3.2原电池和电极电势课件

第一节氧化还原反应第二节原电池和电极电势第三节电解第四节金属的腐蚀与防护第三章氧化还原反应电化学原电池原电池是把化学能转变为电能的装置⑴此氧化还原反应是自发的；⑵两个半反应在不同区域⑶两个电解质溶液用盐桥连接起来。构成原电池的条件：进行；原电池两种电解质溶液两片金属电极(导体)导线连接外电路盐桥连接电解质溶液原电池的组成：原电池电流产生后：锌片溶解，铜片增厚。电流的方向可由检流计指针的偏转方向确定原电池可知,电势:

Zn—低,Cu—高电流方向：Cu→Zn因而电极命名:Zn—负,Cu—正根据检流计指针偏转方向知：原电池半反应：对于Cu2++Zn→Zn2++CuZn-2e-Zn2+Cu2++2e-Cu氧化还原电对：Zn2+/ZnCu2+/Cu还有：

H+/H2Cl/Cl-

MnO4-/Mn…有：电极：如Zn|Zn2+,Cu2+|Cu,Pt|H2(g)|H+(ZnZn2++2e-)原电池电极反应：正极负极电池反应：Cu2++ZnZn2++CuZn-2e-Zn2+Cu2++2e-Cu原电池对于原电池，还可以用电池符号表示，电池符号的写法是：如铜-锌原电池，负在左，正在右；离子在中间，导体在外侧；固-液、固-液有界面（|），液-液有盐桥（）（–）Zn|Zn2+(b1)Cu2+(b2)|Cu（+）书写原则：此规定对下述电池也适用（-）Pt∣Fe3+，Fe2+Cl-∣Cl2∣Pt（+）（-）Zn∣H2SO4∣Cu（+）后者即伏打电池。原电池原电池盐桥的作用：时，溶液中的正电荷便会使此反

盐桥是被含饱和KCl的琼脂充填的倒置U当负极发生反应Zn-2e-Zn2+型管，其中的离子可以自由迁移。予以中和。正极的情况与之相反。应受阻，需要来自盐桥的负电荷盐桥沟通了电荷，使电流能持续发生。电极电势电极处的电位是怎样产生的？电极电势：金属和其盐溶液ZnZn2+(aq)+2e-电极电势符号：E(或

)记为：E(氧化态/还原态)如:E(Zn2+/Zn)，E(Cu2+/Cu),E(O2/OH-)，E(MnO4-/Mn2+),E(Cl2/Cl-)等。间双电层的电势差。电极电势所以：电对的电极电势代数值越大，其氧化态越易得电子，氧化性越强；电对的电极电势代数值越小，其还原态越易失电子，还原性越强。金属越活泼(易失电子),E值越低(负)；金属越不活泼(易得电子),E值越高(正)如:

E(Zn2+/Zn)=-0.7618V

E(Cu2+/Cu)=0.3419V电极电势的意义：电极电势标准电极电势EӨ在b(H+)=1.0mol·kg-1

p(H2)=100.00kPaEӨ(H+/H2)=0.0000V

以此电极为参比，可测得其他标准电条件下，标准氢电极的极的标准电极电势EӨ

。标准电极电势：电极电势使用标准氢电极不方便，常用甘汞电极：Pt∣Hg∣Hg2Cl2∣Cl-当b(KCl)为饱和时，EӨ=0.2415V

测出各电对的标准电极电势,成标准电极电势表：电对电极反应标准电极电势

K+/K K++e-K

-2.931

Zn2+/ZnZn2++2e-Zn

-0.7618H+/H

2H++2e-H2

0.0000Cu2+/CuCu2++2e-Cu

+0.3419F2/F

F2+2e-2F-

+2.866电极电势2.能斯特(Nernst)方程式

对于非标准条件下各电对的电极电势，25℃时:可用下式计算：ӨӨӨӨӨӨ电极电势4OH-

O2+2H2O+4e-ӨӨӨ=+-又如，对于：MnO4-+8H++5e-Mn2++4H2O+-Ө=Ө++--+例如:其能斯特方程式：其能斯特方程式：电极电势E<0ΔG>0反应正向非自发；E=0ΔG=0反应处于平衡状态；E>0ΔG<0

反应正向自发。电动势与ΔG的关系ΔrGm=Wmax′所以ΔrGm=-zFE有：对于电功

Wmax′=-QE=-zFE在标准态时:ӨΔrGm

=

-zFEӨ电极电势例题：b(Pb2+)=0.1mol.kg-1，b(Sn2+)=1.0mol.kg-1=-0.1262V-0.0296V而E(Sn2+/Sn)=E(Sn2+/Sn)ӨE(Pb2+/Pb)Ө=E(Pb2+/Pb)+解:按能斯特方程式,有:=-0.1558V=-0.1375V。问下述反应进行的方向:Pb2++Sn==Sn2++Pb电极电势电动势E=E(Pb2+/Pb)-E(Sn2+/Sn)答:题给反应向逆向(←)进行。Sn2+│Sn为负极,根据题意,Pb2+│Pb为正极=-0.019V<0电极电势电极电势的应用EƟ代数值大的电对中，氧化态易得电子,EƟ代数值小的电对中，还原态易失电子,1

在原电池中的应用：⑴判断正负极：E大者为正极；E小者为负极；是较强的氧化剂；是较强的还原剂。电极电势2

在氧化还原反应中的应用,包括:*氧化剂与还原剂的相对强弱*氧化还原反应进行的方向*氧化还原反应进行的次序*氧化还原反应进行的程度⑵写电池反应和电极反应:⑶计算电动势：E

=E+-E-正极还原,负极氧化；电极电势3判断氧化还原反应进行的程度平衡时，ΔG

=0有：∴298.15K时,有：ӨӨ-ΔrGm

=RTlnKzFE

=

RTlnKӨӨ和ӨӨƟƟ化为：电极电势例题：判断下述反应进行的程度：2H++2Fe2+H2+2Fe3+已知:b(H+)=0.2mol·kg-1,b(Fe2+)=0.1mol·kg-