大学化学之电化学基础 (2).ppt
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《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。
大学无机化学-第七章-氧化还原反应-电化学基础-课件
② 分别写出氧化剂被还原和还原剂被氧化的半反应 ③ 分别配平两个半反应方程式，等号两边的各
种元素的原子总数各自相等且电荷数相等 ④ 确定两半反应方程式得、失电子数目的最小公倍
数。将两个半反应方程式中各项分别乘以相应的 系数，使得、失电子数目相同。然后，将两者合 并，就得到了配平的氧化还原反应的离子方程式。 有时根据需要可将其改为分子方程式。
3Cl2 (g) + 6OH- = 5Cl- + ClO3- + 3H2O 3Cl2 (g) + 6NaOH = 5NaCl + NaClO3 + 3H2O
无机化学
§7.1 氧化还原反应的基本概念
例 4 配平方程式
Cr(OH)3 (s) + Br2 (l) + KOH
K2CrO4 + KBr
Cr(OH)3 (s) + Br2 (l)
电极组成：Pt , Cl2(p) | Cl- (a)
电极反应： Cl2 + 2e
2Cl-
无机化学
§7.2 电化学电池
3. 金属-金属难溶盐-阴离子电极
将金属表面涂有其金属难溶盐的固体，然后浸 入与该盐具有相同阴离子的溶液中构成的电极
电极组成：Ag ,AgCl(s)| Cl- (a) 电极反应：AgCl + e Ag + Cl电极组成：Hg ,Hg2Cl2(s)| Cl- (a) 电极反应：Hg2Cl2+2e 2Hg +2Cl-
无机化学
§7.1 氧化还原反应的基本概念
2-2 半反应法（离子—电子法） 配平原则 （1）反应过程中氧化剂得到的电子数等于还
原剂失去的电子数 （2）反应前后各元素的原子总数相等
种元素的原子总数各自相等且电荷数相等 ④ 确定两半反应方程式得、失电子数目的最小公倍
数。将两个半反应方程式中各项分别乘以相应的 系数，使得、失电子数目相同。然后，将两者合 并，就得到了配平的氧化还原反应的离子方程式。 有时根据需要可将其改为分子方程式。
3Cl2 (g) + 6OH- = 5Cl- + ClO3- + 3H2O 3Cl2 (g) + 6NaOH = 5NaCl + NaClO3 + 3H2O
无机化学
§7.1 氧化还原反应的基本概念
例 4 配平方程式
Cr(OH)3 (s) + Br2 (l) + KOH
K2CrO4 + KBr
Cr(OH)3 (s) + Br2 (l)
电极组成：Pt , Cl2(p) | Cl- (a)
电极反应： Cl2 + 2e
2Cl-
无机化学
§7.2 电化学电池
3. 金属-金属难溶盐-阴离子电极
将金属表面涂有其金属难溶盐的固体，然后浸 入与该盐具有相同阴离子的溶液中构成的电极
电极组成：Ag ,AgCl(s)| Cl- (a) 电极反应：AgCl + e Ag + Cl电极组成：Hg ,Hg2Cl2(s)| Cl- (a) 电极反应：Hg2Cl2+2e 2Hg +2Cl-
无机化学
§7.1 氧化还原反应的基本概念
2-2 半反应法（离子—电子法） 配平原则 （1）反应过程中氧化剂得到的电子数等于还
原剂失去的电子数 （2）反应前后各元素的原子总数相等
电化学基础-PPT课件
35
3. 氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，
它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍
电池的总反应式是：
1/2H2+NiO(OH)
Ni(OH)2
CD
据此反应判断，下列叙述中正确的是（ ）
A. 电池放电时，负极周围溶液的pH不
断增大
B. 电池放电时，镍元素被氧化
C. 电池充电时，氢元素被还原
D. 电池放电时，H2是负极
Ag
电解质溶液Y是__A_g_N__O_3_溶__液_；
(2)银电极为电池的___正_____极，CuSO4溶液 Y
发生的电极反应为__A_g_＋__＋__e_－__=_A__g___
X电极上发生的电极反应为
__C_u___-2__e_－___=__C__u_2_＋__________；
(3)外电路中的电子是从__负__(_C_u_电) 极流向
14
