:Cθ=1moldm-3 ,可省略;
Eθ=φθ(+)-φθ(—)
可见,随反应的进行,原电池的电动势将不断减少.
例:求反应Ni(s)+ Cu2+(1.0moldm-3) = Ni2+ +(0.1moldm-3) + Cu(s)组成的电池电动势。j Ө(Cu2+ / Cu)=0.3419V;j Ө(Ni2+ / Ni)=—0。257V;