第六章電極電勢

1、第六章第六章 電極電勢電極電勢【教學目標】 1. 掌握原電池的組成、電極電勢的概念以及影響電極電 勢的因素 2. 熟悉應用電極電勢比較氧化劑和還原劑的相對強弱及 判斷氧還原反應進行的方向 3. 了解標準電勢表和電勢法測定溶液的pH值【教學重點】 原電池的組成，能斯特方程【教學難點】 電極電勢的應用【教學方法】 講解，討論，練習第一節(jié) 電極電勢與標準電極電勢一、原電池 借助于氧化還原反應而產生電流，從而使化學能轉變成電能的裝置叫做原電池。鹽橋：在U型管中裝滿用飽和 KCl溶液和瓊膠作成的 凍膠。這種裝置能將化學能轉變?yōu)殡娔?，稱為原電池（Primary Cell）現(xiàn)象Zn棒逐漸溶解溶液的天藍色減退

2、有紅棕色疏松的銅在Zn棒表面析出溶液的溫度漸升Zn-2eZn2+Cu 2+2e Cu所發(fā)生的反應Zn+ Cu 2+ Cu +Zn2+ZnCuSO4CuZnZn棒逐漸溶解溶液的天藍色減退Zn-2eZn2+Cu 2+2e CuZn+ Cu 2+ Cu +Zn2+檢流計指針發(fā)生偏移 如CuZn原電池的符號為：（）Zn Zn SO4（C1） CuSO4（C2）Cu（+）“”表示兩相的界面，“ ”表示鹽橋，習慣上負極在左，正極在右。CuZn電極由共軛的氧化還原電對構成,其中氧化數(shù)高的稱為氧化型物質,氧化數(shù)低的稱為還原型物質,其關系如下: a 氧化型 + ne - g 還原型(a、g為計量系數(shù)，n為轉移的

3、電子數(shù)。)2 氧化還原電對通常表示為“氧化型/還原型”，例如：Zn + Cu 2+ Zn 2+ + Cu 還原劑1 氧化劑1還原劑2氧化劑2上述反應兩個電對是：Cu 2+/Cu , Zn2+/Zn二、標準電極電勢二、標準電極電勢（一）（一） 標準氫電極標準氫電極H+=1molL-1PtH2100Ka2H+ (aq) +2e H2(g)標準氫電極示意圖（二）（二） 標準電極電勢的測定標準電極電勢的測定 通常將測定溫度為298K，組成電極的各離子濃度為1molL-1，各氣體壓力為100KPa時的狀態(tài)稱為電極的標準狀態(tài)，（用上標“”表示）在標準狀態(tài)下，某電極與標準氫電極組成原電池，測定其電動勢E ，

4、根據(jù)E = + - - 就可求出該電極的標準電極電勢 。（三）標準電極電勢表（三）標準電極電勢表1、 氫以上的電勢為負號，負值越大，電極電勢越低； 氫以下的電勢為正號，正值越大，電極電勢越高。2、 值與電極的寫法無關。3、電極式中的各組分乘以或除以一個系數(shù)，其值不變。第二節(jié)第二節(jié) 影響電極電勢的因素影響電極電勢的因素一、能斯特方程一、能斯特方程電極反應： a 氧化型 + ne - g 還原型則非標準狀態(tài)下的可通過能斯特方程進行計算：R為氣體常數(shù)，其值為8.314JK-1 mol-1，F(xiàn)為法拉第常數(shù)，其值為96485C mol 1， T為熱力學溫度，當T = 298K時 =+lgca(氧 化 型

5、 )cg(還 原 型 )0.059162 =+lgca(氧 化 型 )cg(還 原 型 )2.303RTnF應用能斯特方程時需注意以下幾點應用能斯特方程時需注意以下幾點：1、計算前，首先配平電極反應式。2、純固體、純液體（包括水）不必代入方程中，氣體 以分壓表示（P/100KPa）3、電極反應中若有H+、OH-等物質參加反應， H+或OH- 的濃度也應根據(jù)反應式寫在能斯特方程中二、影響電極電勢的因素及有關計算二、影響電極電勢的因素及有關計算Zn2+2e-Zn =+20.05916lgc(Zn2+)例1：將鋅片浸入含有0.01molL-1或4.0 molL-1濃度的 Zn2+溶液中,計算25時鋅

6、電極的電極電勢 （已知0.762V） 解：電極反應式 應用能斯特方程得到代入c(Zn2+)即可得到，分別等于0.821和0.744V MnO4-+8H+5e-Mn2+4H2O =+20.05916lgc(MnO4-)c(Mn2+)c8(H+).1例2：已知電極反應 +1.507V.若MnO4-和Mn2均處于標準態(tài)（1 molL-1）， 求25，pH=6時該電極的電極電勢。 解：應用能斯特方程得到 代入數(shù)值即可得到，0.939V 由上例可知，氧化型物質的濃度越大或還原型物質的濃度越小，電極電勢的數(shù)值就越高；介質的酸堿度也對電極電勢有較大影響。通常，氧化劑的氧化能力在酸性介質中比在堿性介質中強，還

7、原劑的則相反。 生物體系中，由于H+的濃度等于1時會引起生物大分子變性，所以生物化學標準狀態(tài)規(guī)定pH=7.0(接近生理pH值)，而其它各物質仍然取正常規(guī)定濃度（或氣體物質的分壓）的狀態(tài)。醫(yī)學相關的體內氧化還原反應，需要應用生物化學標準狀態(tài)下的電極電勢來討論。一、比較氧化劑和還原劑的相對強弱一、比較氧化劑和還原劑的相對強弱 電極電勢的大小反映了電對中氧化型和還原型物質氧化還原能力的強弱，電對 值愈大，即電極電勢愈高，則該電對中氧化型物質的氧化能力愈強，是強氧化劑。而對應的共軛還原型物質的還原能力就愈弱，是弱的還原劑。反之，電對 值愈小，即電極電勢愈低，則該電對中還原型物質的還原能力愈強，是強還原

8、劑。而對應的共軛氧化型物質的氧化能力就愈弱，是弱的氧化劑。（可通過查表知 值大?。├? (I2/I-) (Fe3+/Fe2+ ) 氧化性：氧化性： Fe3+ I2， 還原性： I- Fe2+ 第三節(jié)第三節(jié) 電極電勢的應用電極電勢的應用二、判斷氧化還原反應的方向二、判斷氧化還原反應的方向三、電勢法測定溶液的三、電勢法測定溶液的pH值值 較強的氧化劑與較強的還原劑可以生成較弱的氧化劑較強的氧化劑與較強的還原劑可以生成較弱的氧化劑和較弱的還原劑。在標準電極電勢表中，左下方的氧化型物質和較弱的還原劑。在標準電極電勢表中，左下方的氧化型物質可以與右上方的還原型物質反應對角線相互反應關系?？梢耘c右上方的還原型物質反應對角線相互反應關系。 將適當?shù)闹甘倦姌O、參比電極與被測溶液共同組成電池將適當?shù)闹甘倦姌O、參比電極與被測溶液共同組成電池（或稱為工作電池）。該電池的電動勢即指示電極相對于參比