６. 双液原电池的工作原理（有关概念）
（１）盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的 胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出
（２）盐桥的作用是什么？
可提供定向移动的阴阳离子，
使由它连接的两溶液保持电
中性，盐桥保障了电子通过
外电路从锌到铜的不断转移
，使锌的溶解和铜的析出过 程得以继续进行。
盐桥的作用： （1）形成闭合回路。
？思考
1、银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成硫
化银，有人设计用原电池原理加以除去，其处理方 法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中， 再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑 色会褪去而银不会损失。 试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应
为 Al -3e- = Al3＋ ； 正极发生的反应为 Ag2S+2e- = 2Ag；+S2-
3. 氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，
它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍
电池的总反应式是：
1/2H2+NiO(OH)
Ni(OH)2
CD
据此反应判断，下列叙述中正确的是（ ）
A. 电池放电时，负极周围溶液的pH不
断增大
B. 电池放电时，镍元素被氧化
C. 电池充电时，氢元素被还原
D. 电池放电时，H2是负极
Ag
电解质溶液Y是__A_g_N__O_3_溶__液_；
(2)银电极为电池的___正_____极，CuSO4溶液 Y
发生的电极反应为__A_g_＋__＋__e_－__=_A__g___
X电极上发生的电极反应为
__C_u___-2__e_－___=__C__u_2_＋__________；
(3)外电路中的电子是从__负__(_C_u_电) 极流向
14
６. 双液原电池的工作原理（有关概念）
（１）盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的 胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出
（２）盐桥的作用是什么？
可提供定向移动的阴阳离子，
使由它连接的两溶液保持电
中性，盐桥保障了电子通过
外电路从锌到铜的不断转移
，使锌的溶解和铜的析出过 程得以继续进行。
盐桥的作用： （1）形成闭合回路。
？思考
1、银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成硫
化银，有人设计用原电池原理加以除去，其处理方 法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中， 再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑 色会褪去而银不会损失。 试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应
为 Al -3e- = Al3＋ ； 正极发生的反应为 Ag2S+2e- = 2Ag；+S2-
大学化学之电化学基础课件
无论反应物是电对中的氧化态，还是其还原态，
氧化还原电对的EΘ的符号不变。
2Fe3+ + Sn2+ → 2Fe2+ + Sn4+
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（+）
×2) MnO4- ＋8H＋ + 5e = Mn2＋ ＋4H2O + ×5) SO32- ＋ H2O = SO42- ＋ 2H＋ + 2e
2MnO4-＋5SO32-＋6H＋ = 2Mn2＋＋5SO42-＋3H2O
例2 配平下列氧化还原反应：
H2S + H2SO3 → S + H2O H2S - 2e → S + 2H+ ① H2SO3 + 4H+ + 4e → S + 3H2O ②
25
