第六章電極電勢(shì)

1、第六章第六章 電極電勢(shì)電極電勢(shì)【教學(xué)目標(biāo)】 1. 掌握原電池的組成、電極電勢(shì)的概念以及影響電極電 勢(shì)的因素 2. 熟悉應(yīng)用電極電勢(shì)比較氧化劑和還原劑的相對(duì)強(qiáng)弱及 判斷氧還原反應(yīng)進(jìn)行的方向 3. 了解標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)表和電勢(shì)法測(cè)定溶液的pH值【教學(xué)重點(diǎn)】 原電池的組成，能斯特方程【教學(xué)難點(diǎn)】 電極電勢(shì)的應(yīng)用【教學(xué)方法】 講解，討論，練習(xí)第一節(jié) 電極電勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)一、原電池 借助于氧化還原反應(yīng)而產(chǎn)生電流，從而使化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置叫做原電池。鹽橋：在U型管中裝滿用飽和 KCl溶液和瓊膠作成的 凍膠。這種裝置能將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，稱為原電池（Primary Cell）現(xiàn)象Zn棒逐漸溶解溶液的天藍(lán)色減退

2、有紅棕色疏松的銅在Zn棒表面析出溶液的溫度漸升Zn-2eZn2+Cu 2+2e Cu所發(fā)生的反應(yīng)Zn+ Cu 2+ Cu +Zn2+ZnCuSO4CuZnZn棒逐漸溶解溶液的天藍(lán)色減退Zn-2eZn2+Cu 2+2e CuZn+ Cu 2+ Cu +Zn2+檢流計(jì)指針發(fā)生偏移 如CuZn原電池的符號(hào)為：（）Zn Zn SO4（C1） CuSO4（C2）Cu（+）“”表示兩相的界面，“ ”表示鹽橋，習(xí)慣上負(fù)極在左，正極在右。CuZn電極由共軛的氧化還原電對(duì)構(gòu)成,其中氧化數(shù)高的稱為氧化型物質(zhì),氧化數(shù)低的稱為還原型物質(zhì),其關(guān)系如下: a 氧化型 + ne - g 還原型(a、g為計(jì)量系數(shù)，n為轉(zhuǎn)移的

3、電子數(shù)。)2 氧化還原電對(duì)通常表示為“氧化型/還原型”，例如：Zn + Cu 2+ Zn 2+ + Cu 還原劑1 氧化劑1還原劑2氧化劑2上述反應(yīng)兩個(gè)電對(duì)是：Cu 2+/Cu , Zn2+/Zn二、標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)二、標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)（一）（一） 標(biāo)準(zhǔn)氫電極標(biāo)準(zhǔn)氫電極H+=1molL-1PtH2100Ka2H+ (aq) +2e H2(g)標(biāo)準(zhǔn)氫電極示意圖（二）（二） 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)的測(cè)定 通常將測(cè)定溫度為298K，組成電極的各離子濃度為1molL-1，各氣體壓力為100KPa時(shí)的狀態(tài)稱為電極的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，（用上標(biāo)“”表示）在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，某電極與標(biāo)準(zhǔn)氫電極組成原電池，測(cè)定其電動(dòng)勢(shì)E ，

4、根據(jù)E = + - - 就可求出該電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì) 。（三）標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表（三）標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表1、 氫以上的電勢(shì)為負(fù)號(hào)，負(fù)值越大，電極電勢(shì)越低； 氫以下的電勢(shì)為正號(hào)，正值越大，電極電勢(shì)越高。2、 值與電極的寫法無關(guān)。3、電極式中的各組分乘以或除以一個(gè)系數(shù)，其值不變。第二節(jié)第二節(jié) 影響電極電勢(shì)的因素影響電極電勢(shì)的因素一、能斯特方程一、能斯特方程電極反應(yīng)： a 氧化型 + ne - g 還原型則非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的可通過能斯特方程進(jìn)行計(jì)算：R為氣體常數(shù)，其值為8.314JK-1 mol-1，F(xiàn)為法拉第常數(shù)，其值為96485C mol 1， T為熱力學(xué)溫度，當(dāng)T = 298K時(shí) =+lgca(氧 化 型

