第5章电分析化学导论要点课件

前页后页目录前页后页目录第五章第五章 电分析化学导论电分析化学导论仪仪 器器 分分 析析第五章第五章电分析化学导论2024/6/18第五章 电分析化学导论仪 器 分 析第五章 电分析化学前页后页目录前页后页目录第五章第五章 电分析化学导论电分析化学导论第一节第一节 概概 述述1 1、电分析化学法、电分析化学法第一节第一节 概概 述述 利用被测物在溶液中的电化学性质，将浓度的变化转利用被测物在溶液中的电化学性质，将浓度的变化转利用被测物在溶液中的电化学性质，将浓度的变化转利用被测物在溶液中的电化学性质，将浓度的变化转变为各种电信号进行分析的方法。变为各种电信号进行分析的方法。变为各种电信号进行分析的方法。变为各种电信号进行分析的方法。2 2、分类、分类电导分析法、电位分析法、电解和库仑分析法、极谱分析法电导分析法、电位分析法、电解和库仑分析法、极谱分析法电导分析法、电位分析法、电解和库仑分析法、极谱分析法电导分析法、电位分析法、电解和库仑分析法、极谱分析法电化学分析法电化学分析法电化学分析法电化学分析法3 3、特点、特点（见（见（见（见P P222222表表表表11-111-1）仪器简单、操作方便、准确度高仪器简单、操作方便、准确度高仪器简单、操作方便、准确度高仪器简单、操作方便、准确度高(E Er r0.02%)0.02%)2024/6/18第五章 电分析化学导论第一节 概 述1、电分析化前页后页目录前页后页目录第五章第五章 电分析化学导论电分析化学导论第二节第二节 基本概念基本概念一、化学电池一、化学电池将电能与化学能进行转化的装置。分原电池、电解池将电能与化学能进行转化的装置。分原电池、电解池将电能与化学能进行转化的装置。分原电池、电解池将电能与化学能进行转化的装置。分原电池、电解池电能电能电能电能化学能化学能化学能化学能原电池原电池原电池原电池电解池电解池电解池电解池e e-电极电极电极电极反应反应反应反应ZnZnZnZn2+2+2e+2e-Cu Cu2+2+2e+2e-CuCu总反应总反应总反应总反应：Zn+CuZn+Cu2+2+ZnZn2+2+Cu+CuZnSOZnSO4 4CuSOCuSO4 4阳极阳极阳极阳极 (-)(-)(-)(-)阴极阴极阴极阴极 (+)(+)(+)(+)原电原电池池ZnZn2+2+2e+2e-Zn CuCuZn CuCu2+2+2e+2e-ZnZn2+2+CuCu+CuCu2+2+Zn+ZnCuSOCuSO4 4ZnSOZnSO4 4阴极阴极阴极阴极 (-)(-)(-)(-)阳极阳极阳极阳极 (+)(+)(+)(+)e e-电解电解池池第二节第二节 基本概念基本概念2024/6/18第五章 电分析化学导论第二节 基本概念一、化学电池将电前页后页目录前页后页目录第五章第五章 电分析化学导论电分析化学导论二、电极的命名二、电极的命名1 1 1 1 阴、阳命名法阴、阳命名法阴、阳命名法阴、阳命名法阳极阳极阳极阳极：发生氧化反应的电极。：发生氧化反应的电极。：发生氧化反应的电极。：发生氧化反应的电极。阴极阴极阴极阴极：发生还原反应的电极。：发生还原反应的电极。：发生还原反应的电极。：发生还原反应的电极。2 2 2 2 正、负命名法正、负命名法正、负命名法正、负命名法正极正极正极正极：电位高的电极。：电位高的电极。：电位高的电极。：电位高的电极。负极负极负极负极：电位低的电极。：电位低的电极。：电位低的电极。：电位低的电极。故正极和阳极、负极和阴极并不完全对应。故正极和阳极、负极和阴极并不完全对应。故正极和阳极、负极和阴极并不完全对应。故正极和阳极、负极和阴极并不完全对应。