5.3 电极电势 5.3.1 电极电势的产生 5.3.2 标准电极电势 5.3.3 Nernst方程式
26
5.3 电极电势
5.3.1 电极电势的产生 1.电极的双电层结构
+++++ +++++
+++++ +++++
----- -----
-----
---
（a）溶解>沉积
化学课件《电化学基础》优秀ppt8(10份打包) 人教课标版4
(2)原电池电极反应式的书写： ①一般电极反应式的书写：
②复杂电极反应式的书写
复杂电
较简单一极的
极反应式 ＝ 总反应式 － 电极反应式
如：CH4 酸性燃料电池中： 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O， 正极反应式：2O2＋8H＋＋8e－===4H2O， 则：负极反应式＝总反应式－正极反应式，
阳极：阳极材料是活泼电极时阳极材料放电，否则是溶液中阴离 子放电，放电顺序是：活泼金属>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>SO24－>F－。
阴极：一般是溶液中的阳离子放电，金属活动性顺序的逆顺序。 阳离子放电顺序：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋ (水)>活泼金属阳离子。
【答案】 D 【点拨】 近年来高考中对化学电源的考查趋向于以新型电池为 素材，这类试题具有取材新颖、信息陌生、情景综合等特点，侧重于 考查运用所学知识解决实际问题的能力。这类题起点很高，但落点还 是在基础知识和基本规律上，且设错通常较为明显。因此，面对新颖
的化学电源，不要因其电极材料和电极反应、电池反应陌生而感到无 所适从，依据放电、充电的基本知识和规律审题，即可化生为熟、化 难为易。
[例 4] 以铬酸钾为原料，电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意 图如下：
下列说法不正确的是( )
A．在阴极室，发生的电极反应为：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
B．在阳极室，通电后溶液逐渐由黄色变为橙色，是因为阳极区 H
＋浓度增大，使平衡 2CrO24－＋2H＋
Cr2O27－＋H2O 向右移动
【答案】 D 【点拨】 首先根据外接电源的正负极判断电解池的电极，其次
《电化学基础》课件
学习储能装置和电池技术的原 理，如锂离子电池和太阳能电 池。
燃料电池和电化学传感器
燃料电池
探索燃料电池的原理与应用，如氢燃料电池和燃料电池汽车。
电化学传感器
了解电化学传感器的工作原理，以及其在环境监测和医学诊断中的应用。
《电化学基础》PPT课件
本PPT课件将介绍电化学的基础理论、动力学、电池与电解池、电化学表征技 术以及电化学的应用领域，带你深入了解这个令人着迷的领域。
电化学基础理论
1 电化学基础概念
2 电化学反应的基本
学习电化学的基础概念，
特征和实验表征方 法
包括电解质、离子和电
探索电化学反应的特征
子传输。
以及实验方法，包括溶
了解反应速率和速率常数的 定义及其在动力学研究中的 重要性。
电池和电解池
1
电池和电解池的基本概念
探索电池与电解池的原理和应用，包
奥姆定律和纳尔斯特方程
2
括电子转移和离子传输过程。
学习奥姆定律和纳尔斯特方程，揭示
电池和电解池中电流与电势之间的关
系。
3
活性质量、化学放电和电化学 效率
和计时电流法
深入了解线性扫描伏安法和循环伏安法的 原理和应用。
探索电位阶跃法和计时电流法在电化学研 究中的重要性。
电化学应用
电催化和电极催化反应
电化学合成和电化学分析 储能装置和电池技术
了解电催化和电极催化反应的 应用，如催化转化和废水处理。
探索电化学合成和电化学分析 在化学工业和实验室中的应用。
电解和电沉积过程
4
响，以及化学放电和电化学效率的计
算。
了解电解和电沉积在电化学中的应用
以及相关实验和工业过程。
大学化学第二章电势和电池热力学课件
E S nF ( T ) p
E ( T ) p E ( T ) p
电池的温度系数
>0 电池放电时从环吸收热量 =0 电池放电时与环境无热交换 <0 电池放电时向环境放出热量
RT lnK = -∆G θ = nFE θ E HG TS
nF
T
T
R
体系对外所做的最大非体积功等于体系自由能的减少
