物理化学-第三章电化学2课件.ppt_163文库

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1、上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15 3.1 电化学的基本概念和法拉第定律电化学的基本概念和法拉第定律u研究对象研究对象u电化学用途电化学用途u两类导体两类导体u阴极、阳极阴极、阳极u电流效率电流效率u定律的文字表示定律的文字表示u法拉第常数法拉第常数u定律的数学式定律的数学式u粒子的基本单元粒子的基本单元u离子的电迁移离子的电迁移上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15 电化学研究对象电化学研究对象电能电能化学能化学能电化学主要是研究电化学主要是研究电能和化学能之间的电能和化学能之间的相互转化及转化过程中有关规律相互转化及转化过程中有关规律的科学。的科学。上一内容下

2、一内容回主目录O返回2022-12-15电化学的用途电化学的用途电解电解精炼和冶炼有色金属和稀有金属；精炼和冶炼有色金属和稀有金属；电解法制备化工原料；电解法制备化工原料；电镀法保护和美化金属；电镀法保护和美化金属；还有氧化着色等。还有氧化着色等。电池电池汽车、宇宙飞船、照明、通讯、汽车、宇宙飞船、照明、通讯、生化和医学等方面都要用不同类生化和医学等方面都要用不同类型的化学电源。型的化学电源。电分析电分析生物电化学生物电化学上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15一、电解质溶液的导电机理一、电解质溶液的导电机理A.A.自由电子作定向移动而导电自由电子作定向移动而导电B.B.导

3、电过程中导体本身不发生变化导电过程中导体本身不发生变化C.C.温度升高，电阻也升高温度升高，电阻也升高D.D.导电总量全部由电子承担导电总量全部由电子承担又称电子导体，如金属、石墨等。又称电子导体，如金属、石墨等。（1）.第一类导体第一类导体1.两类导体两类导体上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-151.两类导体两类导体A.A.正、负离子作反向移动而导电正、负离子作反向移动而导电B.B.导电过程中有化学反应发生导电过程中有化学反应发生C.C.温度升高，电阻下降温度升高，电阻下降D.D.导电总量分别由正、负离子分担导电总量分别由正、负离子分担又称离子导体，如又称离子导体，如电解质溶液、

4、熔融电解质等。电解质溶液、熔融电解质等。*固体电解质，如固体电解质，如等，也属于离子导体，但等，也属于离子导体，但它导电的机理比较复杂，导电能力不高，本章以讨论电它导电的机理比较复杂，导电能力不高，本章以讨论电解质水溶液为主。解质水溶液为主。2AgBrPbI、上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15导电机理导电机理（1）电流通过溶液是由离子的定向迁移来实现）电流通过溶液是由离子的定向迁移来实现的的（2）电流在电极与溶液界面处得以连续，是由）电流在电极与溶液界面处得以连续，是由于两电极上分别发生氧化或还原作用时放出或夺于两电极上分别发生氧化或还原作用时放出或夺取了电子而造成的。取了电

5、子而造成的。2.第二类导体的导电机理第二类导体的导电机理上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15阴极、阳极阴极、阳极发生发生还原作用还原作用的极称为的极称为阴极阴极，在原，在原电池中，阴极是正极；在电解池中，电池中，阴极是正极；在电解池中，阴极是负极。阴极是负极。发生发生氧化作用氧化作用的极称为的极称为阳极阳极，在原，在原电池中，阳极是负极；在电解池中，电池中，阳极是负极；在电解池中，阳极是正极。阳极是正极。上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15电解质溶液电解质溶液阳离子迁向阳离子迁向阴极阴极，在，在阴极上发生阴极上发生还原作用还原作用 A nioenAnod-+电源电源

