普通化学简明教程课件电化学
合集下载
《化学电化学》PPT课件
① 半电池（电极） ② 导线（通常带有检流计） ③ 盐桥：琼脂 ＋ 强电解质（KCl, KNO3等） 补充电荷、维持电荷平衡
化
2）电极反应：
学
正极（Cu）: 负极（Zn）:
Cu2＋ + 2e = Cu Zn = Zn2+ + 2e
3）电池符号：
原电池符号
• 为了表示方便，我们可用下列简单符号来表示Cu-Zn电池： (-)Zn | Zn2+(c1) || Cu2+(c2) | Cu(+) • 书写电池符号的注意事项： 1)习惯上把负极写在左边，表示由Zn片和Zn2+溶液组成负极； 正极写在右边，表示由Cu片和Cu2+溶液组成正极。
什么联系呢？ 学
氧化还原及电化学基础
普
E与△G之间的关系
• 根据化学热力学，如果在能量转变的过程
中，化学能全部转变为电功而无其他的能量损失， 等于原电池作的最大电功。 Δ rGm =W(最大)
通
则在等温、定压条件下，摩尔吉布斯函数变(Δ rGm)
化
• 电功等于电动势(E)与电量(Q)的乘积：
学
W(最大)=-EQ
化合价升高 失去电子
化合价降低 得到电子
化
学
还原态 = 氧化态 + n e, 电子转移 氧3; , 质子转移)
氧化还原及电化学基础
普
2 氧化数与电子转移 Fe + Cu2+ = Fe2+ + H 2O Cu
2个 “e” 的转 移
通
H2 + 0.5 O2
化
应的电动势也不再是标准电动势。那么，在电解质 溶液的浓度(或气体的分压)变化时，原电池的电动 势将发生怎样的变化呢？
化
2）电极反应：
学
正极（Cu）: 负极（Zn）:
Cu2＋ + 2e = Cu Zn = Zn2+ + 2e
3）电池符号：
原电池符号
• 为了表示方便，我们可用下列简单符号来表示Cu-Zn电池： (-)Zn | Zn2+(c1) || Cu2+(c2) | Cu(+) • 书写电池符号的注意事项： 1)习惯上把负极写在左边，表示由Zn片和Zn2+溶液组成负极； 正极写在右边，表示由Cu片和Cu2+溶液组成正极。
什么联系呢？ 学
氧化还原及电化学基础
普
E与△G之间的关系
• 根据化学热力学，如果在能量转变的过程
中，化学能全部转变为电功而无其他的能量损失， 等于原电池作的最大电功。 Δ rGm =W(最大)
通
则在等温、定压条件下，摩尔吉布斯函数变(Δ rGm)
化
• 电功等于电动势(E)与电量(Q)的乘积：
学
W(最大)=-EQ
化合价升高 失去电子
化合价降低 得到电子
化
学
还原态 = 氧化态 + n e, 电子转移 氧3; , 质子转移)
氧化还原及电化学基础
普
2 氧化数与电子转移 Fe + Cu2+ = Fe2+ + H 2O Cu
2个 “e” 的转 移
通
H2 + 0.5 O2
化
应的电动势也不再是标准电动势。那么，在电解质 溶液的浓度(或气体的分压)变化时，原电池的电动 势将发生怎样的变化呢？
电化学基础-PPT课件
Cu
√E
F
M
N
CCuu2SS OO 44
酒精
N a C l溶 液
H 2SO 4 H 2SO 4
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
例2. 在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用 导线连接的锌片和铜片，下列叙述正
确的是( D )
(A)正极附近的SO42 －离子浓度逐渐增大 (B)电子通过导线由铜片流向锌片
知识结构
电化学基础
氧化还 原反应
§1原电池
化学能转化 §3电解池
为电能，自
§2化学电源
发进行
电能转化为
化学能，外
§4金属的电化学腐蚀与防护 界能量推动
一、原电池原理
把化学能转变为电能的装置叫 原电池
要解决的问题： 1. 什么是原电池？ 2. 原电池的工作原理？ （电子的流向、电流的流向、离子的流向、形 成条件、电极的判断、电极反应的写法）
(1) 热敷袋使用时，为什么会放出热量？ 利用铁被氧气氧化时放热反应所放出的热量。
(2)碳粉的主要作用是什么？氯化钠又起了什么作 用？碳粉的主要作用是和铁粉、氯化钠溶液一起
构成原电池，加速铁屑的氧化。 氯化钠溶于水，形成了电解质溶液。
(3)试写出有关的电极反应式和化学方程式。
负极：2Fe - 4e- = 2Fe2+ 正极：O2+2H2O + 4e- = 4OH总反应：4Fe+3O2+6H2O = 4Fe(OH)3