TS 0 lim QC 43kJ
R
-G = W非 = nFE
可逆电池热效应
(3) 实际的可逆性
因为所有真实过程都有一定的速度，所以 它们不可能具有严格的热力学上的可逆性。然 而，实际上它们可以以这样一种方式进行，以 至于在所期望的某一准确度下，一些热力学方 程式可以适用。在这种情况下，可以称这些过 程为可逆过程
可逆电池 = 化学可逆 + 热力学可逆
等温可逆
等压可逆 等容可逆
2、可逆性和吉布斯（Gibbs）自由能
体系自由能的减少等于体系对外所做的 最大非体积功。
可逆时体系对外所做的非体积功最大
-G = W非 = W电 = nFE 实例 反应 Zn + 2 AgCl → Zn2+ + 2Ag + 2 Cl- 以三种不同方式进行
充电： 阳极
阴极：
PbSO4 2H2O PbO2 4H SO42 2e PbSO4 2e Pb SO42
Zn│H+ , SO42-│Pt
电池放电时
负极： Zn → Zn2+ + 2 e
正极： 2 H+ + 2 e → H2 电池反应是： Zn + 2H+ → H2 + Zn2+ 电池充电时 负极： 2 H2O → O2 + 4H+ + 4e（在铂电极上）
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)。
第2讲 电化学基础(学生版)
第2讲电化学基础——原电池一、原电池1．能量的转化原电池：将化学能转变为电能的装置。
2．工作原理原理：设计一种装置，使氧化还原反应所释放的能量直接转变为电能，即使氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行，并使其间电子转移，在一定条件下形成电流。
说明：(1)(2)3．组成条件(1)两个活泼性不同的电极，分别发生氧化和还原反应。
(2)电解质溶液，电解质中阴离子向负极方向移动，阳离子向正极方向移动，阴阳离子定向移动成内电路。
(3)导线将两电极连接，形成闭合回路。
4．几种常见的电池(1)一次电池：碱性锌锰电池构成：负极是锌，正极是MnO2，电解质是KOH负极：正极：总反应式：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2(2)二次电池①铅蓄电池放电电极反应：负极：正极：总反应式：Pb(s)+PbO 2(s)+2H 2SO 4(aq)＝2PbSO 4(s)+2H 2O(l)充电电极反应：阳极：阴极：总反应：2PbSO 4(s)+2H 2O(l)=Pb(s)+PbO 2(s)+2H 2SO 4(aq)②镍一镉碱性蓄电池负极：正极：总反应式：Cd +2NiO(OH)+2H 2O2Ni(OH)2+ Cd(OH)2(5)锂电池 参考练习：1．某原电池装置如右图所示。
下列有关叙述中，正确的是A ．Fe 作正极，发生氧化反应B ．负极反应： 2H + + 2e －＝H 2↑C ．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH 均不变D ．工作一段时间后，NaCl 溶液中c (Cl －)增大2．某固体酸燃料电池以CsHSO 4固体为电解质传递H＋，其基本结构见右图，电池总反应可表示为：2H 2＋O 2＝2H 2O ，下列有关说法正确的是A ．电子通过外电路从b 极流向a 极B ．b 极上的电极反应式为：O 2+2H 2O+4e －＝4OH －C ．每转移0.1 mol 电子，消耗1.12 L 的H 2D ．H +由a 极通过固体酸电解质传递到b 极3．Li-Al/FeS 电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2Li ++FeS+2e -＝Li 2S+Fe 有关该电池的下列说法中，正确的是A ．Li-Al 在电池中作为负极材料，该材料中Li 的化合价为+1价B ．该电池的电池反应式为：2Li+FeS ＝Li 2S+FeC ．负极的电极反应式为：Al-3e -=Al 3+D ．正极发生的电极反应式为：Li 2S+Fe-2e -＝2Li ++FeS4．某燃料电池所用的原料为H 2和空气(含一定量的CO 2)，电解质为熔融的K 2CO 3。
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EΘFe3+/Fe2+ ＝EΘ ＝0.771V.
