电池电动势与电极电势

二、电池电动势()与电极电势()
Cu-Zn 原电池
二、电池电动势()与电极电势()
1 原电池 化学能转化成电能的装置
1）组成： ① 半电池（电极） ② 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
2）电极反应：
正极（Cu）: Cu2＋ + 2e = Cu 负极（Zn）: Zn = Zn2+ + 2e
Cl2
Cl- +
ClO2e
OH- Cl－
改正： 碱性介质中（容易进行，实际上常用的方法）：
2 Cr(OH)3 + 3Cl2 + 10 OH－ = 2CrO42－ + 6Cl－ + 8 H2O
酸性介质中（ Cl2的氧化性大于Cr2O72－ 的，但差别较小）： 2 Cr3+ + 3Cl2 + 7 H2O = Cr2O72－ + 6Cl－ + 14 H＋
CrO5 +10
（3）KO2
KO3
-0.5
-1/3
注意：1） 同种元素可有不同的氧化数；
2） 氧化数可为正、负和分数等；
3） 氧化数不一定符合实际元素的电子转移情况。
S2O32-
O -O S O-
S的氧化数为＋2， S
+4, (+6) 0, (-2)
3 氧化还原反应方程式的配平 例： 在酸性介质中，K2Cr2O7氧化FeSO4, 生成 Fe2(SO4)3 和绿
2）原来： Pb(Ac)2 + ClO－ + H2O = 2 H+ + 2 Ac－ + PbO2 + Cl－ 改正：Pb(Ac)2 + ClO－ + H2O = 2 HAc + PbO2 + Cl－
配平注意事项：
写出的方程式必须与实验事实相符合 • 反应介质： 酸性介质中，不能出现 OH－
碱性介质中，不能出现 H＋ • 难溶或弱电解质应写成分子形式 • 注明沉淀的生成，气体的产生等
色Cr2(SO4)3, 配平此反应方程式。
解：1）写出反应物、产物及反应条件 Cr2O72- + Fe2+ + H+ = Fe3+ + Cr3+
2）写出各氧化数
Cr2O72- + Fe2+ + H+ = Fe3+ + Cr3+ +6
3）配平氧化剂、还原剂前系数
Cr2O72- + 6Fe2+ + H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+
• 盐桥: “||”
4）电极的类型及符号
四种电极
（1）金属－金属离子电极 如： Zn2+/Zn， Cu2+/Cu 等
电极符号： Zn|Zn2+ (c)
Cu|Cu2+ (c)
（2）气体－离子电极 如： H+/H2 Cl2/Cl需用一个惰性固体导体如铂（Pt)和石墨。
Pt,H2(p)|H+(c) Pt,Cl2(p)|Cl－(c) Pt与H2之间用逗号隔开，p 为气体的压力。 （3）离子电极 如 Fe3+/Fe2+ 等体系
3）电池反应及电池符号： Zn + Cu2＋ = Zn2+ + Cu
(－) Zn | Zn2+ (c1) || Cu2＋ (c2) | Cu (＋)
写电池符号应注意事项：
• 正、负极： (－) 左，
(＋) 右
• 界面“|”: 单质与“极 棒”写在一起，写在“|” 外面。
• 注明离子浓度（c),气 态时用分压（p). 物质状 态：固态（s), 液态（l) 等
例： 在M稀nHO2S4-O+4溶H液+中+，FKeM2n+ O4 和MFne2S+O+4发F生e3以+ 下反应：
如将此反应设计为原电池，写出正、负极的反应，电池 反应，和电池符号。
解：电极为离子电极，即将一金属铂片插入到含有Fe2+、 Fe3+ 溶液中，另一铂片插入到含有MnO4- 、Mn2+ 及H+ 的溶液中， 分别组成负极和正极：
+1,-1 +2,-1
3) 共价化合物中，成键电子对偏向电负性大的元素。
O: -2 (H2O 等）； －1 （H2O2); -0.5 (KO2 超氧化钾） H: +1, 一般情况； －1， CaH2 、NaH
思考题： 确定氧化数
（1）Na2S2O3 +2
Na2S4O6 +2.5
（2）K2Cr2O7 +6
负极反应： Fe2+ ＝ Fe3+ + e 正极反应： MnO4- + 8H+ + 5e ＝ Mn2+ + 4H2O 电池反应： MnO4- + 8H+ + 5Fe2+ ＝ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O
将惰性电极插入到同一种元素不同氧化态的两种离子的溶液中 所组成的电极。
Pt|Fe2+(c1), Fe3+(c2)
（4）金属－金属难溶盐电极 如 Hg2Cl2/Hg 由金属及其难溶盐浸在含有难溶盐负离子溶液中组成的电极。 如甘汞电极： Hg2Cl2 + 2e = 2 Hg + 2 Cl－ Pt,Hg,Hg2Cl2(s)|Cl-(c)
氧化态、还原态的共轭关系
2 氧化数与电子转移
Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu H2 + 0.5 O2 H 2 O
wenku.baidu.com
2个 “e” 的转 移
共价键
“形式电荷” +1 -2 （电子偏移情况的反映）
称为“氧化数”
经验规则： 各元素氧化数的代数和为零。
1）单质中，元素的氧化数等于零。（N2 、H2 、O2 等） 2）二元离子化合物中，与元素的电荷数相一致。 NaCl CaF2
四、电极电势的计算
1 由标准Gibbs自由能变（G）计算 2 由已知电对的E计算
五、影响电极电势的因素
1 Nernst方程 2 浓度对电极电势的影响 3 酸度对电极电势的影响
六、电极电势的应用
1 比较氧化剂、还原剂的强弱 2 判断氧化还原反应的方向 3 Ksp 的确定 4 Ka 的测定
一、氧化数及氧化还原反应方程式的配平
1 氧化还原反应
年代
氧化反应 还原反应
认
历
18世纪末 与氧化合 从氧化物夺取氧
识
史
不
19世纪中 化合价升高 化合价降低
断
发
深
展
20世纪初 失去电子 得到电子
化
Fe 氧化 Fe2+ + 2e
还原
还原
Cu2+ + 2e
Cu
氧化
氧化、还原 半反应
Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu 氧化还原反应
还原态 = 氧化态 + n e
4）用H2O等进行总配平
Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O
思考题： 配平方程式、改错
1）原来：2 Cr3+ + 3Cl2 + 8OH－ = 2CrO42－ + 6Cl－ + 8H+
分析： 碱性条件、酸性条件 ？
pH13
若在碱性条件下， Cr3+ Cr(OH)3 Cr(OH)4－ OH-