电极电势
合集下载
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)。
4.2.1 电极电势与电池电动势的产生
当用导线连接原电池的两电极，检
流计指针就会偏转，表明在两电极之间 存在电势差，即两电极的电势不同。
电池电动势：是指电池正负电极之 间的平衡电势差，即在没有电流通过时 的两电极之间的电势差，通常用 E 表示
E =E+－E－
电极电势产生的原因：
扩散双电层理论
溶解
Zn
学导出电化学中著名的能斯特方程。同年，还引入溶度积
这个重要概念，用来解释沉淀反应。他用量子理论的观点 研究低温下固体的比热；提出光化学的“原子链式反应”理 论。1906年，根据对低温现象的研究，得出了热力学第三 定律，人们称之为“能斯特热定理”，这个定理有效地解决 了计算平衡常数问题和许多工业生产难题。因此获得1920
5
1
可见，酸度降低后，E ( MnO4－/ Mn2+) 明显降低，使 MnO4－的氧化能力显著下降，所以MnO4－ 在强酸性条件下 的氧化能力强。
浓差电池
由两个种类相同而电极反应物浓度不同的电极所组成的电池。 可分为 ①双液浓差电池如：
Ag（s）| AgNO3（c1）|| AgNO3（c2）| Ag（s） 电池反应为：Ag+（c2）' Ag+（c1） ②单液浓差电池如：
Pt | H2（p1）| H +（c）| H2（p2）|Pt 电池反应为：H2（p1）' H2（p2）
能斯特
（Walther Hermann Nernst,1864-1941年） 德国物理化学家，1864年6月25日生于西普鲁士的布利 森。1887年获博士学位。1891年任哥丁根大学物理化学教 授。1905年任柏林大学教授。1925年起担任柏林大学原子 物理研究院院长。1932年被选为伦敦皇家学会会员。由于 纳粹政权的迫害，1933年退职，在农村度过了他的晚年。 1941年11月18日在柏林逝世。 能斯特的研究主要在热力学方面。1889年，他从热力
年诺贝尔化学奖金。此外，还研制出含氧化锆及其它氧化
物发光剂的白炽电灯；设计出用指示剂测定介电常数、离
子水化度和酸碱度的方法；发展了分解和接触电势、钯电
极性状和神经刺激理论。主要著作有：《新热定律的理论
与实验基础》等。
lg
[c(Red) / cP ]b [c(Ox) / cP ]a
25℃时，
E (Ox/Red )
注意：
=
E P (Ox/Red ) +
0.0592 n
lg
[c(Ox ) / cP ]a [c(Red ) / cP ]b
(1) 反应体系中是固体或纯液体时，其浓度视为1。对于气体组 分，用分压代替浓度，并要将分压作标准化处理
KCl 溶液浓度 0.1mol·dm-3 1mol·dm-3
饱和溶液
E（25℃）/V 0.3337 0.2801 0.2412
4.2.3 影响电极电势的因素——能斯特方程
例如
对于如下电极反应（假定MnO4－ 和Mn2+的浓度均为1mol·dm-3） MnO4－+8H++5e → Mn2+(aq) + 4H2O E P(MnO4－/ Mn2+) =1.507V
(2) 有H+ 或OH－参加的反应，酸度的变化将严重影响电极电
势及电池电动势的数值，从而改变物质的氧化及还原能力
的强弱 举例
浓差电池
下一节
电
电极电势的绝对值无法测量，必须与标准氢电极构成
极 电池，规定标准氢电极的电极电势为0V，通过测量电池的
电 电动势，获得该电极的电极电势。 如：铜电极电势的确定
E = EP − 2.303RT lg Q nF
25℃时，
E = E P − 0.0592 lg Q n
4.2.3 影响电极电势的因素——能斯特方程
电极电势的能斯特方程式：
对于 a Ox + ne → bRed E P(Ox/Red)
E (Ox/Red)
=
E P (Ox/Red) −
2.303 RT nF
Zn2+ + 2e