式中E 的右下角注明了参加电极反应物质的氧 化态和还原态，上角的Θ表示标准状态。
34
又：标准锌电极与标准氢电极组成原电池： (-) Zn | Zn2+(1.0)‖H+(1.0) | H2（100kPa）, Pt (+) 测得此原电池的电动势EΘ =0.7618 V，由于
EΘ ＝ E+Θ － E- Θ ＝ EΘ H＋／H2－ EΘ Zn2＋／Zn ＝ 0 － EΘ Zn2＋／Zn
∴ EΘ Zn2＋／Zn ＝- 0.7618 V。பைடு நூலகம்
35
5.标准电极电势的物理意义： 标准电极电势表中，以标准氢电极为界，氢
以上电极的EΘ 均为负值，氢以下电极的EΘ均为 正值。
某电极的EΘ代数值愈小，表示此电对中还 原态物质愈易失去电子，即还原能力愈强，是较 强的还原剂；
25
5.3 电极电势 5.3.1 电极电势的产生 5.3.2 标准电极电势 5.3.3 Nernst方程式
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5.3 电极电势
5.3.1 电极电势的产生 1.电极的双电层结构
+++++ +++++
+++++ +++++
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-----
---
（a）溶解>沉积
（b）沉积>溶解
图-2 双电层的形成
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+
① × 2 + ② 得:
2H2S + H2SO3 = 3S + 3H2O
例3：配平Cl2(g) + NaOH Δ NaCl + NaClO3
解： Cl2（g）+ 2e = 2Cl-
①
Cl2（g）+ 12OH- = 2ClO3-+ 6H2O +10e ②
①×5 + ② 得：
6Cl2（g）+ 12OH- = 10Cl- + 2ClO3-+ 6H2O 化简得：
标准电极电势(standard electrode potential)， 用符号Eθ表示。 （2）标准态
溶液活度为1 , 或气体压力为100kPa , 液体 和固体为纯净物。
32
4.标准电极电势的测定 电池电动势 EΘ＝ E+Θ - E-Θ
首先和标准氢电极组成原电池，其次确定被测电极是正 极还是负极。
Fe3+ + e → Fe2+ Sn2+ → Sn4+ + 2e 氧化－还原反应的实质： 两个共轭电对之间的电子转移反应。
8
3.电对拆分：
2MnO4-＋5H2C2O4 ＋ 6H＋ → 2Mn2＋ ＋ 10CO2 ＋ 8H2O
MnO4- ＋ 8H＋ ＋ 5e → Mn2＋ ＋ 4H2O ①
H2C2O4 → 2CO2 ＋ 2H＋ ＋ 2e
无论反应物是电对中的氧化态，还是其还原态，
氧化还原电对的EΘ的符号不变。
2Fe3+ + Sn2+ → 2Fe2+ + Sn4+
EΘ Fe3+ /Fe2+ = + 0.771V
氧化
6
5.1.2 氧化还原电对
1.电对 Ox + ne → Red
同种元素的氧化态与还原态构成了氧 化还原电对，记作Ox / Red。
如Sn4+/Sn2+ ，Fe3+/Fe2+，一个氧化还原 反应由两个氧化还原电对组成。
7
2.电极反应
任何氧化还原反应都可拆分为两个氧化还 原电对的半反应（半电池反应，电极反应）：
第五章
电化学基础
1
电化学
电化学是研究化学能和电能相互转 化的一门科学.