6、电解池电解池+阳阳极极-e-e-阴阴极极CCathodeation 阴离子迁向阴离子迁向阳极阳极，在，在阳极上发生阳极上发生氧化作用氧化作用在电解池中在电解池中上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15阳极上发生氧化作用阳极上发生氧化作用阴极上发生还原作用阴极上发生还原作用在电解池中在电解池中-+电源电源电解池电解池+阳阳极极-e-e-阴阴极极2CuCl22ClaqCl(g)2e2Cuaq2eCu(s)上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15阳离子迁向阳离子迁向阴极阴极阴离子迁向阴离子迁向阳极阳极在原电池中在原电池中负载电阻负载电阻正正极极负负极极ZnZnSO4溶液溶液阳阳极

7、极CuCuSO4溶液溶液阴阴极极Danill电池电池-e-e-e2+Zn2+Cu2-4SO2-4SO在阴极上发生在阴极上发生还原还原的是的是 2Zn sZn(aq)2e2Cuaq2eCu(s)在阳极上发生在阳极上发生氧化氧化的是的是在电极上发生反应的先后由其性质决定在电极上发生反应的先后由其性质决定上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15阳极上发生氧化作用阳极上发生氧化作用阴极上发生还原作用阴极上发生还原作用在电解池中，在电解池中，用惰性电极用惰性电极-+电源电源电解池电解池+Pt-e-e-Pt24Na SO 222H O lO(g)4H4e22Haq2eH(g)电极上的反应次序由电

8、极上的反应次序由离子的活泼性决定离子的活泼性决定上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15阳极上发生氧化作用阳极上发生氧化作用阴极上发生还原作用阴极上发生还原作用在电解池中，在电解池中，都用铜作电极都用铜作电极-+电源电源电解池电解池+Cu-e-e-Cu4CuSO2Cuaq2eCu(s)电极有时也可发生反应电极有时也可发生反应2Cu(s,)Cuaq2e电极上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15电流效率电流效率电流效率电流效率=100%100%理论计算耗电量理论计算耗电量实际消耗电量实际消耗电量电流效率电流效率=100%100%电极上产物的实际量电极上产物的实际量理论计算应得

9、量理论计算应得量上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15 设想在两个惰性电极之间有想象的平面设想在两个惰性电极之间有想象的平面AA和和BB，将溶液分为阳极部、中部及阴极部三个，将溶液分为阳极部、中部及阴极部三个部分。假定未通电前，各部均含有正、负离子各部分。假定未通电前，各部均含有正、负离子各5 mol，分别用，分别用 +、-号代替。号代替。设离子都是一价的，当通入设离子都是一价的，当通入 4 mol 电子的电子的电量时，阳极上有电量时，阳极上有 4 mol 负离子氧化，阴极上负离子氧化，阴极上有有 4 mol正离子还原。正离子还原。3.离子的电迁移率离子的电迁移率上一内容下一内容回

10、主目录O返回2022-12-153.离子的电迁移率离子的电迁移率现在离子都是一价的，则离子运输电荷的现在离子都是一价的，则离子运输电荷的数量只数量只取决于离子迁移的速度取决于离子迁移的速度。两电极间正、负离子要共同承担两电极间正、负离子要共同承担4 mol电子电子电量的运输任务。电量的运输任务。上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-151)设正、负离子迁移的速率相等，设正、负离子迁移的速率相等，则导电任，则导电任务各分担务各分担2 mol，在假想的，在假想的AA，BB平面上各有平面上各有2 mol正、正、负离子逆向通过。负离子逆向通过。rr 当通电结当通电结束，阴、阳两束，阴、阳两极

11、部溶液浓度极部溶液浓度相同，但比原相同，但比原溶液各少了溶液各少了2 mol而而中部溶液浓度不变中部溶液浓度不变。3.离子的电迁移率离子的电迁移率上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15AABB阳极部中部阴极部阳极阳极阴极始态+4 molrr终态3.离子的电迁移率离子的电迁移率上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-152)设正离子迁移速率是负离子的三倍，则正离子导3 mol电量，负离子导1 mol电量。在假想的AA,BB平面上有3 mol正离子和1 mol负离子逆向通过。3rr 通电结束，阳极部正、负离子各少了3 mol，阴极部只各少了1 mol，而中部溶液浓度仍保持不变。3

