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濃差電池


銅臭 / 2022-07-23

 能斯脫公式指出電極電位是隨氧化態(tài)和還原態(tài)的活度而變化的。那末，兩個電極即使其氧化態(tài)和還原態(tài)的物質(zhì)都相同，只是活度不同，它們的電極電位也不相同，也可以組成原電池。這種由兩個組成相同、但活度(或濃度)不同的電極組成的原電池，叫作濃差電池。濃差電池的電池作用僅僅是一種物質(zhì)從高濃度狀態(tài)向低濃度狀態(tài)轉(zhuǎn)移。當(dāng)濃度相等時，電動勢等于零，這時電池作用達到極限，不能再進行。濃差電池主要有兩類:溶液濃差和電極材料濃差，分別敘述如下:

一、溶液濃度不同的濃差電池
  在這類電池中，兩電極的材料和電解質(zhì)的種類都相同，只是 電解質(zhì)溶液的濃度不同。例如有兩個電極: AgIAgNO?(a?)，AgIAgNO?(a?),且a?>a?。 根據(jù)能斯脫公式可知，φ?>φ?。兩電極組成電池時，離子活度小的電極必為負極，離子活度大的電極必為正極。電極電池:
  AglAgNO?(a?)IAgNO?(a?)IAg         a?<a?
根據(jù)負極進行氧化反應(yīng)，正極進行還原反應(yīng)的原則，電極反應(yīng)為:

  因為兩電極的材料和電解質(zhì)均相同，所以φ?相同，在φ正和φ負相減時可消去。電池的電動勢E為:

  由上式可知，這類電池的電動勢只和兩極的電解質(zhì)溶液的活 度a?和a?有關(guān)。電池作用的極限是: a?=a?, φ?=φ?, E=0。
二、電極材料濃度不同的濃差電池
  這種濃差電池是在同一溶液中，插入材料種類相同但活度(或濃度)不同的兩個電極所構(gòu)成。例如有分壓不同的兩個氫電 極: (1)Pt, H?(P?)|H?(a)， (2)Pt, H?(P?)|H?(a)，P?>P?。則:


  由于P?>P?,故φ?>φ?因此電極(1)為負極，電極(2)為正極。組成的原電池為:
  Pt,H?(P?)|H?(a)|H?(P?), Pt
  負極: H?(P?)= =2H?(a)+2e
  正極: 2H?(a)+2e=H?(P?)
  電池反應(yīng): H?(P?)=H?(P?)

  由上式可知，電動勢的大小取決于兩個電極的氫氣壓力的差別， 而與溶液中H?的活度無關(guān)。氫氣壓力較大的一個電極作負極時，電池作用將自動進行，直到兩極氫氣的壓力相等。
  又如由分壓不同的兩個氧電極組成電池:

  以上說明，由兩個氧電極組成的電池中，當(dāng)氧氣壓力較大的一個電極作正極時，電池作用將自動進行，直至兩極氧氣壓力相等。
  此外，還有汞齊濃差電池以及其它形式組合的濃差電池，因?qū)ξ覀冇锰幉淮?，不作詳述?/span>

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