反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体，原电池总反 应方程式为
3Ag2S+2Al+6H2O=6Ag+2Al(OH)3↓+3H2S↑
2.熔融盐燃料电池具有高的发电效率， 因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的 熔融盐混合物做电解质，CO为阳极燃气， 空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制 得在650℃下工作的燃料电池，完成有关 的电池反应式：
《电化学基础》课件
电化学反应速率
总结词
电化学反应速率描述了电化学反应的快 慢程度，是衡量反应速度的重要参数。
VS
详细描述
电化学反应速率与参与反应的物质的浓度 、温度、催化剂等条件有关。在一定条件 下，反应速率可由实验测定，对于一些特 定的电化学反应，也可以通过理论计算来 预测其反应速率。
反应速率常数
总结词
反应速率常数是描述电化学反应速率的重要参数，它反映了电化学反应的内在性质。
详细描述
反应速率常数与参与反应的物质的性质、温度等条件有关。在一定条件下，反应速率常数可以通过实验测定，也 可以通过理论计算得到。反应速率常数越大，表示该反应的速率越快。
反应机理
总结词
电化学反应机理是描述电化学反应过程中各步骤的详细过程和相互关系的模型。
详细描述
电化学反应机理可以帮助人们深入理解电化学反应的本质和过程，从而更好地控制和优化电化学反应 。不同的电化学反应可能有不同的反应机理，同一电化学反应也可能存在多种可能的反应机理。 Nhomakorabea05
电化学研究方法
实验研究方法
01
重要手段
02
实验研究是电化学研究的重要手段，通过实验可以观察和测量电化学 反应的过程和现象，探究反应机理和反应动力学。
03
实验研究方法包括控制电流、电位、电场等电学参数，以及观察和测 量电流、电位、电导等电化学参数。
04
实验研究需要精密的实验设备和仪器，以及严格的操作规范和实验条 件控制。
01
02
03
电池种类
介绍不同类型电池的制造 过程，如锂离子电池、铅 酸电池、镍镉电池等。
电池材料
阐述电池制造过程中涉及 的主要材料，如正负极材 料、电解液、隔膜等。
物理化学简明教程印永嘉电化学ppt课件
第七章 电化学
返回目录 退出
病原体侵 入机体 ，消弱 机体防 御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
表7.3 氯化钾溶液的电导率
c/ moldm-3
1000g水中 KCl的质量 (单位为g)
0.01
0.74625
0.10
7.47896
电 极
1
t
Q Q
u u u
t
Q Q
u u u
第七章 电化学
返回目录 退出
病原体侵 入机体 ，消弱 机体防 御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
表7.2 25℃时一些正离子的迁移数
电解质 0.01
c /(moldm-3)
其中 (l/A)=电导池常数
的物理意义：电极面积各为1m2, 两电极相距1m 时溶液的
电导。
的数值与电解质种类、温度、浓度有关
第七章 电化学
返回目录 退出
病原体侵 入机体 ，消弱 机体防 御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
第七章 电化学
返回目录 退出
病原体侵 入机体 ，消弱 机体防 御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
e
负 极
H2
e H+
(2) 界面上： 负极 2H+ +2e H2 正极 2Cl- 2e Cl2
2HClH2 +Cl2
e
Cl2
普通化学精第四章PPT课件
时 (O2/OH)的值。
已知： p(O2)=1.0105Pa
(O 2/O H )0.401V
ppt精选版
35
解：电极反应为： O2+2H2O+4e
4OH
(O 2/O H ) (O 2/O H )0 .0 4 5 9 2lg[c (p O (O H 2 ) )//p c]4
(O 2 /O H ) 0 .4 0 1 0 .0 4 5 9 2 lg (0 .1 1 0 0 )4 0 .4 6 0 V
普通化学
第四章 电化学基础
ppt精选版
1
1.1 原电池
4.2 1.2 电极电势和电动势
4.2 1.3 能斯特方程