三、电池的表示方法三、电池的表示方法（P226)如：如：如：如：ZnZnSOZnZnSO4 4(a aZnSOZnSO4 4)CuSO)CuSO4 4(a aCuSOCuSO4 4)Cu)Cu第二节第二节 基本概念基本概念2024/6/18第五章 电分析化学导论二、电极的命名1 阴、阳命名法阳前页后页目录前页后页目录第二节第二节 基本概念基本概念第五章第五章 电分析化学导论电分析化学导论四、电极电位和电动势四、电极电位和电动势1 1 1 1 电极电位电极电位电极电位电极电位可用能斯特方程计算：可用能斯特方程计算：可用能斯特方程计算：可用能斯特方程计算：将金属浸于电解质溶液中，因溶剂化将金属浸于电解质溶液中，因溶剂化将金属浸于电解质溶液中，因溶剂化将金属浸于电解质溶液中，因溶剂化作用，金属与溶液的界面两侧将产生电位作用，金属与溶液的界面两侧将产生电位作用，金属与溶液的界面两侧将产生电位作用，金属与溶液的界面两侧将产生电位差，这种电位差称为金属在此溶液中的电差，这种电位差称为金属在此溶液中的电差，这种电位差称为金属在此溶液中的电差，这种电位差称为金属在此溶液中的电极电位。用极电位。用极电位。用极电位。用“”“”表示；单位：表示；单位：表示；单位：表示；单位：V V或或或或mVmV。=+lg=+lg 0.059na a氧化态氧化态氧化态氧化态a a还原态还原态还原态还原态注意：注意：注意：注意：此方程只适于可逆电极；此方程只适于可逆电极；此方程只适于可逆电极；此方程只适于可逆电极；式中的活度为电极表面的活度。式中的活度为电极表面的活度。式中的活度为电极表面的活度。式中的活度为电极表面的活度。2024/6/18第二节 基本概念第五章 电分析化学导论四、电极电位和电前页后页目录前页后页目录 当两个不同浓度或不同种类当两个不同浓度或不同种类当两个不同浓度或不同种类当两个不同浓度或不同种类的溶液直接接触时，由于离子扩的溶液直接接触时，由于离子扩的溶液直接接触时，由于离子扩的溶液直接接触时，由于离子扩散速度的不同，在溶液接界两侧散速度的不同，在溶液接界两侧散速度的不同，在溶液接界两侧散速度的不同，在溶液接界两侧所产生的电位差，用所产生的电位差，用所产生的电位差，用所产生的电位差，用“”“”表示。表示。表示。表示。单位：单位：单位：单位：V V或或或或mVmV。第二节第二节 基本概念基本概念第五章第五章 电分析化学导论电分析化学导论2 2 2 2 原电池的电动势原电池的电动势原电池的电动势原电池的电动势 组成电池的二电极的电极电位之差，用组成电池的二电极的电极电位之差，用组成电池的二电极的电极电位之差，用组成电池的二电极的电极电位之差，用“E E”表示。且表示。且表示。且表示。且规定规定规定规定单位：单位：单位：单位：V V或或或或mVmV。E E=(+)(+)-(-)(-)五、液体的接界电位五、液体的接界电位HClHClHClHCl0.1mol.L0.1mol.L-1-10.01mol.L0.01mol.L-1-1HH+ClCl-=40mV=40mV2024/6/18 当两个不同浓度或不同种类的溶液直接接触时，由前页后页目录前页后页目录第二节第二节 基本概念基本概念第五章第五章 电分析化学导论电分析化学导论解决方法：解决方法：解决方法：解决方法：加盐桥。加盐桥。加盐桥。加盐桥。HClHCl0.1mol.L0.1mol.L-1-1KClKCl（饱和）（饱和）（饱和）（饱和）HH+HClHCl0.01mol.L0.01mol.L-1-1KK+ClCl-HH+=1.2mV=1.2mV六、电极的极化六、电极的极化当电极中有电流通过时，电极当电极中有电流通过时，电极电位偏离平衡电位的现象。电位偏离平衡电位的现象。极化类型有两种：浓差极化和电化学极化。极化类型有两种：浓差极化和电化学极化。极化类型有两种：浓差极化和电化学极化。极化类型有两种：浓差极化和电化学极化。2024/6/18第二节 基本概念第五章 电分析化学导论解决方法：HCl前页后页目录前页后页目录 当电流通过电极时，由于发生电极反应，导致氧化态离当电流通过电极时，由于发生电极反应，导致氧化态离当电流通过电极时，由于发生电极反应，导致氧化态离当电流通过电极时，由于发生电极反应，导致氧化态离子的子的子的子的c c表面表面表面表面 c c主体主体主体主体而产生的而产生的而产生的而产生的极化极化极化极化。