电极电势与电池电动势PPT课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,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,Zn,2,（氧化）,正极：,Cu,2,2e,Cu,（还原）,原电池,:Zn,Cu,2,Zn,2,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,Cu,2,的还原继续进行。,原电池的装置可用符号表示：,(-)ZnZnSO,4,(c,1,)CuSO,4,(c,2,)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（处于高价,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,金属,-,金属离子电极,Cu,2,/Cu,Zn,2,/Zn,（即氧化型,/,还原型）,气体电极,Pt,H,+,/H,2,、,Pt,Cl,2,/Cl,-,金属,-,金属难溶盐,-,阴离子电极,Ag,，,AgCl,（,s,）,Cl,-,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,，,H,2,H,、,Pt,，,Cl,2,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)Cu,2+,(c=1.0)+2Ag,解：首先把反应分为氧化反应和还原反应,Cu,Cu,2+,2e (,氧化反应,),Ag,+,+e,Ag (,还原反应,),(-)CuCu,2+,(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,(-)PtFe,3+,，,Fe,2,MnO,4,-,Mn,2+,H,+,Pt(+),解：负极发生氧化反应,Fe,2+,Fe,3+,+e,正极发生还原反应,MnO,4,-,+8H,+,+5e,Mn,2+,+4H,2,O,(1)5,（,2,）得电池反应为,MnO,4,-,+5Fe,2+,+8H,+,Mn,2+,+5Fe,3+,+4H,2,O,(,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),M,n+,(aq)+ne,-,在极板上 在溶液中 留于极板上,溶解,沉积,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,H,2,建立下述平衡：,H,2,2e,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,1molL,-1,，气体分压为,101.3kpa,时，用,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：,(-)ZnZn,2+,(lmol.L,-1,)H,+,(lmol.L,-1,)H,2,(101.3Kpa),，,Pt(+),测得电池电动势,E,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组成电池，氢电极为负极，铜电极为正极，测得电池的电动势，,E,0.3419V,，则,表,3-1,列出一些常用电极的标准电极电势。,正确使用标准电极电势说明如下：,（,1,）是在标准状态下的水溶液中测,定的，对非水溶液、高温下的固,相液相反应不能应用。,（,2,）表中所列标准电极电势的数值和符号，不因电极反应的书写方式而改变。例如，不管电极反应是按,Zn,2,2,e,Zn,还是,Zn,2e,Zn,2,进行，该电对的标准电极电势都是,0.7628V,（,3,）电极的标准电极电势是强度性质，,没有加合性，其数值与反应系数,无关。以电对,Fe,3,/Fe,2,为例，,不管是,Fe,3,e,Fe,2,还是,2Fe,3,2,e,2Fe,2,其,（,4,）该表为,298.15K,时的标准电极,电势。由于电极电势随温度变化不,大，其他温度下电极电势也可用此,表。,三、电极电势的计算,电极电势与温度、浓度间的关系遵从以下的能斯特（,W.Nemst,）方程：,式中：标准电极电势（,V,）,R,：气体常数，其值为,8.314J,.,K,-1.,mol,-1,F,：法拉第常数，其值为,96500C,.,mol,-1,T,：绝对温度，单位用,K,表示,T,273,0,C,n,：电极反应中转移的电子数,当温度为,298.15,时，则能斯特方程式,可改写为。,注意一下几点：,（,1,）计算前，首先配平电极反应式。,（,2,）若电极反应式中氧化态、还原态物质,前的系数不等于,1,时，则氧化态、还,原态物质的浓度应以该系数为指数代,入公式。,（,3,）若电极反应中氧化态、还原态,为纯固体或纯液体（包括水）不,必代入方程式中；若为气体则用,分压表示（气体分压代入公式时，,应除以标准态压力,101.3kpa,）。,（,4,）若在电极反应中，有,H,或,OH,离子参加反应，则这些离,子的浓度也应根据反应式写在,方程式中。,例,3-4,计算,298.15K,Fe,3,（,1mol,.,L,1,），,Fe,2,（,0.0001molL,-1,）,Pt,电极的电极电势。,解：查表知,Fe,3,e,Fe,2,，,0.771V,，代入能斯特方程得：,例：,3-5,计算电极反应,MnO,4,-,+8H,+,+,5e,Mn,2+,+4H,2,O,在,pH,5,时此电极的电极电势（其他,条件仍为标准态）。,解：查表知该电极的 ,1.51V,则,例：,3,6,判断下列电池（,298.15K,）的正负极，计算其电动势，并写出电极反应和电池反应式。,ZnZn,2,(0.001mol,.,L,1,)Cd,2,(0.1.mol,.,L,1,)Cd,解：查表知,由于镉电极电势高于锌电极电势，故镉电极为正极。锌电极为负极。原电池的电动势为：,0.4326,（,0.8515,）,0.419V,