第六章 电极电势

第六章电极电势【教学目标】1.掌握原电池的组成、电极电势的概念以及影响电极电势的因素

2.熟悉应用电极电势比较氧化剂和还原剂的相对强弱及判断氧还原反应进行的方向

3.了解标准电势表和电势法测定溶液的pH值【教学重点】

原电池的组成，能斯特方程【教学难点】

电极电势的应用【教学方法】

讲解，讨论，练习第一节电极电势与标准电极电势一、原电池借助于氧化还原反应而产生电流，从而使化学能转变成电能的装置叫做原电池。盐桥：在U型管中装满用饱和

KCl溶液和琼胶作成的冻胶。这种装置能将化学能转变为电能，称为原电池（PrimaryCell）现象Zn棒逐渐溶解溶液的天蓝色减退有红棕色疏松的铜在Zn棒表面析出溶液的温度渐升Zn-2e→Zn2+Cu2++2e→Cu所发生的反应Zn+Cu2+→Cu+Zn2+ZnCuSO4CuZnZn棒逐渐溶解溶液的天蓝色减退Zn-2e→Zn2+Cu2++2e→CuZn+Cu2+→Cu+Zn2+检流计指针发生偏移

如Cu—Zn原电池的符号为：（—）Zn│ZnSO4（C1）

CuSO4（C2）│Cu（+）“│”表示两相的界面，“”表示盐桥，习惯上负极在左，正极在右。CuZn电极由共轭的氧化还原电对构成,其中氧化数高的称为氧化型物质,氧化数低的称为还原型物质,其关系如下:

a氧化型+ne

-g还原型(a、g为计量系数，n为转移的电子数。)2氧化还原电对通常表示为“氧化型/还原型”，例如：Zn+Cu2+Zn2++Cu还原剂1氧化剂1还原剂2氧化剂2上述反应两个电对是：Cu2+/Cu,Zn2+/Zn二、标准电极电势（一）标准氢电极H+=1mol·L-1PtH2100Ka2H+(aq)

+2eH2(g)标准氢电极示意图（二）标准电极电势的测定

通常将测定温度为298K，组成电极的各离子浓度为1mol·L-1，各气体压力为100KPa时的状态称为电极的标准状态，（用上标“θ”表示）在标准状态下，某电极与标准氢电极组成原电池，测定其电动势Eθ

，根据Eθ=φθ+-φθ-

就可求出该电极的标准电极电势φθ

。（三）标准电极电势表1、氢以上的电势为负号，负值越大，电极电势越低；氢以下的电势为正号，正值越大，电极电势越高。2、

φθ值与电极的写法无关。3、电极式中的各组分乘以或除以一个系数，其值φθ不变。第二节影响电极电势的因素一、能斯特方程电极反应：a氧化型+ne

-g还原型则非标准状态下的可通过能斯特方程进行计算：R为气体常数，其值为8.314J·K-1

·mol-1，F为法拉第常数，其值为96485C·mol–1，

T为热力学温度，当T=298K时应用能斯特方程时需注意以下几点：1、计算前，首先配平电极反应式。2、纯固体、纯液体（包括水）不必代入方程中，气体以分压表示（P/100KPa）3、电极反应中若有H+、OH-等物质参加反应，H+或OH-

的浓度也应根据反应式写在能斯特方程中二、影响电极电势的因素及有关计算例1：将锌片浸入含有0.01mol·L-1或4.0mol·L-1浓度的

Zn2+溶液中,计算25℃时锌电极的电极电势（已知φΘ＝－0.762V）

解：电极反应式

应用能斯特方程得到代入c(Zn2+)即可得到，φ分别等于－0.821和－0.744V

例2：已知电极反应

φΘ＝+1.507V.若MnO4-和Mn2＋均处于标准态（1mol·L-1），求25℃，pH=6时该电极的电极电势。

解：应用能斯特方程得到

代入数值即可得到，φ＝＋0.939V

由上例可知，氧化型物质的浓度越大或还原型物质的浓度越小，电极电势的数值就越高；介质的酸碱度也对电极电势有较大影响。通常，氧化剂的氧化能力在酸性介质中比在碱性介质中强，还原剂的则相反。

生物体系中，由于H+的浓度等于1时会引起生物大分子变性，所以生物化学标准状态规定pH=7.0(接近生理pH值)，而其它各物质仍然取正常规定浓度（或气体物质的分压）的状态。医学相关的体内氧化还原反应，需要应用生物化学标准状态下的电极电势来讨论。一、比较氧化剂和还原剂的相对强弱

电极电势的大小反映了电对中氧化型和还原型物质氧化还原能力的强弱，电对φθ值愈大，即电极电势愈高，则该电对中氧化型物质的氧化能力愈强，是强氧化剂。而对应的共轭还原型物质的还原能力就愈弱，是弱的还原剂。反之，电对φθ值愈小，即电极电势愈低，则该电对中还原型物质的还原能力愈强，是强还原剂。而对应的共轭氧化型物质的氧化能力就愈弱，是弱的氧化剂。（可通过查表知φθ值大小）例如:

φθ

(I2/I-)﹤φθ(Fe3+/Fe2+)氧化性：氧化性：Fe3+﹥I2，

还原性：I-﹥

Fe2+

第三节电极电势的应用二、判断氧化还原反应的方向三、电势法测定溶液的pH值

较强的氧化剂与较强的还原剂可以生成较弱的氧化剂和较弱的还原剂。在标准电极电势表中，左下方的氧化型物质可