化学能 电能, G 0 电能 化学能, G 0
2
人类一切生产和生命活动：能量供应问题。
煤、石油等燃烧发热
营养物质的消化吸收 体内的生物化学反应
氧化还原过程
生物电现象(心电、脑电)
3
主要内容 5.1 氧化还原反应 5.2 原电池 5.3 电极电势 5.4 原电池热力学 5.5 电解与电化学技术 5.6 金属的腐蚀与防护
Ag+ + e Fe3++ e
Ag Fe2+
EΘAg+ /Ag = + 0.7996 V EΘFe3+ /Fe2+ = + 0.771V
反应系统中较强的氧化剂是Ag+ ，较强的 还原剂是Fe2+ ，故反应正向（向右）进行。
40
（2）使用标准电极电势表注意事项：
1）电极反应均写成：Ox＋ne
Red
23
5.2.3 电池电动势
1.定义 电池电动势是电池正负极之间的瞬时电势
差。（在接近零电流下所测定的电势差） 2.表示
电池电动势 E＝ E+ - EE+ ─ 某时刻正极的电势， E- ─ 某时刻负极的电势。
思考：为什么手电筒电光愈用愈暗？
因为其电池电动势愈用愈低。
24
5.2.4 电极类型
1.金属-金属离子电极：Zn | Zn2+(c) 电极反应 Zn2+ + 2e → Zn
M（s）
Mn+（aq）+ ne
由于在金属与溶液间的界面处形成双电层结构，电 极电势产生了。
27
双电层结构的电极电势为绝对电极电势。
2.影响电极电势的因素 电极电势的大小与以下因素有关：
（1）电极物质的本性； （2）电极物质离子的浓度或气体的分压； （3）温度。
28
5.3.2 标准电极电势
1.标准氢电极的作用 无法直接测出表面电势和相间电势→不能确
4
5.1 氧化还原反应 5.1.1 氧化还原反应 5.1.2 氧化还原电对 5.1.3 氧化还原反应方程式的配平
5
5.1.1 氧化还原反应
1.定义
元素的氧化值发生了变化的化学反应。
2.特点
Sn2+ + Fe3+ → Sn4+ + Fe2+
（1）存在着氧化剂与还原剂；
（2）存在着氧化态与还原态。
Ox（氧化态）＋ ne 还原 Red（还原态）
3Cl2（g）+ 6OH- = 5Cl- + ClO3-+ 3H2O 3Cl2（g）+ 6NaOH = 5NaCl + NaClO3+ 3H2O
5.2 原电池 5.2.1 原电池的概念 5.2.2 原电池的符号 5.2.3 电池电动势 5.2.4 电极类型
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
MnO4- / Mn2＋； CO2 /H2C2O4
9
5.1.3 氧化还原反应方程式的配平
离子-电子法
1.配平原则：
①电荷守恒：反应过程中氧化剂与还原剂 得失电子数相等。
②质量守恒：反应前后各元素的原子总数相 等。
2.配平的具体步骤：
（1）写出离子方程式： MnO4-＋SO32- ＋ H＋ → Mn2＋ ＋ SO42- ＋H2O
38
例6 判断标准状态时下列氧化还原反应自发
进行的方向：2Fe2++Br2
2Fe3++2Br-。
解 首先，将此氧化还原反应拆成两个半反应，
并查出这两个电对的标准电极电势：
Fe3++ e
Fe2+
EΘFe3+ /Fe2+ = + 0.771V
Br2 + 2e
2Br- EΘBr2 /Br- = + 1.087 V
（2）将反应拆分为氧化和还原两个半反应式： 还原反应： MnO4-→ Mn2＋ 氧化反应： SO32- → SO42-
(3) 配平：使半反应两边的原子数和电荷数相等
MnO4- ＋8H＋ + 5e = Mn2＋ ＋4H2O SO32- ＋ H2O = SO42- ＋ 2H＋ + 2e
11
（4） 使两个半反应得失电子数为其最小公倍 数，合并成一个配平的离子反应式：
