《大学物理化学》PPT课件.ppt-淘文阁

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1、上一内容下一内容回主目录7.8 7.8 电极的种类电极的种类按照氧化态、还原态物质的状态不同，按照氧化态、还原态物质的状态不同，可将电极分为三类：可将电极分为三类：第一类电极第一类电极第二类电极第二类电极氧化还原电极氧化还原电极上一内容下一内容回主目录1.第一类电极Cl-|Cl2(g)|Pt Cl2(g)+2e-2Cl-H+|H2(g)|Pt 2H+2e-H2(g)H2O,OH-|O2(g)|Pt O2(g)+2H2O+4e-4OH-Zn2+|Zn(s)Zn2+2e-Zn(s)上一内容下一内容回主目录1.第一类电极H+|H2(g)|Pt 2H+2e-H2(g)H2O,OH-|H2(g)|Pt

2、2H2O+2e-H2(g)+2OH-（1 1）氢电极）氢电极上一内容下一内容回主目录1.第一类电极H2O,H+|O2(g)|Pt O2(g)+4H+4e-2H2O H2O,OH-|O2(g)|Pt O2(g)|+2H2O+4e-4OH-（2 2）氧电极）氧电极上一内容下一内容回主目录2.2.第二类电极第二类电极包括金属包括金属-难溶盐电极和金属难溶盐电极和金属-难溶氧化物电极。难溶氧化物电极。（1 1）金属）金属-难溶盐电极难溶盐电极如：甘汞电极如：甘汞电极金属上覆盖一层该金金属上覆盖一层该金属的难溶盐，然后将属的难溶盐，然后将它浸在它浸在含有该难溶盐含有该难溶盐负离子的溶液负离子的溶液中构成

3、中构成上一内容下一内容回主目录2.2.第二类电极第二类电极如：甘汞电极如：甘汞电极反应：反应：Hg2Cl2(s)+2e-2Hg+2Cl-甘汞电极的电极电势随氯化钾甘汞电极的电极电势随氯化钾KCl溶液的浓度而变化溶液的浓度而变化上一内容下一内容回主目录2.2.第二类电极第二类电极0.10.33351.00.2799饱和饱和0.2410（1 1）金属）金属-难溶盐电极难溶盐电极甘汞电极甘汞电极反应：反应：Hg2Cl2(s)+2e-2Hg+2Cl-上一内容下一内容回主目录2.2.第二类电极第二类电极又例如：又例如：Cl-|AgCl(s)|Ag 电极反应：电极反应：AgCl(s)+e-Ag(s)+

4、Cl-甘汞电极是测量电极电势时常用的参比电极，其特甘汞电极是测量电极电势时常用的参比电极，其特点是容易制备，电极电势稳定。氢电极虽然精确度点是容易制备，电极电势稳定。氢电极虽然精确度很高，但制备和纯化很复杂；故采用甘汞电极作为很高，但制备和纯化很复杂；故采用甘汞电极作为二级标准电极二级标准电极(以氢电极为标准测量甘汞电极的电极以氢电极为标准测量甘汞电极的电极电势，然后以甘汞电极为二级标准，对其他电极的电势，然后以甘汞电极为二级标准，对其他电极的电极电势进行测量）电极电势进行测量）上一内容下一内容回主目录2.2.第二类电极第二类电极碱性电极：碱性电极：OH-,H2O|Sb2O3(s)|Sb电极反

5、应：电极反应：Sb2O3(s)+3H2O+6e-2Sb(s)+6OH-（2 2）金属）金属-难溶氧化物电极难溶氧化物电极酸性电极：酸性电极：H+,H2O|Sb2O3(s)|Sb电极反应：电极反应：Sb2O3(s)+6H+6e-2Sb(s)+3H2O在锑棒上覆盖一层在锑棒上覆盖一层Sb2O3(s)，浸入含，浸入含H+或或OH的溶的溶液中，构成锑氧化锑电极液中，构成锑氧化锑电极上一内容下一内容回主目录2.2.第二类电极第二类电极碱性电极：碱性电极：OH-,H2O|Sb2O3(s)|Sb电极反应：电极反应：Sb2O3(s)+3H2O+6e-2Sb(s)+6OH-锑氧化锑电极锑氧化锑电极25时时上一内