沉淀
4.2.2 电极电势的确定和标准电极电势
1. 标准氢电极
H+(1mol·dm-3) | H2(pP) | Pt
播 放
2. 任意电极电势数值和符号的确定 动
画
电极电势数值的确定:
标准电极电势：待测电极处于标
准态时，所测得的电极电势。
标准电极电势符号的确定:
3. 参比电极 甘汞电极
电极反应：
2H+(1mol·dm-3) +2e→ H2(pP) E P (H+/H2) = 0
甘汞电极的电极电势与KCl浓度的关系
4.2.3 影响电极电势的因素——能斯特方程
化学反应等温方程式： △rGm= △rGmP + RTlnQ
∴－nFE=－nFE P +RTlnQ
对于 a A + b B → gG + hH
即pH = 0 [c (H+) = 1mol·dm-3] 时的电极电势为1.507 V
当 pH = 5时：
E(MnO4−/Mn2+ ) =
EP
(MnO4−/Mn2+
)
+
0.0592 5
lg
[c(MnO4− ) / cP]⋅ [c(Mn2+
[c(H+ )/ cP]
)
/
cP
]8
= 1.507+ 0.0592lg (10−5)8 = 1.034(V)
势
数
值
的
确
定
E =E P(Cu2+/Cu)－ E P(H+/ H2)
= E P (Cu2+/Cu) = 0.34 V
电
电极电势值可正、可负，由电位差计指针的偏转来确
极 定。正负值是相对于标准氢电极为零而言的。
电
势
符
号
的
确
定
E = E P (Cu2+/Cu) = 0.34 V E = E P (Zn2+/Zn) = - 0.76 V
正值意味着标准铜电极
负值意味着标Βιβλιοθήκη Baidu锌电极
的电势比标准氢电极高
的电势比标准氢电极低
参
比
甘汞电极
电
KCl溶液 Pt Hg
Cl -(c) | Hg2Cl2(s)|Hg(l) 电极反应：
极
Hg2Cl2
Hg2Cl2(s) + 2e → 2Hg(l)+2Cl-(c)
素瓷头
甘汞电极的电极电势与KCl浓度的关系
当用导线连接原电池的两电极，检
流计指针就会偏转，表明在两电极之间 存在电势差，即两电极的电势不同。
电池电动势：是指电池正负电极之 间的平衡电势差，即在没有电流通过时 的两电极之间的电势差，通常用 E 表示
E =E+－E－
电极电势产生的原因：
扩散双电层理论
溶解
Zn
学导出电化学中著名的能斯特方程。同年，还引入溶度积
这个重要概念，用来解释沉淀反应。他用量子理论的观点 研究低温下固体的比热；提出光化学的“原子链式反应”理 论。1906年，根据对低温现象的研究，得出了热力学第三 定律，人们称之为“能斯特热定理”，这个定理有效地解决 了计算平衡常数问题和许多工业生产难题。因此获得1920
5
1
可见，酸度降低后，E ( MnO4－/ Mn2+) 明显降低，使 MnO4－的氧化能力显著下降，所以MnO4－ 在强酸性条件下 的氧化能力强。
浓差电池
由两个种类相同而电极反应物浓度不同的电极所组成的电池。 可分为 ①双液浓差电池如：
Ag（s）| AgNO3（c1）|| AgNO3（c2）| Ag（s） 电池反应为：Ag+（c2）' Ag+（c1） ②单液浓差电池如：
Pt | H2（p1）| H +（c）| H2（p2）|Pt 电池反应为：H2（p1）' H2（p2）
能斯特
（Walther Hermann Nernst,1864-1941年） 德国物理化学家，1864年6月25日生于西普鲁士的布利 森。1887年获博士学位。1891年任哥丁根大学物理化学教 授。1905年任柏林大学教授。1925年起担任柏林大学原子 物理研究院院长。1932年被选为伦敦皇家学会会员。由于 纳粹政权的迫害，1933年退职，在农村度过了他的晚年。 1941年11月18日在柏林逝世。 能斯特的研究主要在热力学方面。1889年，他从热力