4.2 1.4 电极电势的应用
4.2 1.5 电解
4.2 1.6 金属的腐蚀与防护
4.2 1.7 化学电源
ppt精选版
2
本章重点
1 原电池概念、组成及符号 2 标准电极电势的产生 3 能斯特方程式及其应用 4 影响电极电势的因素 5 电极电势的应用 6 电解及电解的应用 7 金属腐蚀的分类与防护方法
--------
Mn+
Mn+
ppt精选版
16
4.2.2 原电池的电动势
原电池的电动势就是两个电极之间的电极电 势之差，用E表示。
E() ()
若构成两电极的各物质均处于标准状态，则 电池的标准电动势E 为：
E () ()
ppt精选版
17
4.2.3 电极电势的测定
规定：“标准氢电极”的电极电势为零 。
(Z n 2 + /Z n ) (Z n 2 + /Z n )+ 0 .0 5 9 2 lg [c (Z n 2 + )/c] 2 0.7618(0.0592)lg(0.001) 2 0.8506V
普通化学4-1电化学1
正极：Cu电极(Cu2+/Cu电对) Cu2++2e=Cu (氧化数↘) 负极： Zn电极(Zn2+/Zn电对) Zn－2e =Zn2+ (氧化数↗) 电池反应: Zn+Cu2+=Zn2++Cu
第1个原电池1799年制成
盐桥：一个盛有KCl/KNO3的饱和琼脂胶冻的U形管，用于构 成电流通路。正负离子分别向正极负极移动，平衡电势。
注意:
H2O2在上述反应中充当还原剂，被氧化，是氧化型电 对。在另外一些反应中，它还可以充当氧化剂，其还原型 电对为：酸介质 H2O2 / H2O 或碱介质H2O2 / OH－ 。
MnO4－只能是氧化剂，其电对都是还原型电对。
2、原电池符号(电池图示）:
() Zn Zn (1.0mol L )
13
能斯特(Nernst W H,1864-1941)
德国化学家和物理学家 主要从事电化学、热力学、光化学方面的研究。 1889年，引入溶度积概念以解释沉淀溶解平衡。同年提出能斯 特方程。
1906年，提出热力学第三定律，并断言绝对零度不可能达到。
1918年，提出光化学的链反应理论，用以解释氯化氢的光化学 合成反应。 因研究热力学，提出热力学第三定律的贡献而获1920年诺贝尔 化学奖。
电极符号 ： –
Cl (饱和)∣Hg2Cl2(s) ︱Hg ︱ Pt 电极反应： Hg2Cl2(s)＋2e = 2Hg(l) ＋2Cl-(aq) 298K，(Hg2Cl2 /Hg) = – 0.0592/2lg[ c(Cl-)/ c]2 饱和甘汞电极 ： ＝ 0.24v 当c(Cl )＝1M；0.1M时， ＝0.28，0.33v
解：电极反应：Cr2O72-+14H++6e = 2Cr3++7H2O
第1个原电池1799年制成
盐桥：一个盛有KCl/KNO3的饱和琼脂胶冻的U形管，用于构 成电流通路。正负离子分别向正极负极移动，平衡电势。
注意:
H2O2在上述反应中充当还原剂，被氧化，是氧化型电 对。在另外一些反应中，它还可以充当氧化剂，其还原型 电对为：酸介质 H2O2 / H2O 或碱介质H2O2 / OH－ 。
MnO4－只能是氧化剂，其电对都是还原型电对。
2、原电池符号(电池图示）:
() Zn Zn (1.0mol L )
13
能斯特(Nernst W H,1864-1941)
德国化学家和物理学家 主要从事电化学、热力学、光化学方面的研究。 1889年，引入溶度积概念以解释沉淀溶解平衡。同年提出能斯 特方程。
1906年，提出热力学第三定律，并断言绝对零度不可能达到。
1918年，提出光化学的链反应理论，用以解释氯化氢的光化学 合成反应。 因研究热力学，提出热力学第三定律的贡献而获1920年诺贝尔 化学奖。
电极符号 ： –
Cl (饱和)∣Hg2Cl2(s) ︱Hg ︱ Pt 电极反应： Hg2Cl2(s)＋2e = 2Hg(l) ＋2Cl-(aq) 298K，(Hg2Cl2 /Hg) = – 0.0592/2lg[ c(Cl-)/ c]2 饱和甘汞电极 ： ＝ 0.24v 当c(Cl )＝1M；0.1M时， ＝0.28，0.33v
解：电极反应：Cr2O72-+14H++6e = 2Cr3++7H2O
普通化学简明教程精品课件 第3章 电化学
如果电极有个类似于生成焓的电势就好了
3.3 电极电势
一、标准电极电势