5、 )cg(還 原 型 )0.059162 =+lgca(氧 化 型 )cg(還 原 型 )2.303RTnF應(yīng)用能斯特方程時(shí)需注意以下幾點(diǎn)應(yīng)用能斯特方程時(shí)需注意以下幾點(diǎn)：1、計(jì)算前，首先配平電極反應(yīng)式。2、純固體、純液體（包括水）不必代入方程中，氣體 以分壓表示（P/100KPa）3、電極反應(yīng)中若有H+、OH-等物質(zhì)參加反應(yīng)， H+或OH- 的濃度也應(yīng)根據(jù)反應(yīng)式寫在能斯特方程中二、影響電極電勢(shì)的因素及有關(guān)計(jì)算二、影響電極電勢(shì)的因素及有關(guān)計(jì)算Zn2+2e-Zn =+20.05916lgc(Zn2+)例1：將鋅片浸入含有0.01molL-1或4.0 molL-1濃度的 Zn2+溶液中,計(jì)算25時(shí)鋅

6、電極的電極電勢(shì) （已知0.762V） 解：電極反應(yīng)式 應(yīng)用能斯特方程得到代入c(Zn2+)即可得到，分別等于0.821和0.744V MnO4-+8H+5e-Mn2+4H2O =+20.05916lgc(MnO4-)c(Mn2+)c8(H+).1例2：已知電極反應(yīng) +1.507V.若MnO4-和Mn2均處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)（1 molL-1）， 求25，pH=6時(shí)該電極的電極電勢(shì)。 解：應(yīng)用能斯特方程得到 代入數(shù)值即可得到，0.939V 由上例可知，氧化型物質(zhì)的濃度越大或還原型物質(zhì)的濃度越小，電極電勢(shì)的數(shù)值就越高；介質(zhì)的酸堿度也對(duì)電極電勢(shì)有較大影響。通常，氧化劑的氧化能力在酸性介質(zhì)中比在堿性介質(zhì)中強(qiáng)，還

7、原劑的則相反。 生物體系中，由于H+的濃度等于1時(shí)會(huì)引起生物大分子變性，所以生物化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)規(guī)定pH=7.0(接近生理pH值)，而其它各物質(zhì)仍然取正常規(guī)定濃度（或氣體物質(zhì)的分壓）的狀態(tài)。醫(yī)學(xué)相關(guān)的體內(nèi)氧化還原反應(yīng)，需要應(yīng)用生物化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的電極電勢(shì)來討論。一、比較氧化劑和還原劑的相對(duì)強(qiáng)弱一、比較氧化劑和還原劑的相對(duì)強(qiáng)弱 電極電勢(shì)的大小反映了電對(duì)中氧化型和還原型物質(zhì)氧化還原能力的強(qiáng)弱，電對(duì) 值愈大，即電極電勢(shì)愈高，則該電對(duì)中氧化型物質(zhì)的氧化能力愈強(qiáng)，是強(qiáng)氧化劑。而對(duì)應(yīng)的共軛還原型物質(zhì)的還原能力就愈弱，是弱的還原劑。反之，電對(duì) 值愈小，即電極電勢(shì)愈低，則該電對(duì)中還原型物質(zhì)的還原能力愈強(qiáng)，是強(qiáng)還原

8、劑。而對(duì)應(yīng)的共軛氧化型物質(zhì)的氧化能力就愈弱，是弱的氧化劑。（可通過查表知 值大?。├? (I2/I-) (Fe3+/Fe2+ ) 氧化性：氧化性： Fe3+ I2， 還原性： I- Fe2+ 第三節(jié)第三節(jié) 電極電勢(shì)的應(yīng)用電極電勢(shì)的應(yīng)用二、判斷氧化還原反應(yīng)的方向二、判斷氧化還原反應(yīng)的方向三、電勢(shì)法測(cè)定溶液的三、電勢(shì)法測(cè)定溶液的pH值值 較強(qiáng)的氧化劑與較強(qiáng)的還原劑可以生成較弱的氧化劑較強(qiáng)的氧化劑與較強(qiáng)的還原劑可以生成較弱的氧化劑和較弱的還原劑。在標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表中，左下方的氧化型物質(zhì)和較弱的還原劑。在標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表中，左下方的氧化型物質(zhì)可以與右上方的還原型物質(zhì)反應(yīng)對(duì)角線相互反應(yīng)關(guān)系?？梢耘c右上方的還原型物質(zhì)反應(yīng)對(duì)角線相互反應(yīng)關(guān)系。 將適當(dāng)?shù)闹甘倦姌O、參比電極與被測(cè)溶液共同組成電池將適當(dāng)?shù)闹甘倦姌O、參比電極與被測(cè)溶液共同組成電池（或稱為工作電池）。該電池的電動(dòng)勢(shì)即指示電極相對(duì)于參比