年诺贝尔化学奖金。此外，还研制出含氧化锆及其它氧化
物发光剂的白炽电灯；设计出用指示剂测定介电常数、离
子水化度和酸碱度的方法；发展了分解和接触电势、钯电
极性状和神经刺激理论。主要著作有：《新热定律的理论
与实验基础》等。
lg
[c(Red) / cP ]b [c(Ox) / cP ]a
25℃时，
E (Ox/Red )
注意：
=
E P (Ox/Red ) +
0.0592 n
lg
[c(Ox ) / cP ]a [c(Red ) / cP ]b
(1) 反应体系中是固体或纯液体时，其浓度视为1。对于气体组 分，用分压代替浓度，并要将分压作标准化处理
KCl 溶液浓度 0.1mol·dm-3 1mol·dm-3
饱和溶液
E（25℃）/V 0.3337 0.2801 0.2412
4.2.3 影响电极电势的因素——能斯特方程
例如
对于如下电极反应（假定MnO4－ 和Mn2+的浓度均为1mol·dm-3） MnO4－+8H++5e → Mn2+(aq) + 4H2O E P(MnO4－/ Mn2+) =1.507V
(2) 有H+ 或OH－参加的反应，酸度的变化将严重影响电极电
势及电池电动势的数值，从而改变物质的氧化及还原能力
的强弱 举例
浓差电池
下一节
电
电极电势的绝对值无法测量，必须与标准氢电极构成
极 电池，规定标准氢电极的电极电势为0V，通过测量电池的
电 电动势，获得该电极的电极电势。 如：铜电极电势的确定
E = EP − 2.303RT lg Q nF
25℃时，
E = E P − 0.0592 lg Q n
4.2.3 影响电极电势的因素——能斯特方程
电极电势的能斯特方程式：
对于 a Ox + ne → bRed E P(Ox/Red)
E (Ox/Red)
=
E P (Ox/Red) −
2.303 RT nF
Zn2+ + 2e
沉淀
4.2.2 电极电势的确定和标准电极电势
1. 标准氢电极
H+(1mol·dm-3) | H2(pP) | Pt
播 放
2. 任意电极电势数值和符号的确定 动
画
电极电势数值的确定:
标准电极电势：待测电极处于标
准态时，所测得的电极电势。
标准电极电势符号的确定:
3. 参比电极 甘汞电极
电极反应：
2H+(1mol·dm-3) +2e→ H2(pP) E P (H+/H2) = 0
甘汞电极的电极电势与KCl浓度的关系
4.2.3 影响电极电势的因素——能斯特方程
化学反应等温方程式： △rGm= △rGmP + RTlnQ
∴－nFE=－nFE P +RTlnQ
对于 a A + b B → gG + hH
即pH = 0 [c (H+) = 1mol·dm-3] 时的电极电势为1.507 V
当 pH = 5时：
E(MnO4−/Mn2+ ) =
EP
(MnO4−/Mn2+
)
+
0.0592 5
lg
[c(MnO4− ) / cP]⋅ [c(Mn2+
[c(H+ )/ cP]
)
/
cP
]8
= 1.507+ 0.0592lg (10−5)8 = 1.034(V)
势
数
值
的
确
定
E =E P(Cu2+/Cu)－ E P(H+/ H2)
= E P (Cu2+/Cu) = 0.34 V
电
电极电势值可正、可负，由电位差计指针的偏转来确
极 定。正负值是相对于标准氢电极为零而言的。
电
势
符
号
的
确
定
E = E P (Cu2+/Cu) = 0.34 V E = E P (Zn2+/Zn) = - 0.76 V
正值意味着标准铜电极
负值意味着标Βιβλιοθήκη Baidu锌电极
的电势比标准氢电极高
的电势比标准氢电极低
参
比
甘汞电极
电
KCl溶液 Pt Hg
Cl -(c) | Hg2Cl2(s)|Hg(l) 电极反应：
极
Hg2Cl2
Hg2Cl2(s) + 2e → 2Hg(l)+2Cl-(c)
素瓷头
甘汞电极的电极电势与KCl浓度的关系