电化学原理及应用 2.pptVIP

Chapter4 电化学原理及应用 本章主要讨论 1) 氧化还原反应及其平衡 2)原电池：化学能→电能的装置 3)电解池：电能→化学能的装置 4) 金属的腐蚀与防护 §4.1 原电池 一、何为氧化还原反应 1、以得氧、失氧定义氧化还原反应； 2、以化合价升降定义氧化还原反应； 3、以得失电子定义氧化还原反应； Na2S2O3 + I 2 = 2NaI + Na2S4O6 氧化数：某元素一个原子的形式电荷数 Fe3O4真实结构为Fe+3Fe+2[Fe+3O4]但氧化数为+8/3 氧化数与真实结构无关，它是一个原子形式电荷数 4、反应前后有氧化数改变反应称氧化还原反应 5、氧化还原反应的配平(与化合价配平相同) MnO4- + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O MnO4- + 2H2O + 3e = MnO2 + 4OH- MnO4- + e = MnO42 - (OH-) 二、原电池 原电池：利用自发进行氧化—还原反应，使电子定向移动的装置 ( 使化学能直接转化成电能的装置)。 如：最早发明的原电池(Volta电池) 后来又发明了Daniel电池 电池符号的书写 1、金属电极的原电池：由负极向正极书写 (–) Zn | ZnSO4(m1) || CuSO4(m2) | Cu (+) 2、有气体参予原电池：选择惰性金属或C做电极 (–) Zn | Zn2+(m1) || H+(m2) | Pt (H2, n kPa) (+) 3、全溶液原电池：负极氧化态由低到高，正极氧化态由高到低 (–) Pt | Cr2+(m1), Cr3+(m2) || Fe3+(m3), Fe2+(m4) | C (+) 4、浓差原电池：只是浓度不同 (–) Ag | Ag+(mr=0.1) || Ag+(mr=1.0) | Ag (+) 任何氧化还原反应，原则上都能组装成原电池，任何两种金属插入电解质溶液，原则上都可构成原电池。 有关原电池要注意 1) 电子只能经导线在外电路流动，即电子走旱路不走水路； 2) 负极在左，从左到右，电势升高，正极在右； 3) 电池符号中，“|”代表界面，“||”代表盐桥； 4)?同一溶液中，不同离子按氧化数升高或降低顺序，用“,”隔开，且注明浓度(负极升高，正极降低)； 5)必要时选择惰性电极，一般为Pt和C，如果已有金属，则不需惰性电极。 例：写出下列氧化还原反应的电池符号 (NH4)2S2O8 + 3KI = (NH4)2SO4 + K2SO4 + KI3 已知mr为 0.2 0.4 0.3 0.1 0.05 解：有关物质的氧化数 S+7 I –1 S+6 S+6 I0 (–)极 3 I- – 2e = I3- 氧化反应 (+)极 S2O82- + 2e = 2SO42- 还原反应 电池符号 (–) Pt| I-(0.4), I3-(0.05) || S2O82-(0.2) , SO42-(0.4) |C (+) §4.2 电极电势 一、电极电势的产生——双电层理论 以标准氢电极为负极, 其它电极为正极, 测定电池电动势即为待测电极的电极电势( E?=??+-??- ) 如果在标准态(p?=100 kPa，m? =1 mol·kg-1，纯物质)下，则称为标准电极电势，用??(Ox/Re) 表示之 如(–) Pt (H2，p?) | H+(mr=1.0) || Zn2+(mr=1.0) | Zn (+) 依次测得任意电极的标准电极电势，列入p86表4-1 中 标准电极电势表说明 1)有酸表、碱表之分； 2)是电极反应达到平衡时的电势差，与电极反应的书写形式无关 Zn2+ + 2e = Zn 或Zn – 2e = Zn2+ 2Zn2+ + 4e = 2Zn 或2Zn – 4e = 2Zn2+ 电极反应的电极电势值均相等！ 3) ???电对中还原态的还原能力愈强 ???电对中氧化态的氧