第五章第五章 电分析化学导论电分析化学导论第二节第二节 基本概念基本概念1 1 1 1 浓差极化浓差极化浓差极化浓差极化阳极：阳极：阳极：阳极：c c表面表面表面表面c c主体主体主体主体 阴极：阴极：阴极：阴极：c c表面表面表面表面c c主体主体主体主体对电极电位的影响：对电极电位的影响：对电极电位的影响：对电极电位的影响：阳极：阳极：阳极：阳极：M MM Mn+n+ne+ne-氧化氧化氧化氧化阴极：阴极：阴极：阴极：MMn+n+ne+ne-M M还原还原还原还原=+lg M=+lg Mn+n+0.059n阳阳阳阳阴阴阴阴2024/6/18 当电流通过电极时，由于发生电极反应，导致氧化态离子的前页后页目录前页后页目录第五章第五章 电分析化学导论电分析化学导论第二节第二节 基本概念基本概念 当电流通过电极时，由于电极反应迟缓，导致电极电位当电流通过电极时，由于电极反应迟缓，导致电极电位当电流通过电极时，由于电极反应迟缓，导致电极电位当电流通过电极时，由于电极反应迟缓，导致电极电位偏离平衡电位而产生的偏离平衡电位而产生的偏离平衡电位而产生的偏离平衡电位而产生的极化极化极化极化。2 2 2 2 电化学极化电化学极化电化学极化电化学极化阳极：阳极：阳极：阳极：内部的负电荷减少内部的负电荷减少内部的负电荷减少内部的负电荷减少 阴极：阴极：阴极：阴极：内部的负电荷增加内部的负电荷增加内部的负电荷增加内部的负电荷增加可见，两种极化对电极电位的影响一致：可见，两种极化对电极电位的影响一致：可见，两种极化对电极电位的影响一致：可见，两种极化对电极电位的影响一致：阳阳阳阳阴阴阴阴使使阳极的电极电位升高，阴极的电极电位降低阳极的电极电位升高，阴极的电极电位降低七、极化对电池的影响及解决方法七、极化对电池的影响及解决方法1 1 1 1 极化对电池的影响极化对电池的影响极化对电池的影响极化对电池的影响2024/6/18第五章 电分析化学导论第二节 基本概念 当电流通前页后页目录前页后页目录第五章第五章 电分析化学导论电分析化学导论第二节第二节 基本概念基本概念对原电池的影响对原电池的影响对原电池的影响对原电池的影响电动势电动势电动势电动势 E E=(+)(+)-(-)(-)=阴阴阴阴 -阳阳阳阳随着随着随着随着 、，电动势，电动势，电动势，电动势E E 将减小。将减小。将减小。将减小。阳阳阳阳阴阴阴阴对电解池的影响对电解池的影响对电解池的影响对电解池的影响随着随着随着随着 、，V V分分分分 将增大。将增大。将增大。将增大。阳阳阳阳阴阴阴阴分解电压分解电压分解电压分解电压 V V分分分分 E E=(+)(+)-(-)(-)=阳阳阳阳 -阴阴阴阴2 2 2 2 电极极化的解决方法电极极化的解决方法电极极化的解决方法电极极化的解决方法过电位：过电位：过电位：过电位：电极的实际电位与平衡电位之差，用电极的实际电位与平衡电位之差，用电极的实际电位与平衡电位之差，用电极的实际电位与平衡电位之差，用“”表表表表示。示。示。示。2024/6/18第五章 电分析化学导论第二节 基本概念对原电池的影响前页后页目录前页后页目录 的意义：的意义：的意义：的意义：可直接量化电极极化影响的大小。可直接量化电极极化影响的大小。可直接量化电极极化影响的大小。可直接量化电极极化影响的大小。浓差极化的减免方法浓差极化的减免方法浓差极化的减免方法浓差极化的减免方法 减小电流密度；减小电流密度；减小电流密度；减小电流密度；升温；升温；升温；升温；加强机械搅拌。加强机械搅拌。加强机械搅拌。加强机械搅拌。电化学极化的减免方法电化学极化的减免方法电化学极化的减免方法电化学极化的减免方法 升温；升温；升温；升温；改变电极反应物形态；改变电极反应物形态；改变电极反应物形态；改变电极反应物形态；改变电极材料改变电极材料改变电极材料改变电极材料(P(P228228表表表表11-3)11-3)。第五章第五章 电分析化学导论电分析化学导论第二节第二节 基本概念基本概念2024/6/18的意义：可直接量化电极极化影响的大小。