第2节 化学电池与电极电位精.ppt

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1、第2节 化学电池与电极电位2022/10/17第1页，本讲稿共18页一、化学电池一、化学电池 chemical cell电极电极：将金属放入对应的溶液后所组成的：将金属放入对应的溶液后所组成的系统。系统。化学电池化学电池：由两支电极构成的系统；化学能：由两支电极构成的系统；化学能与电能的转换装置；与电能的转换装置；电化学分析法中涉及到两类化学电池：电化学分析法中涉及到两类化学电池：原电池原电池：自发地将化学能转变成电能；：自发地将化学能转变成电能；电解电池电解电池：由外电源提供电能，使电流通：由外电源提供电能，使电流通过电极，在电极上发生电极反应的装置。过电极，在电极上发生电极反应的装置。电池

2、工作时，电流必须在电池内部和外部电池工作时，电流必须在电池内部和外部流过，构成回路。流过，构成回路。溶液中的电流溶液中的电流：正、负离子的移动。：正、负离子的移动。2022/10/17第2页，本讲稿共18页2022/10/17第3页，本讲稿共18页原电池原电池阳极：发生氧化反应的电极（负极）；阴极：发生还原反应的电极（正极）；阳极正极阴极负极电极电位较正的为正极2022/10/17第4页，本讲稿共18页电解电池电解电池阳极：发生氧化反应的电极（正极）；阴极：发生还原反应的电极（负极）；阳极=正极阴极=负极2022/10/17第5页，本讲稿共18页二、电极电位二、电极电位 electrode p

3、otential and detect1.1.平衡电极电位平衡电极电位 可以将金属看成离子和自由电子构成。以锌-硫酸锌为例 当锌片与硫酸锌溶液接触时，金属锌中Zn2+的化学势大于溶液中Zn2+的化学势，则锌不断溶解到溶液中，而电子留在锌片上。结果：金属带负电，溶液带正电；形成双电层。双电层的形成建立了相间的电位差；电位差排斥Zn2+继续进入溶液；金属表面的负电荷又吸引Zn2+；达到动态平衡，相间平衡电位 平衡电极电位。2022/10/17第6页，本讲稿共18页2.2.电极电位的测量电极电位的测量 无法测定单个电极的绝对电极电位；相对电极电位。无法测定单个电极的绝对电极电位；相对电极电位。规定：

4、规定：将标准氢电极作为负极与待测电极组成电池，电位差即将标准氢电极作为负极与待测电极组成电池，电位差即该电极的相对电极电位，比标准氢电极的电极电位高的为正，反之该电极的相对电极电位，比标准氢电极的电极电位高的为正，反之为负；为负；Pt|H2(101 325 Pa),H+(1mol/dm)|Ag2+(1mol/dm)|Ag 电位差：电位差：+0.799 V；银电极的标准电极电位：银电极的标准电极电位：+0.799 V。在在298.15 K 时，以水为溶剂，当氧化态和还原态的活度等于时，以水为溶剂，当氧化态和还原态的活度等于1 时的电极电位称为：时的电极电位称为：标准电极电位。标准电极电位。202

5、2/10/17第7页，本讲稿共18页2022/10/17第8页，本讲稿共18页表2022/10/17第9页，本讲稿共18页三、液体接界电位与盐桥三、液体接界电位与盐桥 liquid junction potential and salt bridge 在两种不同离子的溶液或两种不同浓度的溶液接触界面上，存在着微小的电位差，称之为液体接界电位。液体接界电位产生的原因：液体接界电位产生的原因：各种离子具有不同的迁移速率而引起。盐桥：盐桥：饱和KCl溶液中加入3%琼脂；K+、Cl-的扩散速度接近，液接电位保持恒定1-2mV。2022/10/17第10页，本讲稿共18页 四、电极与电极分类四、电极与电

