一、原电池与电解池
1、原电池与电解池的异同
对于原电池,反应的;对于一些电解池内的反应,可以理解为通电强行让它发生反应,反应的。
原电池在物理中相当于是内电路,电解池在物理中相当于是外电路,两者在化学本质上相似,所以本文以原电池为例来解释电动势。
2、高中内容补充
电镀(银)的总反应方程式:
二、原电池
1、原电池的电动势
电化学的化学变化过程中有电功。根据电学知识,电功(非体积功)等于电量与电动势的乘积,即:
其中为法拉第常数,为。表示一摩尔电子的电量。
根据热力学原理,对于恒温恒压下有非体积功(电功)的化学变化过程,化学反应的自由能增量和之间的关系:
若电池反应是可逆的(电流无限小),那么上式取等号,如果不可逆,那么不取等号,为了方便,下面的内容只讨论可逆的情况。即:
因为,所以有:
其中为反应商,为一摩尔反应中转移了多少摩尔电子。经过变形得到:(能斯特方程)
根据化学热力学知识:
得到:
从而,可以得到:
2、电极电势
正极的电势减去负极的电势等于这个原电池的电动势,即:
为了计算电势,规定了,如果氢电极为正极,锌电极为负极,有: