2011版普化课件第4章

2、原电池的表示方法 用“┆┆”表示盐桥 负极写在左边 正极写在右边 浓度 浓度
(-)Zn | Zn2+(c1)┆┆ Cu2+(c2) | Cu(+)
“|”
表示相与相之间的界面
溶液应注明浓度，气体应注明分压。
注 ①若组成电极物质中无金属时，应插入惰性电极 意 惰性电极： 如Pt ，石墨
能导电而不参与电极反应的电极
③电极中含有不同氧化态同种离子时，高 氧化态离子靠近盐桥，低氧化态离子靠近电 极，中间用“，”分开. Sn4+(c1), Sn2+(c2) | Pt (+)
④参与电极反应其它的物质也应写入电池符 号中
Cr2O72-(c1), Cr3+(c3) , H+(c2) | Pt (+)
(-) Pt | O2(p) | OH- (c1)
⑤ 值越大，表示氧化态的氧化能力越强， （还原态的还原能力越弱）; 值越小，表示还原态的还原能力越强， （氧化态的氧化能力越弱）。 ⑥ 对同一电对而言，氧化态的氧化性越强， 还原态的还原性就越弱，反之亦然。
参比电极 使用标准氢电极不方便，一般常用易于制备、 使用方便且电极电势稳定的甘汞电极或氯化 银电极等作为测量其它电极电势的相对标准， 称为参比电极。
4.2电极电势（）
4.2.1标准电极电势（ ）
1、电极电势产生的原因：双电层理论 以金属电极为例：M Mn++ne金属放入其盐溶液：溶解和沉积 溶解：金属离子受水分子的吸引进入溶液。 金属越活泼，溶液浓度越小，溶解倾向越大。 沉积：溶液中的金属离子回到金属表面接 受电子。金属越不活泼，溶液浓度越大，沉 积倾向越大。
按此方法，任一未知电极的通过组成原电 池方法测定出来，按代数值递增的顺序排列 在P364附表8中——标准电极电势表。 3、 标准电极电势表 ① 表中所有离子浓度均为1mol/L或a=1；气 体分压均为100kPa；固体液体均为纯净的。 ② 表中的半反应均表示为还原过程： a[氧化态]＋ne– b[还原态]
平衡：υ溶解=υ沉积,平衡后有两种情况： i、 溶解量>沉积量 ii、 沉积量>溶解量
由于双电层的作用，在金属和它的盐溶液之间产生的 电势差称为金属的平衡电极电势，简称电极电势。
用 (Mn+/M)表示。
每一个电极都有自己一定的电势，两个电极电势的 差值构成了电池的电动势（ E ）： E = （正极）- （负极） 电极电势的绝对值现在还无法测知
4)负极 Fe2+ = Fe3++ e正极 MnO-4 +8H++5 e- = Mn2++ 4H2O
例2 将各氧化还原反应组成原电池，分别用图式 表示原电池。 1 ) Zn+Fe2+=Zn2++Fe
2) 2I-+2Fe3+=I2+2Fe2+
3) Ni+Sn4+=Ni2++Sn2+
4) 5 Fe2++8H++MnO-4=Mn2++ 5 Fe3++4H2O
(3)电极类型
① 金属——金属离子电极 将某金属放在含有该金属离子的溶液中构成。
如 Zn2+(c) | Zn 电极反应为: Zn -2e- = Zn2+ ② 气体——离子电极 这种电极需要用惰性电极材料（一般为Pt，石 墨）担负起运输电子的任务。 如 氢电极 Pt∣H2(p1) ∣ H+(c1) 电极反应为 2 H+ + 2e- = H2
2) 2I-+2Fe3+=I2+2Fe2+ 3) Ni+Sn4+=Ni2++Sn2+ 4) 5 Fe2++8H++MnO-4=Mn2++ 5 Fe3++4H2O
解：1）负极 Zn = Zn2++2e正极 Fe2+ +2e- = Fe 2) 负极 正极 3) 负极 正极 2I- = I2+ 2eFe3+ + e- = Fe2+ Ni= Ni2++ 2eSn4+ + 2e- =Sn2+
3、原电池的电极和电极反应 (1) 氧化还原电对
Cu2+ (氧化型物质) Cu (还原型物质) Cu2+/Cu 氧化还原电对 半电池 半电池 原电池
Zn2+ (氧化型物质) Zn (还原型物质) Zn2+/Zn 氧化还原电对
氧化还原电对： 由同一种元素的氧化型物质和还原型物质构成
氧化还原电对表示方法 氧化型物质/还原型物质 如 Cu2+/Cu Zn2+/Zn
