第六讲 电化学

决赛基本要求
8. Nernst方程及有关计算。原电池电动势的计算。pH 对原电池的电动势、电极电势、氧化还原反应方向的影 响。沉淀剂、络合剂对氧化还原反应方向的影响。用自 由能计算电极电势和平衡常数或反之。
[考题回顾]
1、（2002全初第11题）（5分）镅（Am）是一种用途广泛的錒 系元素。241Am的放射性强度是镭的3倍，在我国各地商场里常常 可见到241Am骨密度测定仪，检测人体是否缺钙；用241Am制作的 烟雾监测元件已广泛用于我国各地建筑物的火警报警器（制作火 警报警器的1片241Am我国批发价仅10元左右）。镅在酸性水溶液 里的氧化态和标准电极电势（E/ V）如下，图中2.62是 Am4+/Am3+的标准电极电势，-2.07是Am3+/Am的标准电极电势， 等等。一般而言，发生自发的氧化还原反应的条件是氧化剂的标 准电极电势大于还原剂的标准电极电势。
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电解质 储罐
NaBr3/NaBr
电解质
泵ຫໍສະໝຸດ Baidu
泵
电解质
Na2S2/Na2S4
电源/负载
• （2） 写出电池充电时，阳极和阴极的电极反应。 • 阳极：3NaBr –2e- = NaBr3 + 2Na+ (1分) • 阴极：Na2S4+2Na++2e-=2Na2S2 (1分) • （3） 写出电池充、放电的反应方程式。 • (1分) 充电 • （4） 指出在充电过程中钠离子通过膜的流向。 • Na+ 的流向为从左到右。（1分）
• 要点1：E(Amn+/Am) < 0, 因此Am可与稀盐酸反应放出氢气转 化为Amn+, n = 2,3,4;但E(Am3+/Am2+)< 0, Am2+一旦生成可继 续与H+反应转化为Am3+。 • 要点2：E(Am4+/Am3+)>E(AmO2+/Am4+), 因此一旦生成的 Am4+会自发歧化为AmO2+和Am3+。 • 要点3：AmO2+是强氧化剂，一旦生成足以将水氧化为O2, 或将 Cl－氧化为Cl2，转化为Am3+, 也不能稳定存在。相反，AmO2+ 是弱还原剂，在此条件下不能被氧化为AmO22+。 • 要点4：Am3+不会发生歧化（原理同上），可稳定存在。 • 结论：镅溶于稀盐酸得到的稳定形态为Am3+。
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主 讲 杨 德 生
• 课外作业：
• 放射性同位素的蜕变反应速率为：2.303lgC0/C＝kt
• 其中：C0为放射性物质的初浓度，C为某一指定时刻的 浓度，t为反应所经历的时间，k为速率常数，单位为 （时间）－1。在蜕变反应中，反应物消耗一半（或反应 物减少到初浓度的一半）所需要的时间称为半衰期，利 用放射性元素的半衰期可以确定岩石、古代动植物化石 的“年龄”。 • 碳的放射性同位素14C在自然界树木中的分布基本保持 为总碳量的1.10×10－13％。某考古队在一山洞中发现 一些古代木头燃烧的灰烬，经分析14C的含量为总碳量 的9.87×10－15％，已知14C半衰期为5700年，试计算灰 烬距今约多少年？ 19831年
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第 六 讲 电 化 学
[大纲解读]
初赛基本要求
13. 电化学。氧化态。氧化还原的基本概念和反应的书 写与配平。原电池。电极符号、电极反应、原电池符号、 原电池反应。标准电极电势。用标准电极电势判断反应 的方向及氧化剂与还原剂的强弱。电解池的电极符号与 电极反应。电解与电镀。电化学腐蚀。常见化学电源。 pH、络合剂、沉淀剂对氧化还原反应影响的定性说明。
• 2、（2003全初第5题）（6分） 下图是一种正在投入生产的大 型蓄电系统。左右两侧为电解质储罐，中央为电池，电解质通过 泵不断在储罐和电池间循环；电池中的左右两侧为电极，中间为 离子选择性膜，在电池放电和充电时该膜可允许钠离子通过；放 电前，被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3，放电后，分别变为 Na2S4和NaBr。 电解质 电解质
试判断金属镅溶于稀盐酸溶液后将以什么离子形态存在。简述 理由。
附：E(H+/H2) = 0 V; E(Cl2/Cl-) = 1.36 V；E(O2/H2O) = 1.23 V。
附：E(H+/H2) = 0 V; E(Cl2/Cl-) = 1.36 V；E(O2/H2O) = 1.23 V。
2 Na2S2 + NaBr3 放电 Na2S4 +3 NaBr
知 识 精 讲
一、 电解质溶液 二、电池电动势()与电极电势() 三、标准电池电动势()与氧化还原平衡 四、电极电势的计算 五、影响电极电势的因素
六、电极电势及电池电动势的应用
一、 电解质溶液
电解质溶液是指溶质在溶剂中溶解后完全或部分离解成 离子的溶液，该溶质则称为电解质。在溶液中完全离解的电解 质，称为强电解质。在溶液中只有部分离解，即便在较稀的溶 液中都有未离解成离子的电解质，称为弱电解质。 1.电解质溶液的导电机理 导体分类： 第一类导体：如金属及其某些化和物，是由于电子在电场作 用下移动而传导电流，在导电过程中，导体本身不发生变化， 且温度升高，其导电能力下降。 第二类导体：如电解质溶液和熔融电解质，是由于正、负离 子在电场作用下定向移动而传导电流，第二类导体在传导电流 的同时在两极发生电极反应，且温度升高其导电能力增大。
离子选 择性膜
+
电解质 储罐
电 极 电 电解质 电解质 极
_
电解质 储罐
电解质
泵
泵
电解质
电源/负载
• • •
（1） 左、右储罐中的电解质分别为； 左 ：NaBr3/NaBr（1分；只写一种也可） 右 : Na S /Na S （1分；只写一种也可）
电解质
电解质
离子选 择性膜
+
电解质 储罐
电 极 电 电解质 电解质 极
电解池：如图所示，由联结外电
- +
源的两个电极插入HC1溶液构成， 阳 在外电场的作用下，H+向负极移动， 阴 极 极 并在负极上得到电子，变成氢原子， C1- → 两个氢原子结合成氢分子。C1-则向 ← H+ 正极移动，把电子留在正极上变成 HC1溶液 氯原子，两个氯原子结合成氯分子。 由此可见电解质溶液在传导电流的同时，在两极发生得、失电 子的电极反应，即 正极： 2C1- - 2e → C12 阳极，氧化反应 负极： 2H+ + 2e → H2 阴极，还原反应 上述反应发生在电极与溶液的界面处，称为电极反应。由此可 见电解质溶液导电是由正、负离子在电场作用下定向移动和在电 极和溶液的界面处发生得失电子的电极反应来完成的。