《电极电势与电池电动势》.ppt

电极电势与电池电动势;第一节 电极电势 一、原电池 （一）原电池的概念 原电池：借助于氧化还原反应将化学 能直接转变为电能的装置。; 负极：Zn-2e ? Zn2＋ （氧化） 正极：Cu2＋＋2e ? Cu （还原） 原电池:Zn＋Cu2＋ ? Zn2＋＋Cu（氧化还原） ; 盐桥的作用是中和溶液中过剩的电荷，沟通电路，保持两溶液的电中性，保证了Zn的氧化和Cu2＋的还原继续进行。;原电池的装置可用符号表示： (-)Zn│ZnSO4(c1)‖CuSO4(c2)│Cu(+) “│”表示两相的界面， “‖”表示盐桥，(+)和(－)分别表示正负极。习惯上把负极写在左边，正极写在右边。; 盐桥两边分别为2个半电池（即两 个电极），每个电极反应包括两类物 质，一类是可作还原剂（处于低价态） 的物质，叫做还原态（或还原型）物 质；另一类是可作氧化剂（处于???价 态）的物质，叫做氧化态（或氧化型） 物质。两者关系可表示如下： 氧化态＋ne ?还原型;常用电极（半电池）通常有四种类型 ① 金属-金属离子电极Cu 2＋/Cu Zn 2＋/Zn（即氧化型/还原型） ② 气体电极 Pt, H+/H2、Pt, Cl2/Cl- ③ 金属-金属难溶盐-阴离子电极 Ag ， AgCl（s）│Cl- ④ 氧化还原电极 Pt │Fe 3＋，Fe 2＋;用金属Pt作惰性电极，电极可表示为： Pt │ Fe 3＋，Fe 2＋、Pt，H2 │ H＋、 Pt，Cl2 │ Cl-等，金属及其难溶盐。例如AgCl/Ag，其电极组成为， Ag │ AgCl，Cl-;例：3-1将下列氧化还原反应组成原电池 Cu+2Ag+(c=1.0)→Cu2+(c=1.0)+2Ag 解：首先把反应分为氧化反应和还原反应 Cu ? Cu2+＋2e (氧化反应) Ag++e ? Ag (还原反应) (-)Cu│Cu2+(c=0.10)‖Ag+(c=1.0)│Ag(+) ; 例3-2 写出下列电池所对应的化学反应 (-)Pt│Fe3+，Fe2＋‖MnO4-,Mn2+,H+│Pt(+) 解：负极发生氧化反应Fe2+ ? Fe3++e 正极发生还原反应 MnO4-+8H++5e ? Mn2++4H2O (1)×5＋（2）得电池反应为 MnO4-+5Fe2++8H+ ? Mn2++5Fe3++4H2O;(二)电池的电动势 电池的电动势：在原电池的两电极之间电势差。电极电势常用符号 表示，电池的电动势用E表示：;二、电极电势 （一）电极电势的产生 M(s) ? Mn+(aq)+ne- 在极板上 在溶液中 留于极板上 ; 电极电势：产生与金属表面与其 盐溶液双电层之间的电势差称为金 属的电极电势。;图3-2金属的电极电势示意图;（二）电极电势的测定 （1）标准氢电极 按照IUPAC的规定，以标准氢电极（SHE）为标准电极，并规定它的电极电位为零，将待侧电极和标准氢电极组成一个原电池，通过测定该电池的电动势，就可求出待侧电极的相对值。;标准电极的构造 系将镀有铂黑的铂片浸入到H＋离子浓度 （确切地是活度）为1mol . L-1的酸溶液中， 于298.15K时通入101.3 kpa 的纯净氢气溶 液中的H＋与H2建立下述平衡： H2－2e ? 2H＋;图3－3 标准氢电极; （2）标准电极电势 规定温度为298.15K，有关离子的浓度为1mol·L-1，气体分压为101.3kpa 时，用 θ表示。;例3-3将标准氢电极和标准锌电极组成电池，试验表明锌电极是负极，氢电极是正极： (-)Zn│Zn2+(lmol.L-1)‖H+(lmol.L-1)│H2(101.3Kpa) ，Pt(+) 测得电池电动势E θ为0.7628V，求标准电极电势 的值。;解：因标准锌电极为负极，标准氢 电极为正极，则：; 如将标准锌电极转换成标准铜电极，标准氢电极与标准铜电极