物理化学课件：§7.8 电极的种类.ppt

1、117.8 电极的种类电极的种类1. 第一类电极第一类电极 金属电极金属电极 惰性金属气体电极：氢电极、氧电极、卤素电极。惰性金属气体电极：氢电极、氧电极、卤素电极。(1)金属电极金属电极和和卤素电极卤素电极：均较简单，如均较简单，如 Zn2+|Zn: Zn2+2e-Zn Cl- | Cl2|Pt: Cl2(g)+2e-2Cl- (2)氢电极氢电极结构：将镀有铂黑的铂片浸入含有结构：将镀有铂黑的铂片浸入含有H+或或OH-的溶液中，并不断通的溶液中，并不断通H2(g)就就构构成了酸性或碱性氢电极成了酸性或碱性氢电极。22酸性酸性: H+ | H2(g) | Pt电极反应：电极反应：2H+2e-H

2、2(g)标准电极电势：标准电极电势：优点：电动势随温度改变很小。优点：电动势随温度改变很小。2HH (g)0E 碱性碱性: OH, H2O | H2(g) | Pt电极反应：电极反应：2H2O+2e-H2(g)+2OH-标准电极电势：标准电极电势：2wOHH (g)ln -0.828 VRTEKF 碱性标准电极电势是如何求出的？碱性标准电极电势是如何求出的？33将碱性氢电极与酸性标准氢电极组成电池：将碱性氢电极与酸性标准氢电极组成电池： Pt | H2(g) | H+ OH-, H2O | H2(g) |Pt由由Nernst 方程：方程：平衡时：平衡时：E0阳极：阳极： (1/2)H 2(g)

3、 H+ + e-阴极：阴极： H2O + e- (1/2)H2(g) + OH-电池反应：电池反应： H2O H+ + OH-)2H()-H()H(lnOaOaaFRTEE Wln KFRTE WW222lnlng)(/HHg)(/HOHO,HKFRTKFRTEE44(3) 氧电极氧电极 结构结构：将镀有铂黑的铂片浸入含有将镀有铂黑的铂片浸入含有H+或或OH-的溶液中，并的溶液中，并 不断通不断通O2(g)就就构成了酸性或碱性氧电极构成了酸性或碱性氧电极碱性碱性: OH-, H2O | O2(g) | Pt电极反应：电极反应：O2(g)+2H2O+4e-4OH-标准电极电势：标准电极电势：2O

4、 (g) OH -0.401 VE 酸性酸性: H+, H2O | O2(g) | Pt电极反应：电极反应：O2(g)+4H+4e-2H2O标准电极电势：标准电极电势：2O (g) H 1.229 VE 22wO (g) OH O (g) H lnRTEEKF 55推导：推导： (碱碱)： O2(g)+2H2O+4e-4OH- G1 +) 用水配：用水配： 4H+ + 4OH- 4H2O G2 (酸酸)： O2(g)+4H+4e-2H2O(g) G3 G1 = zFE(碱碱) G2 = 4RTlnKw G3 = zFE(酸酸)而：而： G3 G1 G2 zFE(酸酸)zFE (碱碱) 4RTl

5、nKw 22wO (g) OH O (g) H lnRTEEKF 662. 第二类电极第二类电极 金属金属-难溶盐电极难溶盐电极 金属金属-难溶氧化物电极难溶氧化物电极 (1)金属金属-难溶盐电极难溶盐电极： 在金属上覆盖一层该金属的难溶盐，然后将它浸入含有在金属上覆盖一层该金属的难溶盐，然后将它浸入含有与该难溶盐具有相同负离子的易溶盐溶液中而构成的。与该难溶盐具有相同负离子的易溶盐溶液中而构成的。最常用的有最常用的有银银-氯化银电极氯化银电极和和甘汞电极甘汞电极。银银-氯化银电极氯化银电极甘汞电极甘汞电极77电极表示：电极表示：Cl-|Hg2Cl2(s)|Hg电极反应：电极反应可认为分两步进

