No.10原电池和电极电势

三、影响电极电势的因素
a(氧化态物质 ne ≒ b(还原态物质 氧化态物质)+ 还原态物质) 氧化态物质 还原态物质 a 0.05917 {c(氧化态 )} θ lg 在298K时 E = E + 时 b n {c(还原态 )} 这个关系式叫能斯特方程 这个关系式叫能斯特方程(Nernst equation)。 能斯特方程 。 式中：E—某浓度时的电极电势； 某浓度时的电极电势； 式中： 某浓度时的电极电势 Eθ—标准电极电势； 标准电极电势； 标准电极电势 n—电极反应中得失电子数； 电极反应中得失电子数； 电极反应中得失电子数 c(氧化态 和 c(还原态 分别表示电极反应中氧 氧化态)和 还原态 还原态)—分别表示电极反应中氧 氧化态 化态物质一边和还原态物质一边的所有物质的浓度， 化态物质一边和还原态物质一边的所有物质的浓度， 单位为摩尔；气体用相对分压(p 表示。 单位为摩尔；气体用相对分压 x/pθ)表示。 表示
练习：将下列反应装配成原电池: 练习：将下列反应装配成原电池
(1) MnO4 + 5Fe2+ + 8H+ →Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O
(2) Sn + 2H+ →Sn2+ + H2
MnO + 8H + 5e = Mn + 4H 2O (1) 正极反应： 正极反应： 负极反应： 负极反应：5Fe 2+ - 5e → 5Fe 3+ 电池反应： 电池反应：MnO4 + 5Fe2+ + 8H+ = Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O (-)Pt Fe 3+ , Fe 2+ MnO -4 , Mn 2+ , H + Pt( + ) 电池符号： 电池符号： H (2) 正极反应： + 2e = H 2 正极反应： 负极反应： 负极反应： 2+ - 2e → Sn 2+ Sn + 2+ 电池反应： 电池反应：Sn + 2H = Sn + H2 (-)Sn Sn 2+ H + H 2 (Pt)( + ) 电池符号： 电池符号：
+
4
+
2+
打开眼界： 打开眼界：
补充：人体电池(Body cell) 补充：人体电池
二、电极电势(Electrode potential) 电极电势
1.标准氢电极 标准氢电极
二、电极电势(Electrode potential) 电极电势
2. 其他电极电极电势的确定 3. 常用的参比电极 ——甘汞电极 甘汞电极
2 −
2+
总结 但影响一般不大。 但影响一般不大。
(1) 温度一定时，离子浓度对电极电势有影响， 温度一定时，离子浓度对电极电势有影响，
(2)对于有 +或OH-参加的反应，H+或OH-的浓度对电 对于有H 参加的反应， 对于有 极电势也有影响，而且，影响往往更加显著。 极电势也有影响，而且，影响往往更加显著。 (3)当氧化态物质浓度增大或还原态物质浓度减少时， 当氧化态物质浓度增大或还原态物质浓度减少时， 当氧化态物质浓度增大或还原态物质浓度减少时 电极电势增大；反之， 电极电势增大 ；反之 ，当氧化态物质浓度减小或还 原态物质浓度增大时，电极电势减小。 原态物质浓度增大时，电极电势减小。
氧化态物质和相应还原态物质构成氧化还原 氧化态物质和相应还原态物质构成 氧化还原 电对。 ， ， 电对。如：Zn2+/Zn，Cu2+/Cu，MnO4-/ Mn2+等。 任何一个电极都可以用氧化还原电对表示。 任何一个电极都可以用氧化还原电对表示。
4. 常见电极的类型及表示方法
(1) 金属及其金属离子构成的电极 简称“金属电 金属及其金属离子构成的电极(简称 简称“ 极”) 如铜插入到该溶液中,电极符号 如铜插入到该溶液中 电极符号Cu(s)|Cu2+(l) 电极符号 (2) 气体及其离子构成的电极 简称“气体电极”) 气体及其离子构成的电极(简称 气体电极” 简称“ 如氢电极H 电极符号Pt|H2(g)|H+(l) 如氢电极 +/H2，电极符号 (3) 同一元素的不同价态构成的电极 组成的电极符号为Pt| 如Fe2+和Fe3+ 组成的电极符号为 Fe2+,Fe3+
先将待测电极与标准 氢电极组成原电池，测其 氢电极组成原电池， 电动势E 电动势 θ，以电流方向判 断正负极，再根据： Eθ=Eθ 正 - Eθ 负 求得未知电 极的电极电势E 极的电极电势 θ。
E (电池 ) = E - E
θ θ 正 θ 负
=E
; / Cu
-E
θ H+ / H2
