AP化学 - 单元 9：热力学与电化学

熵 (S)

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衡量一个系统无序程度或随机性的物理量。熵增通常有利于自发反应。

吉布斯自由能 (G)

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一个热力学势，用于确定一个过程在恒温恒压下能否自发进行。ΔG < 0 表示自发。

热力学第二定律

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对于任何自发过程，宇宙的总熵（系统+环境）总是增加的 (ΔS_universe > 0)。

自发过程

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在给定条件下，无需外界持续输入能量就能发生的过程。

吉布斯自由能方程

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ΔG = ΔH - TΔS，关联了焓变(ΔH)、熵变(ΔS)和绝对温度(T)。

氧化还原反应 (Redox)

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涉及电子从一种物质转移到另一种物质的化学反应。

原电池 (Galvanic/Voltaic Cell)

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一种将自发氧化还原反应的化学能转化为电能的电化学装置。

电解池 (Electrolytic Cell)

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利用外部电源提供的电能来驱动非自发氧化还原反应的装置。

阳极 (Anode)

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发生氧化反应的电极。在原电池中是负极，在电解池中是正极。

阴极 (Cathode)

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发生还原反应的电极。在原电池中是正极，在电解池中是负极。

盐桥 (Salt Bridge)

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在原电池中连接两个半电池，通过离子迁移来维持电中性。

电池电势 (E_cell)

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也称电动势(EMF)，是原电池两极之间的电势差，驱动电子流动。E_cell > 0 表示自发反应。

标准电极电势 (E°)

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在标准条件下（1M, 1 atm, 25°C），一个半反应相对于标准氢电极(SHE)的电势。

标准电池电势计算

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E°_cell = E°_cathode - E°_anode (使用标准还原电势值)。

ΔG° 与 E°_cell 的关系

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ΔG° = -nFE°_cell，将热力学自发性与电化学电势联系起来的方程。

法拉第常数 (F)

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1摩尔电子所带的电荷量，约等于 96,485 库仑/摩尔电子 (C/mol e⁻)。

能斯特方程 (Nernst Equation)

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E_cell = E°_cell - (RT/nF)lnQ，用于计算非标准条件下的电池电势。

电解 (Electrolysis)

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利用电流强行驱动一个非自发化学反应的过程，例如电解水或电镀。