電化學(xué)分析導(dǎo)論名師優(yōu)質(zhì)課賽課一等獎市公開課獲獎?wù)n件

第一章電化學(xué)分析導(dǎo)論

電化學(xué)參數(shù)——電導(dǎo)、電位、電流和電量等。

電化學(xué)分析——依據(jù)被測物質(zhì)在溶液中電化學(xué)性質(zhì)及其改變進(jìn)行分析。定量基礎(chǔ)——電化學(xué)參數(shù)與被測物質(zhì)含量之間關(guān)系。第1頁第一節(jié)電化學(xué)方法分類（方法用途及特點P124--125）華中、陜西、東北師大分析化學(xué)電化學(xué)分析電位分析法電解分析法庫侖分析法極譜分析法控制電位庫侖分析恒電流庫侖分析（庫侖滴定）新極譜分析經(jīng)典極譜分析控制電位電解恒電流電解第2頁第二節(jié)

電化學(xué)分析中基本概念

一、電極電位

1．產(chǎn)生原理——電化學(xué)雙層（電雙層、雙電層）、Zn，F(xiàn)e與Cu，Ag比較。eeeZn2＋Zn2＋Zn2＋Zn2＋SO42－ZnCu2＋SO42－＋＋＋SO42－SO42－SO42－Cu第3頁

2．相關(guān)要求：國際理論及應(yīng)用化學(xué)學(xué)會（IUPAC）、1953年作出要求：①半電池反應(yīng)、還原形式：Ox+ne=Re②電極電位符號：金屬與標(biāo)準(zhǔn)氫電極組成電池時，金屬所帶電荷符號相同。如：Cu2＋/Cu電對，電極電位為正Zn2＋/Zn電對，電極電位為負(fù)。第4頁二．電池及電動勢

1、化學(xué)電池——原電池、電解池

2、電池表示——IUPAC用圖解式表示如：銅鋅電池Zn︱ZnSO4(amol·L－1)‖CuSO4(bmol·L－1)︱Cu相關(guān)要求：①

左——氧化——陽極，右——還原——陰極。②

兩相界面——單豎線，兩種溶液——鹽橋——雙豎線“‖”或“”(鹽橋結(jié)構(gòu))③

氣體和均相電極反應(yīng)——惰性電極材料④

溶液——濃度，氣體——壓力、溫度，若不注明則：表示1atm,25℃。第5頁鹽橋結(jié)構(gòu)和作用瓊脂內(nèi)充飽和KCl作用：消除液接電位結(jié)構(gòu)：第6頁電極極性判斷：每個電池都有兩個電極，依據(jù)電極反應(yīng)性質(zhì)判斷陰極和陽極：氧化反應(yīng)——陽極，還原反應(yīng)——陰極；依據(jù)電極電位高低判斷正極和負(fù)極：電位較正——正極，電位較負(fù)——負(fù)極。

原電池電解池氧化半電池陽極負(fù)極陽極正極還原半電池陰極正極陰極負(fù)極第7頁

3．

電池電動勢①電動勢組成——金屬相間電位、陽極相間電位、陰極相間電位和液接電位。相間電位產(chǎn)生a、帶電質(zhì)點在兩相間轉(zhuǎn)移（Zn電極電位）b、一些陽離子或陰離子在兩相界面附近某一相內(nèi)產(chǎn)生選擇性吸附c、不帶電偶極質(zhì)點（如：有機(jī)極性分子）在兩相界面附近定向吸附第8頁液接電位1mol·L－1HCl0.1mol·L－1HCl H＋Cl－－－－－＋＋＋＋0.1mol·L－1KNO30.1mol·L－1HClNO3－K＋＋＋＋＋H＋Cl－－－－－第9頁通常，金屬相間電位能夠忽略，液接電位由鹽橋消除，故電動勢為陽極和陰極相間電位代數(shù)和。