1. 电极电势：原电池能够产生电流,表明原电池两 极间存在电势差，即每个电极都有一个电势，称为 电极电势。用符号: E(氧化态/还原态)表示。 如: E(Zn2+/Zn); E(Cu2+/Cu); E(O2/OHˉ); E(MnO4ˉ/Mn2+); E(Cl2/Clˉ)等。 两电极的E值大小(高低)不同，其差值即为电池的电 动势E。
c 0.05917 E (Cl2 /Cl ) E (Cl 2 /Cl ) lg 2 pCl2 / p
-
Cl2 (g) 2e
2Cl (aq)
2 Cl-
Mn (aq) 4H2O cMn 2+ 0.05917 2+ E E (MnO4 /Mn ) lg 8 5 cMnO- cH+ 4 1.51 0.0946pH
第
3章
电 化 学
3.1 氧化还原反应相关的基本概念
1. 氧化与还原
得失氧化合价升降得失电子 氧化型 ne还原型 氧化还原反应电子传递反应； Ox n e Red 氧化半反应与还原半反应
2. 氧化还原电对：氧化态/还原态、Ox/Red
如：Cu2+/Cu、MnO4-/Mn2+、MnO4-/MnO2 MnO2/Mn2+、Fe3+/Fe2+、Fe2+/Fe
Cl2(p) + 2e ⇌ 2Cl-(c-) AgCl(s) + e ⇌ Ag(s) + Cl-(c-)
Sn4+(c1) + 2e ⇌ Sn2 +(c1)
Pt(s) | Sn4+(c1) ,Sn2+(c2)
(优质)电化学PPT课件
➢电位梯度对离子迁移速率的影响:
电位梯度越大，离子运动的推动力越大，即离子在电场作 用下的运动速率与电位梯度成正比。用公式表示为：
r u (dE / dl)
r u (dE / dl)
式中 dE/dl 为电位梯度，比例系数u+和u- 分别称为正、负离子 的电迁移率，又称为离子淌度（ionic mobility），相当于单位电 位梯度时离子迁移的速率。它的单位是m2·s-1·V-1。
没有通电流前，各区有5 mol 的一价的正离子及负离子 （分别用“+”、“-”表示，数 量多少表示物质的量）。
当有4 mol 电子电量通入电解池后，在阳极上有4 mol 负离子发生氧化反应， 同时在阴极上有4 mol 正离子发生还原反应。溶液中的离子也同时发生迁移
当溶液中通过4mol电子的电荷量时，整个导电任务是由正、负离子共同分担的 ，每种离子所迁移的电荷量随它们迁移速率的不同而不同。现假设有以下两种 情况：
举例区分各种电极：
1) 若电流表的偏转方向与 电流方向相反，请标出正极和 负极。并说明为什么？
2) 哪个是阳极？哪个是阴 极？为什么？
3) 离子迁移方向： 负（阴)离子迁向阳极； 正（阳）离子迁向阴极
举例区分各种电极：
1) 标出：正极、负极； 阳极、阴极。
2) 标出：正、负离子ຫໍສະໝຸດ 迁移 方向§2.3 离子的电迁移率和迁移数
通电后离子迁移的结果：中部溶液的浓度仍保持不变，阴、阳 两极部溶液浓度不同，且两极部的浓度比原溶液相比都有所下 降，但降低的程度不同。(阳极部减少3mol ，阴极部减少1mol )
3、离子电迁移规律:
从上述两种假设可归纳出如下规律，即离子的电迁移规律： 1)向阴、阳两极迁移的正、负离子物质的量总和恰好等于通 入溶液的总电量。
电化学的课件
电化学的课件电化学是化学的一个分支领域，研究电子和化学反应之间的相互关系。
它通过电化学现象和方法来研究物质的性质、反应过程以及相关应用。
在电化学的学习中，课件是一种常见的教育工具，可以帮助学生更好地理解和掌握电化学的基本概念和原理。
一、电化学基础知识1.1 电化学的定义电化学是研究电能和化学能之间相互转化的学科，它涉及电化学现象（如电导、电解、电动势等）以及电化学方法（如电化学分析、电沉积等）。
1.2 电化学反应电化学反应涉及电子的转移和离子的迁移。
其中，还包括氧化还原反应（redox reaction）和非氧化还原反应（non-redox reaction）等。
1.3 电化学电池电化学电池是将化学能转化为电能的装置，其中包括原电池（如锌电池、铅蓄电池）和可充电电池（如锂离子电池、镍氢电池）等。
二、电化学分析2.1 电解质溶液的电导性电解质溶液的电导性与其中的离子浓度相关，通过测量电导率可以获得溶液中离子的数量信息。
2.2 电化学分析方法电化学分析是利用电化学方法进行定量和定性分析的技术。
常见的电化学分析方法包括电位滴定、极谱法、电析法等。
三、电化学腐蚀与防护3.1 金属腐蚀金属腐蚀是金属与外界环境中的化学物质发生反应并受到破坏的过程。
电化学腐蚀是其中的一种重要机制。
3.2 电化学防护措施通过电化学手段可以实施防腐措施，包括阴极保护、阳极保护和涂层防护等。