浓差极化的减免方法前页后页目录前页后页目录第三节第三节 电极的分类电极的分类一、按组成分类一、按组成分类1 1 1 1 第一类电极第一类电极第一类电极第一类电极组成：组成：组成：组成：MMMMn+n+(a aM M )n+n+电极反应：电极反应：电极反应：电极反应：MMn+n+n ne e-M M电极电位的计算关系：电极电位的计算关系：电极电位的计算关系：电极电位的计算关系：=+lg M=+lg Mn+n+0.059nMMn+n+/M/M2 2 2 2 第二类电极第二类电极第二类电极第二类电极组成：组成：组成：组成：MMAMMA(S S)AAn-n-(a aA A )n-n-电极电位的计算关系：电极电位的计算关系：电极电位的计算关系：电极电位的计算关系：=-lg A lg An-n-0.059nMA/MMA/M第五章第五章 电分析化学导论电分析化学导论第三节第三节 电极的类型电极的类型2024/6/18第三节 电极的分类一、按组成分类1 第一类电极组成：MMn前页后页目录前页后页目录第五章第五章 电分析化学导论电分析化学导论3 3 3 3 第三类电极第三类电极第三类电极第三类电极组成：组成：组成：组成：MMAMMA(S)(S)NANA(S)(S)NNn+n+(a aN N )n+n+电极电位的计算关系：电极电位的计算关系：电极电位的计算关系：电极电位的计算关系：=+lg N lg Nn+n+0.059nMA/MMA/M4 4 4 4 零类电极零类电极零类电极零类电极组成：组成：组成：组成：如如如如 PtFePtFe2+2+，FeFe3+3+电极电位的计算关系：电极电位的计算关系：电极电位的计算关系：电极电位的计算关系：=+0.059 lg 0.059 lg FeFe3+3+/Fe/Fe2+2+aFe2+aFe3+5 5 5 5 膜电极膜电极膜电极膜电极组成：组成：组成：组成：具有敏感膜并能产生膜电位具有敏感膜并能产生膜电位具有敏感膜并能产生膜电位具有敏感膜并能产生膜电位(参见各种离子选择性电极参见各种离子选择性电极参见各种离子选择性电极参见各种离子选择性电极)。电极电位的计算关系：电极电位的计算关系：电极电位的计算关系：电极电位的计算关系：参照能斯特方程。参照能斯特方程。参照能斯特方程。参照能斯特方程。第三节第三节 电极的类型电极的类型2024/6/18第五章 电分析化学导论3 第三类电极组成：MMA(S前页后页目录前页后页目录二、按作用分类二、按作用分类1 1 1 1 指示电极指示电极指示电极指示电极 用来指示溶液中被测离子浓度的电极。用来指示溶液中被测离子浓度的电极。用来指示溶液中被测离子浓度的电极。用来指示溶液中被测离子浓度的电极。特点：特点：特点：特点：电极电位与电极电位与电极电位与电极电位与c c测测测测的关系符合能斯特方程，且测量时的关系符合能斯特方程，且测量时的关系符合能斯特方程，且测量时的关系符合能斯特方程，且测量时c c测测测测 基本保持不变。基本保持不变。基本保持不变。基本保持不变。2 2 2 2 参比电极参比电极参比电极参比电极 与指示电极组成电池，以作相关测量的电极。与指示电极组成电池，以作相关测量的电极。与指示电极组成电池，以作相关测量的电极。与指示电极组成电池，以作相关测量的电极。特点：特点：特点：特点：电极电位保持恒定。电极电位保持恒定。电极电位保持恒定。电极电位保持恒定。常见的参比电极为甘汞电极（常见的参比电极为甘汞电极（常见的参比电极为甘汞电极（常见的参比电极为甘汞电极（HgHgHgHg2 2ClCl2 2ClCl-），其电极电位的），其电极电位的），其电极电位的），其电极电位的高低取决于内部溶液中的高低取决于内部溶液中的高低取决于内部溶液中的高低取决于内部溶液中的 c cCl-Cl-（P P231231表表表表11-411-4），其中），其中），其中），其中饱和甘汞电极饱和甘汞电极饱和甘汞电极饱和甘汞电极(SCESCE)的的的的 =0.242V=0.242V。第五章第五章 电分析化学导论电分析化学导论第三节第三节 电极的类型电极的类型2024/6/18二、按作用分类1 指示电极 用来指示溶液中被测离子浓度前页后页目录前页后页目录第五章 电分析化学导论本章要求本章要求 1.掌握电极的命名和分类方法掌握电极的命名和分类方法 2.明确液体接界电位的产生原理和解决手段。明确液体接界电位的产生原理和解决手段。3.掌握电极的极化现象、影响结果和解决方掌握电极的极化现象、影响结果和解决方法。法。【作业作业：P237第第10题。题。2024/6/18第五章 电分析化学导论本章要求 1.掌握电极的命前页后页目录前页后页目录2024/6/18本课到此结束2023/8/9