12、.离子的电迁移率上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15AABB阳极部中部阴极部阳极阳极阴极始态+34 molrr终态3.离子的电迁移率离子的电迁移率上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15(1)向阴、阳两极迁移的正、负离子物质的量总和向阴、阳两极迁移的正、负离子物质的量总和恰好等于通入溶液的总电量。恰好等于通入溶液的总电量。()2.()QQrr (=(极部物质的量的正离子所传导的电量极部物质的量的正离子所传导的电量极部物质的量的负离子所传导的电量极部物质的量的负离子所传导的电量正离子的迁移速率正离子的迁移速率负离子的迁移速负离子的迁移速减少减少率率阳阳阴减少阴减少如果正

13、、负离子荷电量不等，如果电极本身也发如果正、负离子荷电量不等，如果电极本身也发生反应，情况就要复杂一些。生反应，情况就要复杂一些。上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15(d/d)(d/d)rUElrUEl离子在电场中运动的速率用公式表示为：离子在电场中运动的速率用公式表示为：式中式中为电位梯度，比例系数为电位梯度，比例系数和和分别称为正、分别称为正、负离子的负离子的电迁移率，电迁移率，又称为又称为离子淌度（离子淌度（ionic mobility），即相当于单位电位梯度时离子迁移的速率。它的单位是即相当于单位电位梯度时离子迁移的速率。它的单位是。UU211msVddEl 电迁

14、移率的数值与电迁移率的数值与离子本性离子本性、电位梯度电位梯度、溶剂性溶剂性质质、温度温度等因素有关，可以用界面移动法测量。等因素有关，可以用界面移动法测量。3.离子的电迁移率离子的电迁移率上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15某些离子的淌度上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15二、法拉第定律的文字表述二、法拉第定律的文字表述在电极界面上发生化学变化物质的质量与通入在电极界面上发生化学变化物质的质量与通入的电量成正比。的电量成正比。通电于若干个电解池串联的线路中，当所取的通电于若干个电解池串联的线路中，当所取的基本粒子的荷电数相同时，基本粒子的荷电数相同时，在各个电极

15、上发生反应在各个电极上发生反应的物质，其物质的量相同的物质，其物质的量相同，析出物质的质量与其摩，析出物质的质量与其摩尔质量成正比。尔质量成正比。上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15法拉第定律的数学表达式法拉第定律的数学表达式取电子的得失数为取电子的得失数为 z，通入的电量为通入的电量为 Q，则电极则电极上发生反应的物质的量上发生反应的物质的量 n 为：为：电极上发生反应的物质的质量电极上发生反应的物质的质量 m 为：为：z-M e MA e AzzzQmnMMzFQnzFQnzF或或上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15法拉第常数法拉第常数F=Le 法拉第常数在数

16、值上等于法拉第常数在数值上等于1 mol元电荷的电量。元电荷的电量。已知元电荷电量为已知元电荷电量为191.6022 10C=6.0221023 mol-11.602210-19 C =96484.6 Cmol-196500 Cmol-1上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15法拉第定律的意义法拉第定律的意义是电化学上最早的定量的基本定律，揭示了通是电化学上最早的定量的基本定律，揭示了通入的电量与析出物质之间的定量关系。入的电量与析出物质之间的定量关系。该定律在任何温度、任何压力下均可以使用。该定律在任何温度、任何压力下均可以使用。该定律的使用没有什么限制条件。该定律的使用没有什么

17、限制条件。上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15 根据法拉第定律，通电于若干串联电解池中，每根据法拉第定律，通电于若干串联电解池中，每个电极上析出物质的物质的量相同，这时，所个电极上析出物质的物质的量相同，这时，所选取的选取的基本粒子的基本粒子的荷电荷电绝对值必须相同绝对值必须相同。例如：。例如：阴极阳极2111H,Cu,Au2232211O,Cl42阴极阳极23H,Au22233O,Cl42阴极阳极22H,Cu,Au3221O,Cl2上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15例题：例题：通电于通电于溶液，电流强度溶液，电流强度 33Au(NO)0.025 AI 求