S1

S3

L1

L2

S2第10頁

②電動勢符號電動勢符號——與電流流向相關(guān)。電池短路時電池內(nèi)部電流從左到右，即從陽極流向陰極，外電路電流陰極流向陽極，則電動勢為正值——自發(fā)電池，反之，電動勢為負(fù)值——非自發(fā)電池——電解池。③電池電動勢測定電動勢——零電流條件下兩極間電位差。賠償法、高輸入阻抗電子mV計測定為何不能用萬用表測定？第11頁

a.萬用表——電流經(jīng)過電池，必有電極反應(yīng)發(fā)生，即：電極表面有極化現(xiàn)象，電池性質(zhì)發(fā)生改變。b.電池本身有內(nèi)阻——表頭讀數(shù)是電池電動勢和內(nèi)阻上壓降之和，即：U＝ε＋ir。通慣用賠償法測定：賠償法——用均勻滑線變阻器來賠償被測電池電動勢εx和已知標(biāo)準(zhǔn)電池電動勢εAB之間差異，以實現(xiàn)回路中電流i＝0。第12頁E——工作電池AB—滑線變阻器R——可變電阻r——限流電阻K1,K2,K3——開關(guān)G——檢流計當(dāng)檢流計電流為零則：AB:AP=εAB:εx設(shè)：AB=100cm,εAB=1.60V,AP=40cm則：εx=0.64VAB第13頁

詳細(xì)操作及注意事項：第一步：標(biāo)定滑線變阻器ABK3接入εs,εs為惠斯登電池，20℃時其電動勢為1.0183V。先接通K1（即電位差計粗調(diào)檔）

（r為限流電阻），調(diào)整G上讀數(shù)為零——粗調(diào)；再斷開K1接通K2，再調(diào)整G上讀數(shù)為零——細(xì)調(diào)。設(shè)：當(dāng)滑至f時，檢流計讀數(shù)為零，則：εAf=1.0183V。第二步：待測電池測量：K3接入εx重復(fù)上述操作。

第14頁第三節(jié)

電極電位與被測離子濃度關(guān)系

一、電極電位測定電池——二個電極——電極電位——電池電動勢。然而，當(dāng)前單個電極電位無法測定。人們?nèi)藶橐髽?biāo)準(zhǔn)氫電極電極電位為零（25℃，1atm）。當(dāng)被測電極與標(biāo)準(zhǔn)氫電極SHE(NHE)為負(fù)極組成電池時，電池電動勢即為被測電極電極電位(vs.SHE)。第15頁

二．Nernst公式及標(biāo)準(zhǔn)電極電位

1．標(biāo)準(zhǔn)電極電位標(biāo)準(zhǔn)電極電位——1atm,25℃時，體系中氧化態(tài)和還原態(tài)濃度（活度）均為1mol·L－1時電極電位，用E0

表示。等溫等壓可逆過程中體系所作最大有用功與標(biāo)準(zhǔn)自由能減小(△G0)相等。假設(shè)電極過程可逆：則：電功﹦電量×電動勢（Q×ε）﹦nFε對電極過程：電功=nFE∴△G0﹦－nFE0

第16頁

例：已知以下半電池反應(yīng)及標(biāo)準(zhǔn)電極電位：IO3－＋6H＋＋5e＝I2＋3H2O①E01﹦1.195vICl－2

＋e＝I2

＋2Cl－②E02﹦1.06v求：IO3－＋6H＋

＋2Cl－＋4e＝ICl2－

＋3H2OE0值

解：△G0﹦△G10－△G20nFE0﹦n1FE10－n2FE20第17頁

2．Nernst公式電極反應(yīng)：Ox＋ne＝Re[Ox]、[Re]：氧化態(tài)和還原態(tài)濃度，若在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（1atm，25℃），則：當(dāng)：[Ox]﹦[Re]﹦1molL－1E﹦E0：標(biāo)準(zhǔn)電極電位n：電子轉(zhuǎn)移數(shù)F：法拉第常數(shù)（96487c）E：電極電位R：氣體常數(shù)8.314J/molK第18頁

當(dāng)還原態(tài)為單質(zhì)時(25℃)，則Nernst公式改寫為：第19頁2.已知以下半電池反應(yīng)及標(biāo)準(zhǔn)電極電位為：Sb+3H＋＋3e＝SbH3E0=－0.51v求：半電池反應(yīng)：Sb+3H2O+3e＝SbH3+3OH－E0值(25℃)補(bǔ)充題：1．

已知以下半電池反應(yīng)及E0Cu2＋＋I(xiàn)－＋e＝CuIE0﹦0.86vCu2＋＋e＝Cu＋