四、电化学能源4.1 燃料电池燃料电池是将燃料与氧气进行氧化还原反应并产生电能的装置。
常见的燃料电池包括氢燃料电池、甲醇燃料电池等。
4.2 电化学储能技术电化学储能技术包括超级电容器和电池等，可以将电能转化为化学能进行储存，并在需要时释放出来。
五、电化学在环境保护中的应用电化学在环境保护中有广泛的应用，如电化学氧化、电化学光催化等，可以高效地降解污染物和净化环境。
六、电化学在工业中的应用电化学在工业中的应用涵盖电镀、电解制氢、电解制氯等领域，为工业生产提供了高效、环保的解决方案。
电化学基本知识ppt课件
电池过程
阴极
阳极
ZnSO4
CuSO4
Zn
Cu
盐桥
1.1 V
典型电化学过程
e
电化学过程的特点
Zn(s) + CuSO4(aq) ZnSO4(aq) + Cu(s) 半反应: Zn(s) Zn2+ + 2e- 阳极反应 Cu2+ + 2e- Cu(s) 阴极反应 电子不能在离子导体中运动 离子不能在电子导体中运动 即：电子与离子间必定在界面处发生了转化，这个转化就发生在离子导体和电子导体的界面处。
高频区为电极反应动力学（电荷传递过程）控制，低频区由电极反应的反应物或产物的扩散控制。
从图可得体系R、Rct、Cd以及参数，与扩散系数有关，利用它可以估算扩散系数D。由Rct可计算i0和k0。
扩散阻抗的直线可能偏离45，原因：
电极表面很粗糙，以致扩散过程部分相当于球面扩散； 除了电极电势外，还有另外一个状态变量，这个变量在测量的过程中引起感抗。
盐桥
1. 可以同时测量极化电流和极化电位； 2. 三电极两回路具有足够的测量精度。
三电极的优点
1.2.5.1 辅助电极的作用 实现WE导电并使WE电力线分布均匀。 1.2.5.2 辅助电极的要求 ①辅助电极面积大； 为使参比电极等势面，应使辅助电极面积增大，以保证满足研究电极表面电位分布均匀，如是平板电极： ； ②辅助电极形状应与研究电极相同，以实现均匀电场作用。
参比电极
常见的参比电极 ①甘汞电极； Hg|Hg2Cl2|Cl- 由于Hg+→Hg2+ （亚汞不稳定，高温时易变成Hg2+，受温度影响大。<70℃，另外，［Cl-］要饱和，防止 发生变化)。
大学化学之电化学基础PPT讲稿
20
5.2.2 原电池的符号表示
1.书写要求 （1） 负极写在左边，正极写在右边； （2）正负极之间用盐桥“‖”相接； （3）电极固体标志用一竖线“│”表示； （4）同相之不同物质间用“，”间隔； （5）若为离子时应注明其活度（浓度亦可）； （6）若电对不含金属导体，则需加一惰性导体； （7）纯气体、液体或固体与惰性电极名称之间以
17
5.2.1 原电池的概念
1.定义 原电池是利用氧化还原 反应产生电流的装置。
2.原电池的构成 ⑴电势不同的两个电极； ⑵盐桥； ⑶外电路（检流计）。
18
3.Daniell电池
e
—
+
图1 Daniell电池
电子由Zn极流向Cu极： Zn极电势低，为负极；Cu极电势高，为正极。
19
4.特征 正极：氧化剂(Cu2+)被还原，半电池反应为： Cu2+ + 2e → Cu 负极：还原剂(Zn)被氧化，半电池反应为： Zn → Zn 2+ + 2e 电池反应为： Cu2+ + Zn → Cu + Zn 2+
22
（2）电极组成：
正极：Pt│MnO4- （c1）,Mn2＋（c2）,H＋ （c3） 负极：Pt, O2 （p）│ H2O2 （c4）, H＋ （c3）
（3）电池符号：
（-）Pt, O2 （p）│ H2O2 （c4）, H＋ （c3）‖ MnO4- （c1）,Mn2＋（c2）,H＋ （c3） │ Pt（+）
①×5 + ② 得：
6Cl2（g）+ 12OH- = 10Cl- + 2ClO3-+ 6H2O 化简得：
3Cl2（g）+ 6OH- = 5Cl- + ClO3-+ 3H2O 3Cl2（g）+ 6NaOH = 5NaCl + NaClO3+ 3H2O
5.2.2 原电池的符号表示
1.书写要求 （1） 负极写在左边，正极写在右边； （2）正负极之间用盐桥“‖”相接； （3）电极固体标志用一竖线“│”表示； （4）同相之不同物质间用“，”间隔； （5）若为离子时应注明其活度（浓度亦可）； （6）若电对不含金属导体，则需加一惰性导体； （7）纯气体、液体或固体与惰性电极名称之间以
17
5.2.1 原电池的概念
1.定义 原电池是利用氧化还原 反应产生电流的装置。
2.原电池的构成 ⑴电势不同的两个电极； ⑵盐桥； ⑶外电路（检流计）。
