09章_可逆电池的电动势及其应用06.ppt

第九章 可逆电池的电动势及其应用,王杰Email：10984836@Phone：15266823790:272476083,§9.6 电极电势和电池的电动势,1.可逆电极电势标准氢电极 任意电极的电势电极的能斯特方程二级标准电极,2.电池电动势的计算从电极电势计算电池的电动势从电池的总反应式应用Nernst方程计算,§9.6.1 可逆电极电势,加入盐桥可以降低液接电势到可以忽略的程度只要知道每个电极与电解质溶液之间的电势差，就可以求得电池的电动势但它们的绝对值是无法求得的实验可以测量由两个电极所组成的电池的电动势，只要知道与任意一个选定的作为标准的电极相比较时的相对电动势，由这些电极所组成的电池的电动势就可以求得了氢电极结构,1. 标准氢电极,氢电极的结构：镀铂黑的铂片浸入含有氢离子的溶液中并不断用纯氢气不断冲击到Pt电极上Standard Hydrogen Electrode(SHE),1953年IUPAC（国际纯粹与应用化学联合会）建议，采用标准氢电极作为标准电极规定：任意温度下,1. 标准氢电极电势,氢电极结构,作负极电极反应：,2. 任意电极电势/氢标还原电极电势,Potential of an arbitrary Electrode,把标准氢电极放在电池表示的左边，作为阳极，待测电极放在右边，作为为阴极。

因为氢标电极电势为零，所测电动势即为待测电极的氢标还原电极电势，简称还原电势，用 表示例：测铜电极的氢标还原电极电势,测得电动势即为铜电极的还原电极电势 ) 氧化,(+) 还原,净反应,思考题,答：相同氢标电极电势的正负号，不随电极反应进行的方向而改变说明：（l）一般采用电极反应的还原电势，每一电极的电极反应均写成还原反应形式，即：氧化型+ne =还原型；（2）氢标还原电势下标需注明氧化还原对3）氢标电极电势的正负号，不随电极反应进行的方向而改变4）电极反应的物质处于标准态时，得到各种电极的标准电极电势φOx│Red ，见附表2（p485）,氢标还原电极电势,电动序：将不同标准电极电势数值按照由小到大的顺序排列，得到电动序,（非自发电池）,（自发电池）,,,电极电势的大小反映了某一电极相对另一电极的氧化还原能力大小电极电势越小，越容易失去电子，越容易氧化，是较强的还原剂,电极电势越大，越容易得到电子，越容易还原，是较强的氧化剂,应用：利用标准电动序，在原电池中，可以判断哪个做正极，哪个为负极电势小者易氧化为负极； 判断电解过程中，在电极法发生还原的次序。

标准电极电势的电动序：,练习,查表下列电对中选出最强的氧化剂和最强的还原剂2011年中科院（乙）,答：最强的氧化剂MnO-4 ; 最强的还原剂Cu,3. 电极电势计算通式,,这是计算电极电势的 Nernst 方程电极的电势通常指还原电极电势，所以计算电极电势时，必须写成还原式反应任一电极,计算通式：,它表明构成电极的物质的活度与电极电势的关系例：电极电势Nernst方程,写出计算电极电势的Nernst方程,解：电极的还原反应为,电极电势的计算式为,标准氢电极： 作为标准，与它相比较可以得到所有电极电势唯一确定的值，使用不方便，实验室难以有这样的设备2. 二级标准电极,通常采用二级标准电极，它的电极电势通过与标准氢电极比较而精确测定，常用甘汞电极二级标准电极优点：容易制备，使用方便，电极电势稳定可靠0.1mol/Kg 0.3337V1.0mol/Kg 0.2801V饱和甘汞(常用) 0.2412V,实验室最常用的参比电极为甘汞电极,2. 二级标准电极,电极反应：,二级标准电极---作为参比电极,甘汞电极与电极1组成电池,E:电池动势，电位差计读出φ甘汞电极已知,§9.6.2 电池电动势的计算,（一）从电极电势计算电池的电动势,（二）从电池的总反应直接用Nernst方程计算电池的电动势,（专题）特殊电池电动势的计算 浓差电池和有液接电势的电池,（一）从电极电势计算电池的电动势,电池反应,三个电池,,,结论：,电池电动势计算通式,从电极电势计算电池的电动势,从电极电势计算电池的电动势,电极还原电势由电极Nerst方程计算：,当所有电极物质处于标准态时：,从电极电势计算电池的电动势的通式,解：左边还原反应,例1：(p82)从电极电势计算电池的电动势,右边还原反应,例1：(p82)从电极电势计算电池的电动势,解：左边还原反应,右边还原反应,注意事项,1。

电极反应和电池反应都必须物量和电荷量平衡,2电极电势都必须用还原电极电势，电动势等于正极的还原电极电势减去负极的还原电极电势,3要注明反应温度，不注明是指298 K,要注明电极的物态，气体要注明压力，溶液要注明浓度,从电极电势计算电池的电动势,（二）从电池的总反应直接用Nernst方程计算E,基本步骤：1. 写出电池反应的方程式2.带入Nernst方程计算EΘ可查表得到3. 单独离子的活度是无法测定的，可逆电池中最后总会出现正负离子活度的乘积，因此离子的活度用平均活度代替例1(p82)从电池的总反应直接用Nernst方程计算E,净反应：,解：负极,正极,结果相同从电极电势计算电池电动势,从电池的总反应直接用Nernst方程计算E,净反应：,解：负极,正极,20题(p112)从电池的总反应直接用Nernst方程计算E,解：（1）电极反应为,净反应为：,20题(p112)从电池的总反应直接用Nernst方程计算E,解：（2）电池的电动势为,同一金属不同氧化态的还原电势之间的关系,解：,因为(1)-(2)=(3),练习:电池电动势判断氧化还原的方向,解：将该反应设计成电池如下：,因为所有物质都处于标准态，所以得电池的电动势,小结,1. 标准氢电极电势,2.氢标还原电极电势,氢标还原电极电势计算通式,3. 二级标准电极-甘汞电极,4.电动势的计算,（一）从电极电势计算电池的电动势的通式,（二）从电池的总反应直接用Nernst方程计算电池E,。