7、金属由惰性金属(如铂片如铂片)插入含有某种离子的不同氧化插入含有某种离子的不同氧化态的溶液中构成的电极；电极极板态的溶液中构成的电极；电极极板(铂片铂片)只起输送只起输送电子的任务，参加反应的物质都在溶液中，氧化还电子的任务，参加反应的物质都在溶液中，氧化还原反应在溶液中进行原反应在溶液中进行 MnO4-,Mn2+,H+|Pt上一内容下一内容回主目录3.3.氧化还原电极氧化还原电极醌醌氢醌电极：氢醌电极：摩尔甘汞电极摩尔甘汞电极|醌醌氢醌氢醌|Pt+2H+2e-醌醌-氢醌氢醌醌氢醌是醌和氢醌的等分子复合物，在水中溶解度醌氢醌是醌和氢醌的等分子复合物，在水中溶解度很小很小，因此醌和氢醌的浓度很低

8、且相等，故可认为，因此醌和氢醌的浓度很低且相等，故可认为 a(Q)=a(H2Q)苯苯醌醌正极：正极：上一内容下一内容回主目录3.3.氧化还原电极氧化还原电极醌醌氢醌电极：氢醌电极：摩尔甘汞电极摩尔甘汞电极|醌醌氢醌氢醌|Pt+2H+2e-醌氢醌是醌和氢醌的等分子复合物，在水中溶解度醌氢醌是醌和氢醌的等分子复合物，在水中溶解度很小很小，因此醌和氢醌的浓度很低且相等，故可认为，因此醌和氢醌的浓度很低且相等，故可认为 a(Q)=a(H2Q)正极：正极：上一内容下一内容回主目录3.3.氧化还原电极氧化还原电极醌醌氢醌电极：氢醌电极：摩尔甘汞电极摩尔甘汞电极|醌醌氢醌氢醌|Pt25由于氢醌是弱酸，在碱性

9、条件下会大量电离，使由于氢醌是弱酸，在碱性条件下会大量电离，使a(Q)=a(H2Q)的假设不成立，所以醌氢醌电极不能用于的假设不成立，所以醌氢醌电极不能用于PH 8.5的碱性溶液的碱性溶液上一内容下一内容回主目录例题解：解：阳极阳极 H2(g)2H+2e-例例7.8.2 已知已知25时，下列电池的电动势时，下列电池的电动势E=0.6095 V，试计算待测溶液的试计算待测溶液的pH。PH=4.67上一内容下一内容回主目录7.9 7.9 原电池设计及电池电动势的应用原电池设计及电池电动势的应用具体方法：具体方法：将所研究的具体化学反应过程将所研究的具体化学反应过程(不一定是不一定是氧化还原反应

10、，还可以是中和反应、沉淀反应等氧化还原反应，还可以是中和反应、沉淀反应等)，分，分成氧化反应和还原反应两部分；将氧化反应部分作为成氧化反应和还原反应两部分；将氧化反应部分作为阳极，写在电池表示式的左边；还原反应部分作阴极，阳极，写在电池表示式的左边；还原反应部分作阴极，写在电池表示式的右边，就得到一个完整的可逆电池写在电池表示式的右边，就得到一个完整的可逆电池表示式。表示式。根据电极的标准还原电极电势和能斯特方程计算设根据电极的标准还原电极电势和能斯特方程计算设计出的可逆电池的电动势。计出的可逆电池的电动势。一一.从化学反应设计电池：从化学反应设计电池：上一内容下一内容回主目录7.9 7.9

