平衡电极电势和电池电动势

不 同 种 类 的 可 逆 电 极
M(s)
M(s), MX(s)
M+(aq)
X-(aq)
Pt(s)
Pt(s)
X(aq)
M+(aq), M2+(aq)
标准氢电极
镀铂黑的铂片浸入 aH+=1的溶液中并以 pH2=1p o的纯氢气不断 冲击到Pt电极上。
Pt（铂黑）│H2(g, p=1p o)│H+(aq, a+=1)
规定：在任意温度下：
(H / H2 ) 0
o
以标准氢电极作氧化极，即负极；而将待定的电极作 还原极，即正极，组成电池： (Pt) H2(pH2=1p0) | H+(a H+=1)|| 待测 然后用电位差计测量该电池的电动势，这个数值和符 号就是待测电极的氢标还原电极电势的数值和符号。 E＝(待测)－0 (H+/H2) = (待测)－0 = (待测) 例：H2(g,p0)│H+(aq, a+=1)‖Cu2+(aq, aCu)│Cu
(Cu / Cu ) E If E＞ 0, (Cu / Cu )＞0
2 2
Fra Baidu bibliotekE ＜ 0,
(Cu / Cu )＜0
2
饱和甘汞电极示意图
电极的Nernst方程
电 池：Zn(s)|Zn2+||Cu2+|Cu(s) 电化学反应：Zn(s)+Cu2+→Zn2++Cu(s)
由Nernst方程： E o RT ln aZn E
2F ( (
o Cu 2
2
( a1 )
2)
aCu 2 ( a

o Zn / Zn 2
RT 1 RT 1 )( ln ln ) 2 F aCu 2 ( a ) 2 F aZn 2 ( a )
2 1
o Cu 2
RT 1 RT 1 o ln ) ( Zn / Zn 2 ln ) 2 F aCu 2 ( a ) 2 F aZn 2 ( a )
§4 平衡电极电势和电池电动势
• 电池电动势等于两个电极电势的差值。 • 实验只能测得两个电极构成的电池的电动势 E，而无法测得单独电极的电极电势。 • 若选定一个电极作为标准，使其与任意其它 电极组成电池，测其电动势，就可得出各电 极的相对电极电势。 • 利用两电极的相对电极电势，可以方便的求 得由它们组成的电池的电动势，E= +－－。
2 1

RT a( RE) 对于任一单个电极电势： ZF ln a(OX )
o
此即电极的Nernst方程，注意活度商是还原态/氧化态.
§5 可逆电极的种类
⑴第一类电极(这类电极一般只有一个相界面) a. 金属与其阳离子组成的电极 b. 气体电极 ⑵第二类电极(存在两个相界面) a. 金属-难溶盐及其阴离子组成的电极 b. 金属-氧化物电极 ⑶第三类电极(组成电极的物质在同一相内) 氧化-还原电极