6、行：电极反应：电极反应可认为分两步进行： Hg2Cl2(s) Hg22+ + 2Cl- (1) Hg22+ + 2e 2Hg (2) Hg2Cl2(s) +2e-2Hg +2Cl- (3)优点：容易制备，电极电势稳定。故在测量电池电动势时常作为参比电极优点：容易制备，电极电势稳定。故在测量电池电动势时常作为参比电极E(甘汞甘汞) E(Hg22+/Hg)的关系的关系?O2O1O3GGG 表表7.8.1以以甘汞电极为例：甘汞电极为例： )Cl(lnHg/ ) s (ClHgHg/ ) s (ClHg2222 aFRTEEspKFRTEEln2Hg/HgHg/ ) s (ClHg222288优点：锑

7、优点：锑-氧化锑电极为固体电极，应用起来很方便。氧化锑电极为固体电极，应用起来很方便。(2)金属金属-难溶氧化物难溶氧化物电极电极 以锑以锑-氧化锑电极为例：在锑棒上覆盖一层三氧化二锑，氧化锑电极为例：在锑棒上覆盖一层三氧化二锑，将其浸入含有将其浸入含有H+或或OH-的溶液中就的溶液中就构成了构成了锑锑-氧化锑电极。氧化锑电极。酸性酸性: H+, H2O|Sb2O3 (s)|Sb电极反应：电极反应：Sb2O3 (s)+6H+6e- 2Sb+3H2O(g)碱性碱性: OH-, H2O|Sb2O3 (s)|Sb电极反应：电极反应：Sb2O3 (s) +3H2O+6e- 2Sb+6OH-可以导出：可

8、以导出：WKFRTEEln(s)/SbOSb/H(s)/SbOSb/OH323293. 氧化还原电极氧化还原电极 如：如： Fe3+, Fe2+ Pt , Fe3+ + e Fe2+ Co3+, Co2+ Pt , Co3+ + e Co2+ Pt 只起输送电子的作用，参加氧化还原反应的物质都在溶液中。只起输送电子的作用，参加氧化还原反应的物质都在溶液中。醌氢醌电极醌氢醌电极 H+|Q, H2Q|Pt对氢离子可逆的氧化还原电极对氢离子可逆的氧化还原电极, 常用来测定溶液常用来测定溶液pH值值.将少量的醌氢醌将少量的醌氢醌(Q H2Q)晶体溶于水晶体溶于水, 微溶的微溶的 醌氢醌醌氢醌在水溶在水

9、溶液中完全解离成液中完全解离成醌醌(Q)和氢醌和氢醌(H2Q):C6H4O2 C6H4(OH)2 = C6H4O2 + C6H4(OH)2 这里这里Q和和H2Q分别代表分别代表OO和和 HO- OH.10电极反应为电极反应为: C6H4O2 + 2H+ 2e C6H4(OH)2 C6H4(OH)2=C6H4O22- + 2H+ C6H4O22-= C6H4O2+ 2e 氢醌是弱有机酸，按下式解离，其解离度很小。氢醌是弱有机酸，按下式解离，其解离度很小。C6H4O22-离子与离子与C6H4O2间可发生氧化还原反应：间可发生氧化还原反应：2222)H()Q()QH(ln2)QH/(Q)QH/(Q

10、aaaFRTEE醌和氢醌的浓度相等而且很低醌和氢醌的浓度相等而且很低, 所以所以 a(Q)a(H2Q), 得得)H(ln)Q2H/(Q)Q2H/(Q aFRTEEVE6993. 0)Q2H/(Q 250C时：时：E(Q/H2Q ) = 0.6993 V0.05916 V pH11通常将醌氢醌电极与通常将醌氢醌电极与0.1moldm3KCl甘汞电极甘汞电极(298.15K电极电电极电势势0.2799V)组成电池组成电池, 测定电动势后测定电动势后, 可算出溶液可算出溶液pH值值.醌氢醌电极不能用于碱性溶液醌氢醌电极不能用于碱性溶液,当当 pH 8.5，由于氢醌的大量解，由于氢醌的大量解离，使离，使a(Q)a(H2Q)的假定不能成立的假定不能成立,这样在计算这样在计算pH时会产生误时会产生误差差.例例43Homework 22例例31