chapterElectrochemistry..ppt

§7-7 电极电势 1.电极电势的定义 电池电动势可以由实验测定，但单个电极电势尚不能直接由 实验测定。为了确定单个电极的电极电势可选定某个电极作为 标准，国际上通常以标准氢电极作为标准，并规定在任何温度 下，标准氢电极的电极电势为零。将待测电极作为正极，标准 氢电极作为负极，组成电池 标准氢电极‖待测电极 该电池的电池电动势即为待测电极的电极电势。标准氢电极如 图所示，将镀铂黑的铂片插入含H＋，且活度的溶液中，用压力 为100kPa的氢气不断冲击铂片，同时溶液也被氢气饱和。铂片 镀铂黑的目的是增加铂片的表面积，有利于吸附氢气。氢电极 可表示为 Pt | H2( g, p? ) | H＋(a =1)。 Pt H+ H2 Pt 该电池电动势即为铜电极的电极电势。 上述电池的电极反应和电池反应为 负极反应： H2 －2e → 2H＋ 正极反应： Cu2＋＋2e → Cu 电池反应： H2 ＋ Cu2＋→ 2H＋＋ Cu 电极反应为： 2H＋(a =1) + 2e → H2( g, p ? ) 将铜电极与标准氢电极组成电池 Pt |H＋(g, p?) | H＋(α(H＋) =1)‖Cu2＋|Cu 根据能斯特方程，该电池的电池电动势为 因 p(H2) = 100kPa，所以 根据规定，E = E（Cu2＋|Cu），即 E ?(Cu2＋|Cu) 称为标准电极电势。按电极电势的规定，待测电 极位于电池的右边，进行还原反应，其电极反应 氧化态＋Ze → 还原态 其电极电势为 （7-8-1） 上式称为电极能斯特方程。由式（ 7-8-1 ）计算的电极电势是 发生还原反应的电极电势，故称为还原电极电势。当参加电极 反应的各组分都处于标准态时，其电极电势称为标准电极电势。 能斯特 瓦尔特 ? 赫尔曼 ? 能斯特(1864-1941) 德国物理化学家瓦尔特 ? 能斯特由于他在热化学方面的工作（包括建立热力学第三定律），赢得1920年诺贝尔化学奖。 Scientist 能斯特生平 瓦尔特 ? 赫尔曼 ? 能斯特 (1864-1941)，德国物理化学家。由于对热力学的贡献而著名。由扩充热力学第一、第二定律的原理，能斯特建立了热力学第三定律，建立了电化学的著名的能斯特方程。能斯特的热力学第三定律对于发展处理原子的结构与能量的量子论很有用。 Scientist 能斯特生于布里森（现在波兰的沃博泽诺），曾就学于苏黎世大学、柏林大学、格拉茨大学及符兹堡大学。在哥廷根大学当教授之后，1905 年，他被任命为柏林大学物理学教授，后来又在夏洛滕堡（柏林的一个区）任实验物理研究所主任。 1925 年他被任命为柏林大学物理研究所主任。 Scientist 能斯特开发了一种电子灯，称为能斯特灯，它比旧式的碳弧灯效率更高，但由于现代丝极灯的发展，它已被淘汰。 他对化学平衡的研究作出卓越贡献，也对溶液理论，特别是电解质的本质，电化学的能斯特方程作出卓越贡献。他对极低温下的物质也进行了重要的研究。 Scientist 表7-6（343页）列出了25℃ 时水溶液中一些电极的标准电极电势，并列出了相应的电极反应。 2.参比电极：电极电势稳定、制造比标准氢电极方便、使用方便。 第一参比电极是甘汞电极； 第二参比电极是银-氯化银电极。 3、电极种类 ①金属电极 由金属浸在金属元素的离子溶液中组成的电极。 如: Zn│Zn++; Cu│Cu2+; Fe│Fe2+; Ag│Ag+ 等 电极反应： Cu― 2e Cu2+ 可逆反应 ②气体电极 气体与该元素的离子组成的电极，金属铂为电极板。 如： Pt，O2(g)│OH—； Pt，O2(g)│H2O； Pt，H2(g)│H+； Pt，Cl2(g)│Cl—； 电极反应： O2(g)+ 4H+ + 4e 2H2O 可逆反应 ③金属-金属难溶物电极 金属覆盖一层金属难溶物浸在难溶物负离子溶液中形成的电极。 如： Pt, Hg (l) │Hg2Cl2(s) │KCl(c1)； Ag (s) │AgCl(s) │Cl—(c1) Sb (s) │Sb2O3 (s) │ H+ (c) 饱和KCl 素瓷 素瓷 Hg2Cl2 Hg Pt 电极反应： AgCl(s) + e Ag (s) + Cl— 可逆反应 ④氧化还原电极