09章_可逆电池的电动势及其应用06.ppt

1、第九章 可逆电池的电动势及其应用,王杰 Email： PhoneQQ: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

2、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

3、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OxRed ，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

4、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

5、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 0.3337V 1.0mol/Kg 0.2801V 饱和甘汞(常用) 0.2412V,实

6、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 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

7、,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。E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