18、：求：通入电荷量通入电荷量通电时间通电时间阳极上放出氧气的质量阳极上放出氧气的质量QtAu(s)=1.20 g阴极上析出阴极上析出1(Au)=197.0 g mol,M已知已知 12(O)32.0 g molM上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15若电极反应表示为若电极反应表示为3+11AueAu(s)331(1)1 96500 C mol0.0183 mol=1 766 C QzF 41176 6 C(2)7.06 10 s0.025 C sQtI221(O)0.0183 mo(3)l(O)4 mM阴极阴极+2211H O(l)O(g)He24阳极阳极析出析出1.20g Au

19、(s)时的反应进度为时的反应进度为-11.20 g1.20 g11(Au)197.0 g mol0.0183 mol33M110.0183 mol32.0 g mol.40 146 g上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15若电极反应表示为3+Au(aq)3eAu(s)13(1)3965 00 C1 7mol6.0963 C10 mol QzF41176 3 C(2)7.05 10 s0.025 C s QtI3223(O)6.09 10 mol(3)(O)4mM阴极+2233H O(l)O(g)3H3e24阳极析出1.20g Au(s)时的反应进度为131.20 g197.0 g

20、mo6.09 10mlol3136.09 10 mol32.0 g mol0.1446 g上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-153.2 电导及其应用电导及其应用电导、电导率、摩尔电导率电导、电导率、摩尔电导率电导的测电导的测定定及其应用及其应用上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15一、电导、电导率、摩尔电导率一、电导、电导率、摩尔电导率1.1.电导（电导（electric condutance）电导是电阻的倒数，单位为电导是电阻的倒数，单位为或或。1S 1 GR电导电导与导体的截面积成正比，与导体的长度与导体的截面积成正比，与导体的长度成反比：成反比：GAGl,U

21、IRGIU上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15一、电导、电导率、摩尔电导率一、电导、电导率、摩尔电导率2.2.电导率（电导率（electrolytic conductivity）因为因为AGl比例系数比例系数称为电导率。称为电导率。电导率相当于单位长度、电导率相当于单位长度、单位截面积导体的电导，单位截面积导体的电导，单位是单位是或或。1S m11m电导率电导率也就是电阻率的倒数：也就是电阻率的倒数：AGl 1 lRA上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15电导率与温度的关系电导率与温度的关系（1）温度升高，溶液的粘度降低；）温度升高，溶液的粘度降低；移动阻力减小

22、，离子电迁移率增加移动阻力减小，离子电迁移率增加，故电导率增大，故电导率增大（2）温度升高，水化作用减弱；）温度升高，水化作用减弱；上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15电导率与浓度的关系电导率与浓度的关系强电解质强电解质溶液的电导率随着浓度的溶液的电导率随着浓度的增加而升高。当浓度增加到一定程增加而升高。当浓度增加到一定程度后，解离度下降，离子运动速率度后，解离度下降，离子运动速率降低，电导率也降低，如降低，电导率也降低，如和和KOH溶液。溶液。24H SO弱电解质弱电解质溶液电导率随浓度变化不溶液电导率随浓度变化不显著，因浓度增加使其电离度下降，显著，因浓度增加使其电离度下降

23、，粒子数目变化不大，如醋酸。粒子数目变化不大，如醋酸。中性盐中性盐由于受饱和溶解度的限制，由于受饱和溶解度的限制，浓度不能太高，如浓度不能太高，如KCl。上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15一、电导、电导率、摩尔电导率一、电导、电导率、摩尔电导率3.3.摩尔电导率（摩尔电导率（molar conductivity）在相距为单位距离的两个平行电导电极之间，放在相距为单位距离的两个平行电导电极之间，放置含有置含有1 mol电解质的溶液，这时溶液所具有的电导电解质的溶液，这时溶液所具有的电导称为摩尔电导率称为摩尔电导率，单位为，单位为。mL21S mmol mmdef Vc 是含有