×2) MnO4- ＋8H＋ + 5e = Mn2＋ ＋4H2O + ×5) SO32- ＋ H2O = SO42- ＋ 2H＋ + 2e
2MnO4-＋5SO32-＋6H＋ = 2Mn2＋＋5SO42-＋3H2O
例2 配平下列氧化还原反应：
H2S + H2SO3 → S + H2O H2S - 2e → S + 2H+ ① H2SO3 + 4H+ + 4e → S + 3H2O ②
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
式中E 的右下角注明了参加电极反应物质的氧 化态和还原态，上角的Θ表示标准状态。
34
又：标准锌电极与标准氢电极组成原电池： (-) Zn | Zn2+(1.0)‖H+(1.0) | H2（100kPa）, Pt (+) 测得此原电池的电动势EΘ =0.7618 V，由于
EΘ ＝ E+Θ － E- Θ ＝ EΘ H＋／H2－ EΘ Zn2＋／Zn ＝ 0 － EΘ Zn2＋／Zn
∴ EΘ Zn2＋／Zn ＝- 0.7618 V。பைடு நூலகம்
35
5.标准电极电势的物理意义： 标准电极电势表中，以标准氢电极为界，氢
以上电极的EΘ 均为负值，氢以下电极的EΘ均为 正值。
某电极的EΘ代数值愈小，表示此电对中还 原态物质愈易失去电子，即还原能力愈强，是较 强的还原剂；
25
5.3 电极电势 5.3.1 电极电势的产生 5.3.2 标准电极电势 5.3.3 Nernst方程式
26
5.3 电极电势
5.3.1 电极电势的产生 1.电极的双电层结构
+++++ +++++
+++++ +++++
----- -----
-----
---
（a）溶解>沉积
（b）沉积>溶解
图-2 双电层的形成
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+
① × 2 + ② 得:
2H2S + H2SO3 = 3S + 3H2O
例3：配平Cl2(g) + NaOH Δ NaCl + NaClO3
解： Cl2（g）+ 2e = 2Cl-
①
Cl2（g）+ 12OH- = 2ClO3-+ 6H2O +10e ②
①×5 + ② 得：
6Cl2（g）+ 12OH- = 10Cl- + 2ClO3-+ 6H2O 化简得：
标准电极电势(standard electrode potential)， 用符号Eθ表示。 （2）标准态
溶液活度为1 , 或气体压力为100kPa , 液体 和固体为纯净物。
32
4.标准电极电势的测定 电池电动势 EΘ＝ E+Θ - E-Θ
首先和标准氢电极组成原电池，其次确定被测电极是正 极还是负极。
Fe3+ + e → Fe2+ Sn2+ → Sn4+ + 2e 氧化－还原反应的实质： 两个共轭电对之间的电子转移反应。
8
3.电对拆分：
2MnO4-＋5H2C2O4 ＋ 6H＋ → 2Mn2＋ ＋ 10CO2 ＋ 8H2O
MnO4- ＋ 8H＋ ＋ 5e → Mn2＋ ＋ 4H2O ①
H2C2O4 → 2CO2 ＋ 2H＋ ＋ 2e
无论反应物是电对中的氧化态，还是其还原态，
氧化还原电对的EΘ的符号不变。
2Fe3+ + Sn2+ → 2Fe2+ + Sn4+
EΘ Fe3+ /Fe2+ = + 0.771V
氧化
6
5.1.2 氧化还原电对
1.电对 Ox + ne → Red
同种元素的氧化态与还原态构成了氧 化还原电对，记作Ox / Red。
如Sn4+/Sn2+ ，Fe3+/Fe2+，一个氧化还原 反应由两个氧化还原电对组成。
7
2.电极反应
任何氧化还原反应都可拆分为两个氧化还 原电对的半反应（半电池反应，电极反应）：
第五章
电化学基础
1
电化学
电化学是研究化学能和电能相互转 化的一门科学.