③ 金属——金属难溶盐电极 在金属上覆盖一层该金属的难溶盐，并把它浸 入含有与该难溶盐具有相同阴离子的溶液中构 成。 如： Ag(s)∣AgCl(s) ∣Cl-(c) 电极反应: AgCl(s) + e- = Ag+Cl-(aq)
④ 氧化还原电极 将惰性导电材料放在电解质溶液中，这种溶液
含有同种元素不同价态的离子。 如: Fe2+(c2) ， Fe3+(c1) | Pt (+) 电极反应: Fe3++e- Fe2+
负极：氧化反应 Cu(s) - 2e- = Cu2+（aq）
正极：还原反应2Ag+（aq）+2e- = 2Ag(s)
电池反应：
Cu(s)+2Ag（aq）= Cu2+（aq）+2Ag(s)
例1
根据下列原电池反应，分别写出各原电池中
正、负电极的电极反应（须配平）。
1 ) Zn+Fe2+=Zn2++Fe
写出各原电池的电极反应和电池反应。
解：
（1）负极，氧化反应： Zn(s) = Zn2+ (aq)+2e正极，还原反应：2 H+ (aq)+2e- = H2(g ) 电池反应： Zn(s) + 2 H+ (aq) = Zn2+ (aq)+ H2(g ) （2）负极，氧化反应： Cu (s) = Cu2+(aq)+2e正极，还原反应： Fe3+ (aq) +e- = Fe2+ (aq) 电池反应： Cu (s) + 2Fe3+ (aq) = Cu2+(aq)+2Fe2+ (aq) （3）负极，氧化反应： Cd (s) = Cd2+ (aq)+2e正极，还原反应： Ag+ (aq)+e- = Ag (s) 电池反应： Cd (s) +2 Ag+ (aq)= Cd2+ (aq)+ 2Ag (s)
H+/H2
Sn4+/Sn2+
（2）原电池的电极反应(半反应式) 电极上发生的氧化反应或还原反应，都称为 电极反应。 在铜锌原电池中： 负极：氧化反应 Zn(s ) -2e- = Zn2+（aq） 正极：还原反应Cu2+（aq）+2e- = Cu(s) 在银铜原电池中 (-) Cu | Cu2+(c1)┊┊Ag+(c2) |Ag（+） 负极：氧化反应 Cu(s) - 2e- = Cu2+（aq) 正极：还原反应Ag+（aq）+ e- = Ag(s)
2、电极电势的测定
欲确定某电极的电极电势,可把该电极与标准氢电 极组成原电池,测其电动势(E ),则 E 即为待测电极的 电极电势。 ① 标准电极电势的测定：
在标准状态下测得的电极电势叫标准电极电势。 所谓标准状态是指组成电极的离子其活度均为 a=1或浓度为1molL-1，气体的分压为100KPa， 液体或固体都是纯净物质。 标准电极电势的符号用表示。
例如： 测定 (Zn2+/Zn)
设计原电池
()Zn|Zn2+(1molL-1)┆┆H+(1molL-1)|H2(100kPa)|Pt(+)
测得原电池电动势：E = 0.7626 V
E = (+) - (-) = (H+/H2) - (Zn2+/Zn) (Zn2+/Zn) = (H+/H2) - E = 0V- 0.7626 V= -0.7626 V
解：1) (-) Zn | Zn 2+ (c1)
2) (-) Pt | I2(s) |I- (c1)
Fe2+ (c2) | Fe （+）
Fe3+ (c3) , Fe2+ (c2) | Pt （+）
3) (-) Ni | Ni2+ (c1) (c5) | Pt （+）
Sn4+ (c3), Sn2+ (c2) | Pt （+）
③ 值表示电对得失电子的能力。 ∴与物质的量无关。 Zn2++2e- =Zn (Zn2+/ Zn )= -0.76 V 2Zn2++4e- =2 Zn (Zn2+/ Zn) = -0.76V而不是2×(-0.76)V ④ 的正负号不因电极反应进行的方向而变。 Zn2++2e- = Zn = -0.76(V) Zn-2e- = Zn2+ = -0.76(V)
电化学：主要是研究电能和化学能之间相互转 化以及转化过程中有关现象的科学。
4.1原电池 4.1.1 原电池中的化学反应 1 、原电池的概念：
原电池
是将化学能转变为电能的装置