24、是含有1 mol电解质的溶液电解质的溶液的体积，单位为的体积，单位为，是电解是电解质溶液的浓度，单位为质溶液的浓度，单位为。mV31mmolc3mol m上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15电导、电导率、摩尔电导率上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15基本质点的选取基本质点的选取摩尔电导率必须对应于溶液中含有摩尔电导率必须对应于溶液中含有1mol电解质，电解质，但对电解质基本质点的选取决定于研究需要。但对电解质基本质点的选取决定于研究需要。例如，对例如，对溶液，基本质点可选为溶液，基本质点可选为或或，显然，在浓度相同时，含有，显然，在浓度相同时，含有1mo

25、l 溶溶液的摩尔电导率是含有液的摩尔电导率是含有1mol 溶液的溶液的2倍。即：倍。即：4CuSO4CuSO412(CuSO)4CuSO412(CuSO)m4 m412(CuSO)2(CuSO)LL 为了防止混淆，必要时在为了防止混淆，必要时在后面要注明所取的基后面要注明所取的基本质点。本质点。mL上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15二、电导的测定及其应用二、电导的测定及其应用电导测定实际上测定的是电导测定实际上测定的是电阻，电阻，韦斯顿电桥韦斯顿电桥如图所示。如图所示。AB为均匀的滑线电阻，为均匀的滑线电阻，为可变电阻，并联一个可变电为可变电阻，并联一个可变电容容以便调节

26、与电导池实现阻以便调节与电导池实现阻抗平衡，抗平衡，M为放有待测溶液的为放有待测溶液的电导池，电导池，电阻待测。电阻待测。1RFxR I 是频率在是频率在1000Hz左右的高频交流左右的高频交流电源，电源，G为耳机或阴极示波器。为耳机或阴极示波器。上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15电导的测定电导的测定接通电源后，移动接通电源后，移动C点，点，使使DGC线路中无电流通过，如线路中无电流通过，如用耳机则听到声音最小，这时用耳机则听到声音最小，这时D，C两点电位降相等，两点电位降相等，电桥达电桥达平衡平衡。根据几个电阻之间关系。根据几个电阻之间关系就可求得待测溶液的电导。就可求得待

27、测溶液的电导。314xRRRR31411AC1BCxRGRR RR上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15电导池常数（电导池常数（cell constant）电导池常数电导池常数单位是单位是。celllKA1m 因为两电极间距离因为两电极间距离和镀有铂黑的电极面积和镀有铂黑的电极面积无无法用实验测量，通常用已知电导率的法用实验测量，通常用已知电导率的KCl溶液注入溶液注入电导池，测定电阻后得到电导池，测定电阻后得到。lAcellKcelllRKAcell1KRR上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15可用电导率仪测电导可用电导率仪测电导指针式与数字式指针式与数字式

28、由表中可直接读出由表中可直接读出值。值。指针式数字式上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15电导测定的一些应用电导测定的一些应用（1 1）检验水的纯度检验水的纯度纯水本身有微弱的解离，纯水本身有微弱的解离，和和的浓度近似为的浓度近似为，查表得，查表得，+HOH7310 mol dm221 m2(H O)=5.5 10 S mmolL615.5 10 S m这样，纯水的电导率应为这样，纯水的电导率应为事实上，水的电导率小于事实上，水的电导率小于就认为是就认为是很纯的了，有时称为很纯的了，有时称为“电导水电导水”，若大于这个数值，若大于这个数值，那肯定含有某种杂质。那肯

29、定含有某种杂质。411 10 S m上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15电导测定的一些应用电导测定的一些应用（2 2）电导滴定）电导滴定在滴定过程中，在滴定过程中，离子浓度不断变化，电导率也不离子浓度不断变化，电导率也不断变化，利用电导率变化的断变化，利用电导率变化的转折点转折点，确定，确定滴定终点滴定终点。电导滴定的优点是电导滴定的优点是不用指示剂不用指示剂，对有色溶液和沉淀反，对有色溶液和沉淀反应都能得到较好的效果，并能自动纪录。例如：应都能得到较好的效果，并能自动纪录。例如：上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15电导测定的一些应用电导测定的一些应用1.用用Na