11、原电池设计及电池电动势的应用原电池设计及电池电动势的应用一一.从化学反应设计电池：从化学反应设计电池：首先找一个相关的电极反应：首先找一个相关的电极反应：总反应减去电极反应，得另一个电极反应：总反应减去电极反应，得另一个电极反应：两个相关的电极反应：两个相关的电极反应：氧化反应，负极氧化反应，负极还原反应，正极还原反应，正极上一内容下一内容回主目录7.9 7.9 原电池设计及电池电动势的应用原电池设计及电池电动势的应用Zn(s)+2H+(aq)H2(g)+Zn2+(aq)Zn(s)Zn2+2e-Zn|Zn2+(aq.)|H+(aq.)|H2(g)|Pt一一.从化学反应设计电池：例从化学反应设

13、的应用原电池设计及电池电动势的应用AgCl(s)Ag+Cl-验证：验证：阳极阳极 Ag(s)Ag+e-阴极阴极 AgCl(s)+e-Ag(s)+Cl-Ag|Ag+(a)|Cl-(a)|AgCl(s)|Ag电池反应：电池反应：AgCl(s)Ag+Cl-一从化学反应设计电池：一从化学反应设计电池：例例3上一内容下一内容回主目录7.9 7.9 原电池设计及电池电动势的应用原电池设计及电池电动势的应用一一.从化学反应设计电池：例从化学反应设计电池：例4化学反应：化学反应：H2O(l)H+OH-Pt|H2(g,P)|H+(aq.)|OH-(aq.)|H2(g,P)|PtH2O(l)-e-1/2H2(g,

14、P)+OH-1/2H2(g,P)-e-H+氧化反应，负极氧化反应，负极还原反应，正极还原反应，正极H+(aq.)|H2(g,P)|PtOH-(aq.)|H2(g,P)|Pt上一内容下一内容回主目录7.9 7.9 原电池设计及电池电动势的应用原电池设计及电池电动势的应用一一.从化学反应设计电池：例从化学反应设计电池：例4化学反应：化学反应：H2O(l)H+OH-Pt|O2(g,P)|H+(aq.)|OH-(aq.)|O2(g,P)|Pt1/2H2O(l)-e-H+(aq.)+1/4O2 1/4O2+1/2H2O(l)+e-OH-氧化反应，负极氧化反应，负极还原反应，正极还原反应，正极OH-(aq

15、.)|O2(g,P)|PtH+(aq.)|O2(g,P)|PtPt|H2(g,P)|H+(aq.)|OH-(aq.)|H2(g,P)|Pt对比：对比：上一内容下一内容回主目录7.9 7.9 原电池设计及电池电动势的应用原电池设计及电池电动势的应用例例1 1：H2(g,p1)H+(a)+e-H+(a)+e-H2(g,p2)解解:(1):(1)H2(g,p1)H2(g,p2)p1 p2氧化反应，负极氧化反应，负极还原反应，正极还原反应，正极二二.其他过程设计电池其他过程设计电池上一内容下一内容回主目录7.9 7.9 原电池设计及电池电动势的应用原电池设计及电池电动势的应用解解:H2(g,p1)2H

16、+(a)+2e-2H+(a)+2e-H2(g,p2)氧化反应，负极氧化反应，负极还原反应，正极还原反应，正极设计电池：设计电池：Pt|H2(g,P1)|H+(a)|H2(g,P2)|Pt必须为单液电池，必须为单液电池，H+(a)才能抵消才能抵消上一内容下一内容回主目录7.9 7.9 原电池设计及电池电动势的应用原电池设计及电池电动势的应用设计电池：设计电池：Pt|H2(g,P1)|H+(a)|H2(g,P2)|Pt电池反应：电池反应：阴、阳电极种类相同，两电极阴、阳电极种类相同，两电极E相等相等；电池；电池E0上一内容下一内容回主目录 7.9 7.9 原电池设计及电池电动势的应用原电池设计及电

17、池电动势的应用-电池净反应不是化学反应，仅仅是某物质电池净反应不是化学反应，仅仅是某物质从高压到低压或从高浓度向低浓度的迁移。从高压到低压或从高浓度向低浓度的迁移。-电池标准电动势电池标准电动势 E=0浓差电池的特点：浓差电池的特点：上一内容下一内容回主目录7.9 7.9 原电池设计及电池电动势的应用原电池设计及电池电动势的应用Ag Ag+(a2)+e-Ag+(a1)+e-Ag解解:(2):(2)Ag+(a1)Ag+(a2)a1 a2氧化反应，负极氧化反应，负极还原反应，正极还原反应，正极设计电池：设计电池：Ag|Ag+(a2)|Ag+(a1)|Ag双液浓差电池双液浓差电池上一内容下一内容回主