18
3.Daniell电池
e
—
+
图1 Daniell电池
电子由Zn极流向Cu极： Zn极电势低，为负极；Cu极电势高，为正极。
19
4.特征 正极：氧化剂(Cu2+)被还原，半电池反应为： Cu2+ + 2e → Cu 负极：还原剂(Zn)被氧化，半电池反应为： Zn → Zn 2+ + 2e 电池反应为： Cu2+ + Zn → Cu + Zn 2+
22
（2）电极组成：
正极：Pt│MnO4- （c1）,Mn2＋（c2）,H＋ （c3） 负极：Pt, O2 （p）│ H2O2 （c4）, H＋ （c3）
（3）电池符号：
（-）Pt, O2 （p）│ H2O2 （c4）, H＋ （c3）‖ MnO4- （c1）,Mn2＋（c2）,H＋ （c3） │ Pt（+）
①×5 + ② 得：
6Cl2（g）+ 12OH- = 10Cl- + 2ClO3-+ 6H2O 化简得：
3Cl2（g）+ 6OH- = 5Cl- + ClO3-+ 3H2O 3Cl2（g）+ 6NaOH = 5NaCl + NaClO3+ 3H2O
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2) 与Ka越大为强酸，共轭碱为弱碱类似，E越大， 则其氧化态为强氧化剂，还原态为弱还原剂，反之 亦然。 金属活动性顺序由强到弱：E由小到大 非金属活动性顺序由弱到强：E由小到大
电池反应中 转移的电子 的物质的量
法拉第常数，1 mol电 子电量。 F=NAe=96485 C·mol-1
ΔrGm= －nFE 标准态下：rGm nFE
按电池书面表示式写出的电池反应在热力学上自 发时， rGm＜0，E为正值，即只有自发反应，电池 才能做有用功；反之，若写出的电池反应为非自发反 应， rGm>0，E为负值，不可能对外做功。
两电极的E值大小(高低)不同，其差值即为电池的电
动势E。 E= E(正极) － E(负极)
单个电极的电极电势 E 无法测定。在实际应用中只需 知道 E 的相对值而不必去追究它们的绝对值。
2.标准氢电极
H+(c)⃒H2(p)⃒Pt
标准氢电极：
电极反应：
2H (aq) 2e ƒ H2 g
国际上统一(人为)规定:
()Zn Zn2 (1.0mol L1) ∥ Cu2(1.0mol L1) Cu ()
① 负极“－”在左边，正极“＋”在右边 ② 物相界面用“⃒”，盐桥用“‖”表示 ③ 同相不同物种用“，”分开，溶液、气体要
注明ci，pi ④ 液相中的多种离子及气体需使用惰性电极
金属电极如 Cu、Zn、Ag 惰性电极如 Pt、石墨棒
Pt⃒H2(p)⃒H+(c)、Pt⃒Fe3+(c)，Fe2+(c)、Ag⃒AgCl⃒Cl-(c)
电极类型
第一类电极：金属电极和气体电极 第二类电极：难溶盐和难溶氧化物电极 第三类电极：氧化还原电极
电极组成
电极反应
金属电极
Ag(s) | Ag+ (c)
Ag+(c+) + e ⇌ Ag(s)
气体电极
Pt(s) |Cl2(p) | Cl- (c) Cl2(p) + 2e ⇌ 2Cl-(c-)
3. 氧化数——中学的化合价
平均氧化数、分数氧化数
S2 O32 Fe3O 4
S: 2 Fe: 8
3
X +7
Mn O-4 Mn7+
3.2 电化学电池
Zn(s) Cu2+ (aq) Zn2+ (aq) Cu(s) r Hm 218.7kJ mol-1
化学能转化为热能
化学能转化为电能
Cu-Zn原电池装置
对电动势为E的电池反应：
Cu2++Zn→Zn2++Cu
根据标准摩尔生成焓和标准摩尔生成吉布斯函数， 可求得(298.15K时)：
r Hm 217.2 kJ mol-1 rGm 212.69 kJ mol-1
二、原电池的热力学
由于ΔrGm是系统可用来做非体积功的那部分能量 , 电动势(V)
ΔrGm= W'max = －QE = －nFE
标准氢电极的电极电势
E 为零
E (H/H2 ) 0V
3. 参比电极
使用标准氢电极不方便，一般常用易 于制备、使用方便且电极电势稳定的 甘汞电极或氯化银电极等作为电极电
势的对比参考，称为参比电极。
如：右图的甘汞电极： Pt∣Hg∣Hg2Cl2∣Cl-
KCl溶液 Pt
Hg2Cl2
标准甘汞电极：E=0.2681 V
O2/OHˉ O2(g)+2H2O+4eˉ=4 OHˉ(aq)
F2/Fˉ
F2(g)+2eˉ = 2Fˉ(aq)
E /V -2.71 -0.7618