6、极分类 electrode and classification of electrodes1.1.参比电极参比电极 标准氢电极标准氢电极 基准，电位值为零基准，电位值为零(任何温度任何温度)。甘汞电极甘汞电极 电极反应电极反应：Hg2Cl2+2e-=2Hg+2 Cl-半电池符号半电池符号：Hg，Hg2Cl2（固）固）KCl 电极电位电极电位（25）：）：电极内溶液的电极内溶液的Cl-活度一定，甘汞电极电位固定。活度一定，甘汞电极电位固定。2022/10/17第11页，本讲稿共18页表表 甘汞电极的电极电位（甘汞电极的电极电位（2525）温度校正，对于温度校正，对于SCE，t 时的电极电位为：

7、时的电极电位为：Et=0.2438-7.610-4(t-25)（V）2022/10/17第12页，本讲稿共18页银银-氯化银电极：氯化银电极：温度校正温度校正，（标准，（标准Ag-AgCl电极），电极），t 时的电极电位为：时的电极电位为：Et=0.2223-610-4(t-25)（V）银丝镀上一层银丝镀上一层AgCl沉淀沉淀,浸在一定浓度的浸在一定浓度的KCl溶液中即构成了银溶液中即构成了银-氯化银电极氯化银电极。电极反应电极反应：AgCl+e-=Ag+Cl-半电池符号半电池符号：Ag，AgCl（固）固）KCl 电极电位电极电位（25）：）：EAgCl/Ag=E AgCl/Ag-0.059l

8、gaCl-表表 银银-氯化银电极的电极电位（氯化银电极的电极电位（25）2022/10/17第13页，本讲稿共18页2 2指示电极指示电极（1）第一类电极）第一类电极金属金属-金属离子电极金属离子电极 例如：Ag-AgNO3电极(银电极)，Zn-ZnSO4电极(锌电极)等 电极电位为(25C)：EMn+/M=E Mn+/M-0.059lgaMn+第一类电极的电位仅与金属离子的活度有关。（2）第二类电极）第二类电极金属金属-金属难溶盐电极金属难溶盐电极 二个相界面,常用作参比电极。2022/10/17第14页，本讲稿共18页指示电极指示电极（3）第三类电极）第三类电极汞电极汞电极 金属汞(或汞齐

9、丝)浸入含有少量Hg2+-EDTA配合物及被测金属离子的溶液中所组成。根据溶液中同时存在的Hg2+和Mn+与EDTA间的两个配位平衡，可以导出以下关系式(25C)：E(Hg22+/Hg)=E(Hg22+/Hg)-0.059lgaMn+（4）惰性金属电极）惰性金属电极 电极不参与反应，但其晶格间的自由电子可与溶液进行交换.故惰性金属电极可作为溶液中氧化态和还原态获得电子或释放电子的场所。2022/10/17第15页，本讲稿共18页（5 5）膜电极）膜电极 特点特点:仅对溶液中特定离子有选择性响应仅对溶液中特定离子有选择性响应（离子选择性电极离子选择性电极）。膜电极的关键：是一个称为膜电极的关键：

10、是一个称为选择膜选择膜的敏感元件的敏感元件。敏感元件：单晶、混晶、液膜、高分子功能膜及生物膜等构成。敏感元件：单晶、混晶、液膜、高分子功能膜及生物膜等构成。膜内外被测离子活度的不同而产生电位差。膜内外被测离子活度的不同而产生电位差。2022/10/17第16页，本讲稿共18页膜电极膜电极 将膜电极和参比电极一起插到被测溶液中，组成电池。将膜电极和参比电极一起插到被测溶液中，组成电池。则电池结构为则电池结构为:外参比电极外参比电极被测溶液被测溶液(ai i未知未知)内充溶液内充溶液(ai i一定一定)内参比电极内参比电极（敏感膜）（敏感膜）内外参比电极的电位值固定，且内充溶液内外参比电极的电位值固定，且内充溶液中离子的活度也一定，则电池电动势为：中离子的活度也一定，则电池电动势为：2022/10/17第17页，本讲稿共18页选择内容：选择内容：第一节第一节 电化学分析概述电化学分析概述generalization of electrochemical analysis第二节第二节 化学电池与电极电位化学电池与电极电位chemical cell and electrode potential结束2022/10/17第18页，本讲稿共18页