电极电势

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2 氧化还原电对通常表示为“氧化型/还原型”,例如:
Zn + Cu 2+
还原剂1 氧化剂1
Zn 2+ + Cu
氧化剂2 还原剂2
上述反应两个电对是:Cu 2+/Cu , Zn2+/Zn
二、标准电极电势
(一) 标准氢电极
Pt 2H+ (aq) +2e H2(g)
H2
100Ka
H+=1mol· L-1
(—)Zn │ Zn SO4(C1) CuSO4(C2)│Cu(+) “│”表示两相的界面,“ ”表示盐桥,习惯上负 极在左,正极在右。
1 电极由共轭的氧化还原电对构成,其中氧化数高的称 为氧化型物质,氧化数低的称为还原型物质,其关系如下: a 氧化型 + ne g 还原型
(a、g为计量系数,n为转移的电子数。)
解:应用能斯特方程得到
φ
= φ +
Θ
0.05916
lg
c(MnO4-) . c8(H+)
2
c(Mn2+) . 1
代入数值即可得到,φ=+0.939V
由上例可知,氧化型物质的浓度越大或还原型物质的浓 度越小,电极电势的数值就越高;介质的酸碱度也对电极电 势有较大影响。通常,氧化剂的氧化能力在酸性介质中比在 碱性介质中强,还原剂的则相反。 生物体系中,由于H+的浓度等于1时会引起生物大分子 变性,所以生物化学标准状态规定pH=7.0(接近生理pH值), 而其它各物质仍然取正常规定浓度(或气体物质的分压)的
例如: φθ (I2/I-) ﹤ φθ(Fe3+/Fe2+ ) 氧化性: 氧化性: Fe3+ ﹥I2, 还原性: I-﹥ Fe2+
二、判断氧化还原反应的方向
较强的氧化剂与较强的还原剂可以生成较弱的氧化剂 和较弱的还原剂。在标准电极电势表中,左下方的氧化型物质 可以与右上方的还原型物质反应--对角线相互反应关系。
状态。医学相关的体内氧化还原反应,需要应用生物化学标 准状态下的电极电势来讨论。
第三节 电极电势的应用
一、比较氧化剂和还原剂的相对强弱
电极电势的大小反映了电对中氧化型和还原型物质 氧化还原能力的强弱,电对φ θ值愈大,即电极电势愈 高,则该电对中氧化型物质的氧化能力愈强,是强氧 化剂。而对应的共轭还原型物质的还原能力就愈弱, 是弱的还原剂。反之,电对φ θ值愈小,即电极电势愈 低,则该电对中还原型物质的还原能力愈强,是强还 原剂。而对应的共轭氧化型物质的氧化能力就愈弱, 是弱的氧化剂。(可通过查表知φ θ值大小)
Zn2+
+ 2e0.05916
Zn
应用能斯特方程得到
φ
=φ +
Θ
lg c(Zn2+)
2
代入c(Zn2+)即可得到,φ分别等于-0.821和-0.744V
+ Mn2++4H2O 例2:已知电极反应 MnO4 +8H +5e φΘ=+1.507V.若MnO4-和Mn2+均处于标准态(1 mol· L-1), 求25℃,pH=6时该电极的电极电势。
标准氢电极示意图
(二) 标准电极电势的测定
通常将测定温度为298K,组成电极的各离子浓 度为1mol· L-1,各气体压力为100KPa时的状态称为 电极的标准状态,(用上标“θ”表示)在标准状态下, 某电极与标准氢电极组成原电池,测定其电动势E θ , 根据E θ = φ θ+ - φ θ- 就可求出该电极的标准电极电势φ θ 。
第一节 电极电势与标准电极电势
一、原电池
借助于氧化还原反应而产生电流,从而使化学能转变成 电能的装置叫做原电池。 盐桥:在U型管中装满用饱和 KCl溶液和琼胶作成的 冻胶。 这种装置能将化学能转 变为电能,称为原电池 (Primary Cell)
Zn 现象
Zn棒逐渐溶解 溶液的天蓝色减退 有红棕色疏松的铜 在Zn棒表面析出
三、电势法测定溶液的pH值
将适当的指示电极、参比电极与被测溶液共同组成电池 (或称为工作电池)。该电池的电动势即指示电极相对于参比 电极电势,与被测溶液中的H+浓度(或pH值)存在一定的函数 关系,通过测定电池的电动势就可以测出溶液的pH值了。
所发生的反应 CuSO4 Zn-2e→Zn2+
溶液的温度渐升 Zn+ Cu 2+ →Cu +Zn2+
Cu 2++2e →Cu
检流计指针发生偏移 Cu Zn
Zn棒逐渐溶解
Zn-2e→Zn2+
溶液的天蓝色减退 Cu 2++2e →Cu
Zn+ Cu 2+ →Cu +Zn2+
如Cu—Zn原电池的符号为: Cu Zn
2
应用能斯特方程时需注意以下几点: 1、计算前,首先配平电极反应式。 2、纯固体、纯液体(包括水)不必代入方程中,气体 以分压表示(P/100KPa) 3、电极反应中若有H+、OH-等物质参加反应, H+或OH的浓度也应根据反应式写在能斯特方程中
二、影响电极电势的因素及有关计算
例1:将锌片浸入含有0.01mol· L-1或4.0 mol· L-1浓度的 Zn2+溶液中,计算25℃时锌电极的电极电势 (已知φΘ=-0.762V) 解:电极反应式
(三)标准电极电势表
1、 氢以上的电势为负号,负值越大,电极电势越低; 氢以下的电势为正号,正值越大,电极电势越高。 2、 φθ值与电极的写法无关。 3、电极式中的各组分乘以或除以一个系数,其值φθ不变。
第二节
影响电极电势的因素
g 还原型
一、能斯特方程 电极反应: a 氧化型 + ne 2.303RT
则非标准状态下的可通过能斯特方程进行计算:
φ
Θ + = φ
nF
lg
ca(氧 化 型 ) cg(还 原 型 )
R为气体常数,其值为8.314J· K-1 ·mol-1,F为法拉第常数, 其值为96485C ·mol –1, T为热力学温度,当T = 298K时
φຫໍສະໝຸດ Baidu
Θ + = φ
0.05916
lg
ca(氧 化 型 ) cg(还 原 型 )
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