0 0.3419 0.401
2.866
氧化能力逐渐增强
表的物理意义和注意事项
1) 表中E代数值按从小到大顺序编排。 E代数值越大，表明电对的氧化态越易得电子，即氧化 态就是越强的氧化剂；E代数值越小，表明电对的还原 态越易失电子，即还原态就是越强的还原剂； 如: E(Cl2/Cl-)=1.3583V，E(Br2/Br-)=1.066V，E(I2/I-) =0.5355V，可知：Cl2氧化性较强，而I-还原性较强。
锌极：氧化反应，负极 铜极：还原反应，正极
Zn(s)=Zn2+ (aq) 2eCu2+ (aq) 2e- Cu(s)
(2) 半反应（电极反应）涉及同一元素的氧化态和 还原态(需配平)
a(氧化态) + ne－ b(还原态)
式中n是所写电极反应中电子的化学计量数
(3) 两个饱和溶液时， E= 0.2412 V
4.标准电极电势
5. 标准电极电势表(附表9)
还原能力逐渐增强
电对
电极反应
Na+/Na Na+(aq)+eˉ =Na(s)
Zn2+/Zn Zn2+(aq)+2eˉ = Zn(s)
H+/H2 Cu2+/Cu
2H+(aq)+2eˉ = H2 (g) Cu2+(aq)+2eˉ = Cu(s)
难溶盐电极 氧化还原电极
Ag(s)| AgCl(s)| Cl- (c) Pt(s) | Sn4+(c1) ,Sn2+(c2)
AgCl(s) + e ⇌ Ag(s) + Cl-(c-)
Sn4+(c1) + 2e ⇌ Sn2 +(c1)
二、原电池的热力学
任一自发的氧化还原反应都可以组成一个原电池。
电池的电动势E>0，对外输出电功，电池反应自发 进行；那么E和rGm的关系？
Volta电池的构造
盐桥的作用：补充电荷、 维持电荷平衡。盐桥是 一倒插的U型管,内含KCl 或KNO3溶液，可用琼脂 溶胶或多孔塞保护，使 KCl或KNO3溶液不会自 动流出。
一、原电池
电池反应： Zn(s) + Cu2+(aq) = Zn2+(aq) + Cu(s)
(1) 半电池——电极；半电池反应——电极反应
第3章
电化学
3.1 氧化还原反应相关的基本概念
1. 氧化与还原
得失氧化合价升降得失电子 氧化还原反应电子传递反应；
氧化型
ne-
ƒ
还原型
氧化半反应与还原半反应
Ox ne- Red
2. 氧化还原电对：氧化态/还原态、Ox/Red
如：Cu2+/Cu、MnO4-/Mn2+、MnO4-/MnO2 MnO2/Mn2+、Fe3+/Fe2+、Fe2+/Fe
以上讨论可知，电化学方法实际上是热力学方法 的具体运用。
如果电极有个类似于生成焓的电势就好了☺
3.3 电极电势
一、标准电极电势
1. 电极电势：原电池能够产生电流,表明原电池两 极间存在电势差，即每个电极都有一个电势，称为 电极电势。用符号: E(氧化态/还原态)表示。 如: E(Zn2+/Zn); E(Cu2+/Cu); E(O2/OHˉ); E(MnO4ˉ/Mn2+); E(Cl2/Clˉ)等。
电池反应中 转移的电子 的物质的量
法拉第常数，1 mol电 子电量。 F=NAe=96485 C·mol-1
ΔrGm= －nFE 标准态下：rGm nFE
按电池书面表示式写出的电池反应在热力学上自 发时， rGm＜0，E为正值，即只有自发反应，电池 才能做有用功；反之，若写出的电池反应为非自发反 应， rGm>0，E为负值，不可能对外做功。
两电极的E值大小(高低)不同，其差值即为电池的电
动势E。 E= E(正极) － E(负极)
单个电极的电极电势 E 无法测定。在实际应用中只需 知道 E 的相对值而不必去追究它们的绝对值。
2.标准氢电极
H+(c)⃒H2(p)⃒Pt
标准氢电极：
电极反应：
2H (aq) 2e ƒ H2 g
国际上统一(人为)规定:
()Zn Zn2 (1.0mol L1) ∥ Cu2(1.0mol L1) Cu ()
① 负极“－”在左边，正极“＋”在右边 ② 物相界面用“⃒”，盐桥用“‖”表示 ③ 同相不同物种用“，”分开，溶液、气体要
注明ci，pi ④ 液相中的多种离子及气体需使用惰性电极
金属电极如 Cu、Zn、Ag 惰性电极如 Pt、石墨棒
Pt⃒H2(p)⃒H+(c)、Pt⃒Fe3+(c)，Fe2+(c)、Ag⃒AgCl⃒Cl-(c)
电极类型
第一类电极：金属电极和气体电极 第二类电极：难溶盐和难溶氧化物电极 第三类电极：氧化还原电极
电极组成
电极反应
金属电极
Ag(s) | Ag+ (c)