化学能 电能, G 0 电能 化学能, G 0
2
人类一切生产和生命活动：能量供应问题。
煤、石油等燃烧发热
营养物质的消化吸收 体内的生物化学反应
氧化还原过程
生物电现象(心电、脑电)
3
主要内容 5.1 氧化还原反应 5.2 原电池 5.3 电极电势 5.4 原电池热力学 5.5 电解与电化学技术 5.6 金属的腐蚀与防护
Ag+ + e Fe3++ e
Ag Fe2+
EΘAg+ /Ag = + 0.7996 V EΘFe3+ /Fe2+ = + 0.771V
反应系统中较强的氧化剂是Ag+ ，较强的 还原剂是Fe2+ ，故反应正向（向右）进行。
40
（2）使用标准电极电势表注意事项：
1）电极反应均写成：Ox＋ne
Red
23
5.2.3 电池电动势
1.定义 电池电动势是电池正负极之间的瞬时电势
差。（在接近零电流下所测定的电势差） 2.表示
电池电动势 E＝ E+ - EE+ ─ 某时刻正极的电势， E- ─ 某时刻负极的电势。
思考：为什么手电筒电光愈用愈暗？
因为其电池电动势愈用愈低。
24
5.2.4 电极类型
1.金属-金属离子电极：Zn | Zn2+(c) 电极反应 Zn2+ + 2e → Zn
M（s）
Mn+（aq）+ ne
由于在金属与溶液间的界面处形成双电层结构，电 极电势产生了。
27
双电层结构的电极电势为绝对电极电势。
2.影响电极电势的因素 电极电势的大小与以下因素有关：
（1）电极物质的本性； （2）电极物质离子的浓度或气体的分压； （3）温度。
28
5.3.2 标准电极电势
1.标准氢电极的作用 无法直接测出表面电势和相间电势→不能确
4
5.1 氧化还原反应 5.1.1 氧化还原反应 5.1.2 氧化还原电对 5.1.3 氧化还原反应方程式的配平
5
5.1.1 氧化还原反应
1.定义
元素的氧化值发生了变化的化学反应。
2.特点
Sn2+ + Fe3+ → Sn4+ + Fe2+
（1）存在着氧化剂与还原剂；
（2）存在着氧化态与还原态。
Ox（氧化态）＋ ne 还原 Red（还原态）
3Cl2（g）+ 6OH- = 5Cl- + ClO3-+ 3H2O 3Cl2（g）+ 6NaOH = 5NaCl + NaClO3+ 3H2O
5.2 原电池 5.2.1 原电池的概念 5.2.2 原电池的符号 5.2.3 电池电动势 5.2.4 电极类型
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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
MnO4- / Mn2＋； CO2 /H2C2O4
9
5.1.3 氧化还原反应方程式的配平
离子-电子法
1.配平原则：
①电荷守恒：反应过程中氧化剂与还原剂 得失电子数相等。
②质量守恒：反应前后各元素的原子总数相 等。
2.配平的具体步骤：
（1）写出离子方程式： MnO4-＋SO32- ＋ H＋ → Mn2＋ ＋ SO42- ＋H2O
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例6 判断标准状态时下列氧化还原反应自发
进行的方向：2Fe2++Br2
2Fe3++2Br-。
解 首先，将此氧化还原反应拆成两个半反应，
并查出这两个电对的标准电极电势：
Fe3++ e
Fe2+
EΘFe3+ /Fe2+ = + 0.771V
Br2 + 2e
2Br- EΘBr2 /Br- = + 1.087 V
（2）将反应拆分为氧化和还原两个半反应式： 还原反应： MnO4-→ Mn2＋ 氧化反应： SO32- → SO42-
(3) 配平：使半反应两边的原子数和电荷数相等
MnO4- ＋8H＋ + 5e = Mn2＋ ＋4H2O SO32- ＋ H2O = SO42- ＋ 2H＋ + 2e
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（4） 使两个半反应得失电子数为其最小公倍 数，合并成一个配平的离子反应式：
×2) MnO4- ＋8H＋ + 5e = Mn2＋ ＋4H2O + ×5) SO32- ＋ H2O = SO42- ＋ 2H＋ + 2e
2MnO4-＋5SO32-＋6H＋ = 2Mn2＋＋5SO42-＋3H2O
例2 配平下列氧化还原反应：
H2S + H2SO3 → S + H2O H2S - 2e → S + 2H+ ① H2SO3 + 4H+ + 4e → S + 3H2O ②
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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