30、OH标准溶液滴定标准溶液滴定HCl2.用用NaOH滴定滴定HAc3.用用滴定滴定，产物，产物均为沉淀均为沉淀2BaCl24Tl SO4BaSO,TlCl上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15u电池表示式3.3 可逆电池反应的电势u电动势的测定和应用u可逆电池的热力学u介绍几种常用电极上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15电化学与热力学的联系r,f,maxrm,()()T P RT P RGWnEFnEFGzEF 上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15常见电池的类型常见电池的类型单液电池单液电池2HPt+HPtPtAgCl+Ag上一内容下一内容回主目录O返

31、回2022-12-15常见电池的类型常见电池的类型双液电池双液电池用素烧瓷分开用素烧瓷分开ZnCu+4CuSO(aq)4ZnSO(aq)素瓷烧杯上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15常见电池的类型常见电池的类型双液电池双液电池用盐桥分开用盐桥分开4ZnSO(aq)4CuSO(aq)ZnCu+盐桥上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15一、电池反应的电势一、电池反应的电势1.可逆电池的书面表示法可逆电池的书面表示法（1）左左边为负极，起边为负极，起氧化氧化作用；作用；右右边为正极，起边为正极，起还原还原作用。作用。（2）“|”表示相界面，有电势差存在。表示相界面，有电势差存

32、在。（3）“|”表示盐桥，使表示盐桥，使液接电势液接电势降降到可以忽略不计。到可以忽略不计。（4）“”表示半透膜。表示半透膜。（5）要注明温度，不注明就是要注明温度，不注明就是298.15 K；要注明物态，要注明物态，气体要注明压力；溶液要注明浓度。气体要注明压力；溶液要注明浓度。（6）气体电极和氧化还原电极要写出导电的气体电极和氧化还原电极要写出导电的惰性电极惰性电极，通常是通常是铂电极铂电极。上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-1544 Zn(s)ZnSO(aq)CuSO(aq)(1)C(u s)（1）（2）44 Zn(s)ZnSO(aq)CuSO(aq)(2)C(u s)ZnC

33、u4CuSO(aq)4ZnSO(aq)素瓷烧杯4ZnSO(aq)4CuSO(aq)ZnCu盐桥1.可逆电池的书面表示法可逆电池的书面表示法上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15左氧化,负极2PtHHCl()AgCl(s)Ag(s)()ap2HHH()22epa()右还原,正极Cl2AgCl(s)2e2Ag(s)2Cla()净反应2H2AgCl(s)()pHClH2Ag(s)22Claa()()或H2Ag(s)2 Cl a()1.可逆电池的书面表示法可逆电池的书面表示法上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15Zn(s)+H2SO4(aq)H2(p)+ZnSO4(aq)验证：

34、Zn(s)|ZnSO4(aq)|H2SO4(aq)|H2(p)|Pt净反应：Zn(s)+2H+Zn2+H2(p)2+2+Zn()Zn(s)Zn()2ea2H()2H()2eH()ap上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-152.电池反应电势的产生电池反应电势的产生E=接触接触+-+扩散扩散+414()Cu|Zn|ZnSO()CuSO|()|Cua接触接触-扩散扩散+上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15电路的电势为电路中各接触电势差的代数和。电路的电势为电路中各接触电势差的代数和。（1）不同金属之间，）不同金属之间，接触电势接触电势（很小）。（很小）。（2）不同溶液之间，）

35、不同溶液之间，液接电势液接电势，使用盐桥可以忽略其影，使用盐桥可以忽略其影响。响。（3）电极和溶液之间，）电极和溶液之间，电极电势电极电势，正极，正极+，负极，负极-。2.电池反应电势的产生电池反应电势的产生上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-152.电池反应电势的产生上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15当温度为当温度为25，参加反应的各物质浓度为，参加反应的各物质浓度为1mol l-1，气，气体分压为体分压为100kPa时的电极电势称为时的电极电势称为标准电极电势标准电极电势，用，用 o 表示。如：表示。如：P105 表表3-3由其大小可知电极反应在标态时的方向。由其

