电化学分析导论名师优质课赛课一等奖市公开课获奖课件

第一章电化学分析导论

电化学参数——电导、电位、电流和电量等。

电化学分析——依据被测物质在溶液中电化学性质及其改变进行分析。定量基础——电化学参数与被测物质含量之间关系。第1页第一节电化学方法分类（方法用途及特点P124--125）华中、陕西、东北师大分析化学电化学分析电位分析法电解分析法库仑分析法极谱分析法控制电位库仑分析恒电流库仑分析（库仑滴定）新极谱分析经典极谱分析控制电位电解恒电流电解第2页第二节

电化学分析中基本概念

一、电极电位

1．产生原理——电化学双层（电双层、双电层）、Zn，Fe与Cu，Ag比较。eeeZn2＋Zn2＋Zn2＋Zn2＋SO42－ZnCu2＋SO42－＋＋＋SO42－SO42－SO42－Cu第3页

2．相关要求：国际理论及应用化学学会（IUPAC）、1953年作出要求：①半电池反应、还原形式：Ox+ne=Re②电极电位符号：金属与标准氢电极组成电池时，金属所带电荷符号相同。如：Cu2＋/Cu电对，电极电位为正Zn2＋/Zn电对，电极电位为负。第4页二．电池及电动势

1、化学电池——原电池、电解池

2、电池表示——IUPAC用图解式表示如：铜锌电池Zn︱ZnSO4(amol·L－1)‖CuSO4(bmol·L－1)︱Cu相关要求：①

左——氧化——阳极，右——还原——阴极。②

两相界面——单竖线，两种溶液——盐桥——双竖线“‖”或“”(盐桥结构)③

气体和均相电极反应——惰性电极材料④

溶液——浓度，气体——压力、温度，若不注明则：表示1atm,25℃。第5页盐桥结构和作用琼脂内充饱和KCl作用：消除液接电位结构：第6页电极极性判断：每个电池都有两个电极，依据电极反应性质判断阴极和阳极：氧化反应——阳极，还原反应——阴极；依据电极电位高低判断正极和负极：电位较正——正极，电位较负——负极。

原电池电解池氧化半电池阳极负极阳极正极还原半电池阴极正极阴极负极第7页

3．

电池电动势①电动势组成——金属相间电位、阳极相间电位、阴极相间电位和液接电位。相间电位产生a、带电质点在两相间转移（Zn电极电位）b、一些阳离子或阴离子在两相界面附近某一相内产生选择性吸附c、不带电偶极质点（如：有机极性分子）在两相界面附近定向吸附第8页液接电位1mol·L－1HCl0.1mol·L－1HCl H＋Cl－－－－－＋＋＋＋0.1mol·L－1KNO30.1mol·L－1HClNO3－K＋＋＋＋＋H＋Cl－－－－－第9页通常，金属相间电位能够忽略，液接电位由盐桥消除，故电动势为阳极和阴极相间电位代数和。

S1

S3

L1

L2

S2第10页

②电动势符号电动势符号——与电流流向相关。电池短路时电池内部电流从左到右，即从阳极流向阴极，外电路电流阴极流向阳极，则电动势为正值——自发电池，反之，电动势为负值——非自发电池——电解池。③电池电动势测定电动势——零电流条件下两极间电位差。赔偿法、高输入阻抗电子mV计测定为何不能用万用表测定？第11页

a.万用表——电流经过电池，必有电极反应发生，即：电极表面有极化现象，电池性质发生改变。b.电池本身有内阻——表头读数是电池电动势和内阻上压降之和，即：U＝ε＋ir。通惯用赔偿法测定：赔偿法——用均匀滑线变阻器来赔偿被测电池电动势εx和已知标准电池电动势εAB之间差异，以实现回路中电流i＝0。第12页E——工作电池AB—滑线变阻器R——可变电阻r——限流电阻K1,K2,K3——开关G——检流计当检流计电流为零则：AB:AP=εAB:εx设：AB=100cm,εAB=1.60V,AP=40cm则：εx=0.64VAB第13页

详细操作及注意事项：第一步：标定滑线变阻器ABK3接入εs,εs为惠斯登电池，20℃时其电动势为1.0183V。先接通K1（即电位差计粗调档）

（r为限流电阻），调整G上读数为零——粗调；再断开K1接通K2，再调整G上读数为零——细调。设：当滑至f时，检流计读数为零，则：εAf=1.0183V。第二步：待测电池测量：K3接入εx重复上述操作。

第14页第三节

电极电位与被测离子浓度关系

一、电极电位测定电池——二个电极——电极电位——电池电动势。然而，当前单个电极电位无法测定。人们人为要求标准氢电极电极电位为零（25℃，1atm）。当被测电极与标准氢电极SHE(NHE)为负极组成电池时，电池电动势即为被测电极电极电位(vs.SHE)。第15页

二．Nernst公式及标准电极电位

1．标准电极电位标准电极电位——1atm,25℃时，体系中氧化态和还原态浓度（活度）均为1mol·L－1时电极电位，用E0

表示。等温等压可逆过程中体系所作最大有用功与标准自由能减小(△G0)相等。假设电极过程可逆：则：电功﹦电量×电动势（Q×ε）﹦nFε对电极过程：电功=nFE∴△G0﹦－nFE0

第16页

例：已知以下半电池反应及标准电极电位：IO3－＋6H＋＋5e＝I2＋3H2O①E01﹦1.195vICl－2

＋e＝I2

＋2Cl－②E02﹦1.06v求：IO3－＋6H＋

＋2Cl－＋4e＝ICl2－

＋3H2OE0值

解：△G0﹦△G10－△G20nFE0﹦n1FE10－n2FE20第17页

2．Nernst公式电极反应：Ox＋ne＝Re[Ox]、[Re]：氧化态和还原态浓度，若在标准状态下（1atm，25℃），则：当：[Ox]﹦[Re]﹦1molL－1E﹦E0：标准电极电位n：电子转移数F：法拉第常数（96487c）E：电极电位R：气体常数8.314J/molK第18页

当还原态为单质时(25℃)，则Nernst公式改写为：第19页2.已知以下半电池反应及标准电极电位为：Sb+3H＋＋3e＝SbH3E0=－0.51v求：半电池反应：Sb+3H2O+3e＝SbH3+3OH－E0值(25℃)补充题：1．

已知以下半电池反应及E0Cu2＋＋I－＋e＝CuIE0﹦0.86vCu2＋＋e＝Cu＋