Ag+(c+) + e ⇌ Ag(s)
气体电极
Pt(s) |Cl2(p) | Cl- (c) Cl2(p) + 2e ⇌ 2Cl-(c-)
3. 氧化数——中学的化合价
平均氧化数、分数氧化数
S2 O32 Fe3O 4
S: 2 Fe: 8
3
X +7
Mn O-4 Mn7+
3.2 电化学电池
Zn(s) Cu2+ (aq) Zn2+ (aq) Cu(s) r Hm 218.7kJ mol-1
化学能转化为热能
化学能转化为电能
Cu-Zn原电池装置
对电动势为E的电池反应：
Cu2++Zn→Zn2++Cu
根据标准摩尔生成焓和标准摩尔生成吉布斯函数， 可求得(298.15K时)：
r Hm 217.2 kJ mol-1 rGm 212.69 kJ mol-1
二、原电池的热力学
由于ΔrGm是系统可用来做非体积功的那部分能量 , 电动势(V)
ΔrGm= W'max = －QE = －nFE
标准氢电极的电极电势
E 为零
E (H/H2 ) 0V
3. 参比电极
使用标准氢电极不方便，一般常用易 于制备、使用方便且电极电势稳定的 甘汞电极或氯化银电极等作为电极电
势的对比参考，称为参比电极。
如：右图的甘汞电极： Pt∣Hg∣Hg2Cl2∣Cl-
KCl溶液 Pt
Hg2Cl2
标准甘汞电极：E=0.2681 V
O2/OHˉ O2(g)+2H2O+4eˉ=4 OHˉ(aq)
F2/Fˉ
F2(g)+2eˉ = 2Fˉ(aq)
E /V -2.71 -0.7618
0 0.3419 0.401
2.866
氧化能力逐渐增强
表的物理意义和注意事项
1) 表中E代数值按从小到大顺序编排。 E代数值越大，表明电对的氧化态越易得电子，即氧化 态就是越强的氧化剂；E代数值越小，表明电对的还原 态越易失电子，即还原态就是越强的还原剂； 如: E(Cl2/Cl-)=1.3583V，E(Br2/Br-)=1.066V，E(I2/I-) =0.5355V，可知：Cl2氧化性较强，而I-还原性较强。
锌极：氧化反应，负极 铜极：还原反应，正极
Zn(s)=Zn2+ (aq) 2eCu2+ (aq) 2e- Cu(s)
(2) 半反应（电极反应）涉及同一元素的氧化态和 还原态(需配平)
a(氧化态) + ne－ b(还原态)
式中n是所写电极反应中电子的化学计量数
(3) 两个饱和溶液时， E= 0.2412 V
4.标准电极电势
5. 标准电极电势表(附表9)
还原能力逐渐增强
电对
电极反应
Na+/Na Na+(aq)+eˉ =Na(s)
Zn2+/Zn Zn2+(aq)+2eˉ = Zn(s)
H+/H2 Cu2+/Cu
2H+(aq)+2eˉ = H2 (g) Cu2+(aq)+2eˉ = Cu(s)
难溶盐电极 氧化还原电极
Ag(s)| AgCl(s)| Cl- (c) Pt(s) | Sn4+(c1) ,Sn2+(c2)
AgCl(s) + e ⇌ Ag(s) + Cl-(c-)
Sn4+(c1) + 2e ⇌ Sn2 +(c1)
二、原电池的热力学
任一自发的氧化还原反应都可以组成一个原电池。
电池的电动势E>0，对外输出电功，电池反应自发 进行；那么E和rGm的关系？
Volta电池的构造
盐桥的作用：补充电荷、 维持电荷平衡。盐桥是 一倒插的U型管,内含KCl 或KNO3溶液，可用琼脂 溶胶或多孔塞保护，使 KCl或KNO3溶液不会自 动流出。
一、原电池
电池反应： Zn(s) + Cu2+(aq) = Zn2+(aq) + Cu(s)
(1) 半电池——电极；半电池反应——电极反应
第3章
电化学
3.1 氧化还原反应相关的基本概念
1. 氧化与还原
得失氧化合价升降得失电子 氧化还原反应电子传递反应；
氧化型
ne-
ƒ
还原型
氧化半反应与还原半反应
Ox ne- Red
2. 氧化还原电对：氧化态/还原态、Ox/Red
如：Cu2+/Cu、MnO4-/Mn2+、MnO4-/MnO2 MnO2/Mn2+、Fe3+/Fe2+、Fe2+/Fe
以上讨论可知，电化学方法实际上是热力学方法 的具体运用。
如果电极有个类似于生成焓的电势就好了☺
3.3 电极电势
一、标准电极电势
1. 电极电势：原电池能够产生电流,表明原电池两 极间存在电势差，即每个电极都有一个电势，称为 电极电势。用符号: E(氧化态/还原态)表示。 如: E(Zn2+/Zn); E(Cu2+/Cu); E(O2/OHˉ); E(MnO4ˉ/Mn2+); E(Cl2/Clˉ)等。