18、目录7.9 7.9 原电池设计及电池电动势的应用原电池设计及电池电动势的应用电池反应：电池反应：Ag+(a1)Ag+(a2)a1 a2设计电池：设计电池：Ag|Ag+(a2)|Ag+(a1)|Ag上一内容下一内容回主目录7.9 7.9 原电池设计及电池电动势的应用原电池设计及电池电动势的应用阳极：阳极：Ag+Cl(a1)AgCl(s)+e-阴极：阴极：AgCl(s)+e-Ag+Cl(a2)例：设计电池例：设计电池 Cl-(a1)Cl-(a2)a1 a2上一内容下一内容回主目录例题例题例例7.9.2 利用表利用表7.7.1的数据，求的数据，求25AgCl(s)在水中的在水中的溶度积溶度积Ksp。

19、分析：分析：AgCl(s)=Ag+Cl-思路：设计原电池，电池反应为思路：设计原电池，电池反应为 AgCl(s)=Ag+Cl-则可根据电池的则可根据电池的E计算反应的标准平衡常数计算反应的标准平衡常数上一内容下一内容回主目录例题例题例例7.9.2 利用表利用表7.7.1的数据，求的数据，求25AgCl(s)在水中的在水中的溶度积溶度积Ksp。解：溶解过程表示为解：溶解过程表示为 AgCl(s)=Ag+Cl-阴极阴极 AgCl(s)+e-=Ag+Cl-阳极阳极 Ag=Ag+e-设计电池如下：设计电池如下：Ag|Ag+(a)|Cl-(a)|AgCl(s)|Ag上一内容下一内容回主目录例题例题查表查

20、表7.7.1，25时时平衡平衡时：时：E=0 故：故：上一内容下一内容回主目录7.9 7.9 原电池设计及电池电动势的应用原电池设计及电池电动势的应用2.计算反应的标准平衡常数计算反应的标准平衡常数K三三.电池电动势的应用电池电动势的应用1.1.判断反应是否能进行判断反应是否能进行3.3.测离子平均活度系数测离子平均活度系数g g4.4.溶液溶液PHPH值测定值测定上一内容下一内容回主目录7.9 7.9 原电池设计及电池电动势的应用原电池设计及电池电动势的应用将反应设计成电池，根据将反应设计成电池，根据能斯特方程能斯特方程计算电池电动势计算电池电动势E三三.电池电动势的应用电池电动势的应用1.

21、1.判断反应是否能进行判断反应是否能进行E0,rGm=-zEF0,反应能自发进行反应能自发进行E0,反应不能自发进行反应不能自发进行上一内容下一内容回主目录7.9 7.9 原电池设计及电池电动势的应用原电池设计及电池电动势的应用2.计算反应的标准平衡常数计算反应的标准平衡常数K三三.电池电动势的应用电池电动势的应用将反应设计成电池，计算电池标准电动势将反应设计成电池，计算电池标准电动势E上一内容下一内容回主目录7.9 7.9 原电池设计及电池电动势的应用原电池设计及电池电动势的应用三三.电池电动势的应用电池电动势的应用3.3.测离子平均活度系数测离子平均活度系数g g设计一个原电池，其电池电动势设计一个原电池，其电池电动势E能斯特方程能斯特方程计算计算式中式中 Ja 的表示式中只含一种电解质的正离子和负离的表示式中只含一种电解质的正离子和负离子，则可求该电解质的离子平均活度系数子，则可求该电解质的离子平均活度系数上一内容下一内容回主目录7.9 7.9 原电池设计及电池电动势的应用原电池设计及电池电动势的应用三三.电池电动势的应用电池电动势的应用4.溶液溶液PH值测定值测定

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