36、大小可知电极反应在标态时的方向。标准电势越负，还原态失去电子的趋势越大，越容易标准电势越负，还原态失去电子的趋势越大，越容易被氧化，被氧化，标准电势越正，氧化态得到电子的趋势越大，越容易标准电势越正，氧化态得到电子的趋势越大，越容易被还原，被还原，还原电势式：还原电势式：氧化态氧化态ne还原态还原态3.电极反应的标准电势意义电极反应的标准电势意义上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15标准电极电势上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15用于化学电池反应电势和电极反应的电势计算的方程。用于化学电池反应电势和电极反应的电势计算的方程。设电池为可逆，即设电池为可逆，即电池放电时电

37、池放电时和和充电时充电时的的反应为可逆反应为可逆，且且电流为零电流为零，时间无限长时间无限长。上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-151.化学电池反应的电势的能斯特方程化学电池反应的电势的能斯特方程ghGHdeDE(/)(/)()ln(/)(/)ccccGTRTccccG$dD+eE gG+h H 或或0 BB电池在恒温恒压下放电，可逆电功等于系统电池在恒温恒压下放电，可逆电功等于系统吉布斯函数的变化，即吉布斯函数的变化，即GnFE 上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15所以当参加反应的各物质浓度为所以当参加反应的各物质浓度为1时，化学电池反应的时，化学电池反应的电势称为

38、化学电池反应的标准电势电势称为化学电池反应的标准电势1.化学电池反应的电势的能斯特方程化学电池反应的电势的能斯特方程rmGzEF rmGzE F mghGHrrdeDmE(/)(/)()ln(/)(/)ccccGGTRTcccc$ghGHdeDE(/)(/)ln(/)(/)zEFzEFccccRTcccc$上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15上式称为化学电池反应的电势的上式称为化学电池反应的电势的能斯特公式能斯特公式，它概括，它概括了电池反应的了电池反应的电势电势与与温度温度和和电池内各物质浓度的关系电池内各物质浓度的关系ghGHdeDE(/)(/)ln(/)(/)zEFzEFc

39、cccRTcccc$ghGHdeDE(/)(/)ln(/)(/)EERTcccczFcccc$1.化学电池反应的电势的能斯特方程化学电池反应的电势的能斯特方程dD+eE gG+h H上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15又因为又因为 cclnlnGRTKnFERTEKnF 所以$所以，由化学电池反应的标准电势可推算所以，由化学电池反应的标准电势可推算电池反应的化学平衡常数电池反应的化学平衡常数1.化学电池反应的电势的能斯特方程化学电池反应的电势的能斯特方程上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-152.电极反应的电势的能斯特方程电极反应的电势的能斯特方程M n+ne M注：纯

40、固体，纯液体的活度注：纯固体，纯液体的活度a=1 ,标准电极电势标准电极电势(Red)(Ox|Red)(Ox|Red)(Ox)lnaRTnFa$(Ox|Red)$上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15Nernst 方程2122Pt HHCl()ClPt()()app|+2122HClHClH ()()()()22Claapp22ClCl2e()()2Clap负极,氧化正极,还原净反应21HH()2e()2Hap(Red)(Ox|Red)(Ox|Red)(Ox)lnaRTnFa$电极反应的电极反应的Nernst方程方程2.电极反应的电势的能斯特方程电极反应的电势的能斯特方程上一内容下

41、一内容回主目录O返回2022-12-15负极,氧化21HH()2e()2Hap2+(H/H)(H/H)22+H2H/ln(/)ppRTnFcc$22ClCl2e()()2Clap正极,还原-(Cl/Cl)(Cl/Cl)2222ClCl(/)ln/ccRTnFpp$2.电极反应的电势的能斯特方程电极反应的电势的能斯特方程上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15-+(Cl/Cl)(H/H)22E-2-+(Cl/Cl)(H/H)22+22HCl2ClH/(/)ln(ln)/(/)ppccRTRTnFppnFcc$-+-+(Cl/Cl)(H/H)222222ClHClH(/)(/)ln/cc