使用能斯特方程时，应注意： 使用能斯特方程时，应注意： 纯固体或纯液体(如 的浓度按1mol/L处理，即 处理， ⅰ.纯固体或纯液体 如：水)的浓度按 纯固体或纯液体 的浓度按 处理 在能斯特方程中不出现。 在能斯特方程中不出现。 气体用相对分压(p 表示， ⅱ.气体用相对分压 x/pθ)表示，溶液中离子浓度用活 气体用相对分压 表示 度(近似用浓度代替 表示，单位为mol/L。 近似用浓度代替)表示，单位为 。 近似用浓度代替 表示 要写入方程， ⅲ.[H+][OH-]要写入方程，与同侧离子浓度连乘。 要写入方程 与同侧离子浓度连乘。 将电极反应式中氧化态、 ⅳ.将电极反应式中氧化态、还原态物质前的系数作为 将电极反应式中氧化态 指数。 指数。 计算298.15K时， Zn2+浓度为 浓度为0.001mol/L时的锌 例 3-3 计算 时 时的锌 电 极 的 电 极 电 势 ， 并 计 算 当 pH=5, c(Cr2O72-)=0.01 mol/L，c(Cr3+) =10-6mol/L时的 时的E(Cr2O72-/Cr3+)。 ， 时的 。
θ Cu 2+ / Cu
-0
E
θ Cu 2+ / Cu
= 0.340(v)
标准电极电势表(见教材 页附录 页附录5) 标准电极电势表 见教材270页附录 见教材
使用时标准电极电势表，应注意： 使用时标准电极电势表，应注意： 标准电极电势表
(1)对于每一电对，电极反应统一写成还原反应形式： 对于每一电对，电极反应统一写成还原反应形式： 对于每一电对 氧化态 + ne = 还原态 (2)各种电对按电极电势由负到正的顺序排列 。 排在 各种电对按电极电势由负到正的顺序排列。 各种电对按电极电势由负到正的顺序排列 H+/H2上方的为负值，排在其下方的为正值。 上方的为负值，排在其下方的为正值。 (3)每个电对 θ值的正负号不随电极反应进行的方向而 每个电对E 每个电对 例如， 锌电极不论是进行氧化半反应(Zn改变 。 例如 ， 锌电极不论是进行氧化半反应 2e=Zn2+) ， 还 是 进 行 还 原 半 反 应 (Zn2++2e=Zn) ， 298K下，其Eθ总是 总是-0.7618V。 下 。 (4)若将电极反应乘以某系数，其Eθ值不变。例如，不 若将电极反应乘以某系数， 值不变。例如， 若将电极反应乘以某系数 论是Zn - 2e = Zn2+还是2Zn - 4e =2Zn2+ ，其Eθ总是论是 还是 总是 0.7618V。 。
2.原电池的组成 原电池的组成
3.原电池的两个极和电极反应 原电池的两个极和电极反应
负极(Cathode)是电子流出的一极 升”、“失”、 是电子流出的一极(“升 负极 是电子流出的一极 正极 流 入的 一 极 “ 氧 ” ) ； 正极 (Anode) 是 电 子 流入 的 一极 (“ 降 ” 、 “得”、“还”)。 。 电极及其电解质溶液构成半电池。 电极及其电解质溶液构成半电池。电极反应也称 半电池 半电池反应(简称半反应)。 简称半反应 为 半电池反应 简称 半反应 。 它包括同一元素的两类 物质(氧化数较高的氧化态物质和氧化数较低的还原态 物质 氧化数较高的氧化态物质和氧化数较低的还原态 物质)。而电极反应就是表示这两类物质之间相互转化 物质 。而电极反应就是表示这两类物质之间相互转化 的关系式 。 注意： 处于结合态的元素要将其写完整， 注意 ： 处于结合态的元素要将其写完整 ， 如将 Mn的氧化态写成 的氧化态写成MnO4－，而不能写成 而不能写成Mn7+。 的氧化态写成
盐桥(Salt bridge)是原电池装置图中倒置的 形管， 是原电池装置图中倒置的U形管 盐桥 是原电池装置图中倒置的 形管， 内含饱和KCl(或KNO3)溶液，用琼脂或多孔塞保护， 溶液， 内含饱和 或 溶液 用琼脂或多孔塞保护， 溶液不会自动流出。 使KCl(或KNO3)溶液不会自动流出。它可以保持两个 或 溶液不会自动流出 半电池中溶液的电中性，以产生持续的电流， 半电池中溶液的电中性，以产生持续的电流，其作用 类似于电路中的导线。 类似于电路中的导线。
构 造 : 由 Hg 、 糊 状 Hg2Cl2 和 KCl溶液构成，铂丝为导体。 溶液构成， 溶液构成 铂丝为导体。 符号:Hg∣Hg2Cl2(s)∣KCl ∣ 符号 ∣ 反应:Hg2Cl2(s)+2e=2Hg+2Cl反应 饱和甘汞电极的标准电极电势 为0.2415V。 。
测量锌电极的标准电极电势的方法？ 例：测量锌电极的标准电极电势的方法？
§3.2 原电池和电极电势 (Primary Cell and Electrode Potential)
太 阳 能
可以吗? 可以吗?
化学能
电能
热能
机械能
一、原电池(Primary Cell) 原电池
1.原电池的发现 原电池的发现
意大利物理学家 伏特
伏特发明的“伏打电池” 伏特发明的“伏打电池” 硫酸电池） （铜、锌、硫酸电池）