42、ccRTnFpppp$-+2222ClHClH(/)(/)ln/ccccRTEnFpppp$2.电极反应的电势的能斯特方程电极反应的电势的能斯特方程上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15T,p GnFE 因为T,pG所以，所以，E0，（），则电池反应能自发进行；，（），则电池反应能自发进行；又因为又因为，所以只要电池反，所以只要电池反应就能自发进行应就能自发进行0E例，上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15例如：Zn(s)|Zn2+|Cu2+|Cu(s)Zn(s)+Cu2+Zn2+Cu(s)rGm0Cu(s)|Cu2+|Zn2+|Zn(s)Zn2+Cu(s)Zn(s)

43、+Cu2+rGm0，E0rmGzEF 可逆电池电动势的取号自发电池rm0G 非自发电池rm0G0E 0E 2HPt+HPtPtAgCl Ag2Ag(s)|AgCl(s)|HCl1|H|PtapCl()Ag(s)Cl()AgCl(s)ea122H()H()eH()ap净反应：212Ag(s)HCl1AgCl(s)H()ap0.2224 VE 上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15三、介绍几种常用电极三、介绍几种常用电极金属与其阳离子组成的电极金属与其阳离子组成的电极氢电极氢电极氧电极氧电极卤素电极卤素电极汞齐电极汞齐电极金属金属-难溶盐及其阴离子组成的电极难溶盐及其阴离子组成的电

44、极金属金属-氧化物电极氧化物电极氧化氧化-还原电极还原电极第一类电极第一类电极第二类电极第二类电极第三类电极第三类电极上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-151.第一类电极及其反应Na+(a+)|Na(Hg)(a)Na+(a+)+nHg+e-Na(Hg)n(a)电极电极反应Mz+(a+)|M(s)Mz+(a+)+ze-M(s)H+(a+)|H2(p),Pt2H+(a+)+2e-H2(p)OH-(a-)|H2(p),Pt 2H2O+2e-H2(p)+2OH-(a-)H+(a+)|O2(p),PtO2(p)+4H+(a+)+4e-2H2OOH-(a-)|O2(p),Pt O2(p)+2

48、(a1),Sn2+(a2)|PtSn4+(a1)+2e-Sn2+(a2)上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15离子选择性电极离子选择性电极玻璃电极示意玻璃电极示意钠离子选择性电极示意钠离子选择性电极示意氟离子选择性电极示意氟离子选择性电极示意离子选择性电极是工农业生产控制，环境监离子选择性电极是工农业生产控制，环境监测，水质分析、理论研究等方面的重要工具测，水质分析、理论研究等方面的重要工具上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15四、电位差计：电位差计：（对消法或补偿法）（对消法或补偿法）EEs/ACExE AC(Es/AC)AC上一内容下一内容回主目录O返回2022-

49、12-15工作电源电位差计检流计标准电池待测电池上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15Weston标准电池的反应标准电池的反应负极2Cd(Hg)()Cd2eHg(l)an 正极2244Hg SO(s)2e2Hg(l)SO 净反应2428Cd(Hg)()Hg SO(s)H O(l)3a 428CdSOH O(s)Hg(l)3n 中含镉Cd(Hg)()a(Cd)0.050.14w298.15K时1.018 32 VE 上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15通常要把标准电池通常

50、要把标准电池恒温、恒湿存放，恒温、恒湿存放，使电动势稳定。使电动势稳定。标准电池的电动势与温度的关系标准电池的电动势与温度的关系5()/V1.018 454.05 10293.15KTE T279.5 10293.15KT381 10293.15KT 上一内容下一内容回主目录O返回2022-12-15ET/V=E(293.15K)/V-39.94(T/K-293.15)+0.929(T/K-293.15)2-0.009(T/K-293.15)3+0.00006(T/K-293.15)410-6我国在我国在19751975年提出的公式为：年提出的公式为：标准电池的温度系数很小标准电池的温度系数很

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