電化學(xué)基礎(chǔ) 原電池與電解池的原理課件

1§8.1電化學(xué)概論§8.4電極電勢(shì)

§8.2可逆電池§8.3可逆電池?zé)崃W(xué)第8章電化學(xué)基礎(chǔ)1§8.1電化學(xué)概論§8.4電極電勢(shì)§8.212§8.1電化學(xué)概論一、電化學(xué)基本概念二、原電池與電解池的關(guān)系四、工業(yè)生產(chǎn)電解銅實(shí)例三、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理2§8.1電化學(xué)概論一、電化學(xué)基本概念二、原電池與電解23、電池分類簡表1、原電池(primarycell)：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

2、電解池（electrolyticcell）：將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。電池｛單液電池

{原電池電解池｛液態(tài)電池

固態(tài)電池

濃差電池

化學(xué)電池

雙液電池

電解質(zhì)濃差電池

電極濃差電池

｛｛一次電池

二次電池

燃料電池

電池分類§8.1電化學(xué)概論/一

、電化學(xué)基本概念一

、電化學(xué)基本概念3、電池分類簡表1、原電池(primarycell)：3

原電池裝置與原理1.定義

原電池是利用氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電流的裝置。2.原電池的構(gòu)成

⑴電勢(shì)不同的兩個(gè)電極；

⑵鹽橋；

⑶外電路（檢流計(jì)）。4§8.1電化學(xué)概論/一

、電化學(xué)基本概念3.電子由Zn極流向Cu極。4.Zn極電勢(shì)低，為負(fù)極；Cu極電勢(shì)高，為正極。e→原電池裝置與原理1.定義4§8.1電化學(xué)概論/一43.特征正極：氧化劑(Cu2+)被還原，半電池反應(yīng)為：

Cu2++2e→Cu負(fù)極：還原劑(Zn)被氧化，半電池反應(yīng)為：Zn→Zn2++2e

電池反應(yīng)為：Cu2++Zn→Cu+Zn2+5§8.1電化學(xué)概論/一、電化學(xué)基本概念3.特征5§8.1電化學(xué)概論/一、電化學(xué)基本概念51.電解借助電能使不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原化學(xué)反應(yīng)得以進(jìn)行的過程。2.電解池電解的裝置稱為電解池(或電解槽)。6§8.1電化學(xué)概論/一、電化學(xué)基本概念電解池裝置與原理電解裝置？1.電解6§8.1電化學(xué)概論/一、電化學(xué)基本概念電解67§8.1電化學(xué)概論/一、電化學(xué)基本概念3.陰極與外電源負(fù)極相連接的電極稱為陰極。電解池中正離子移向陰極，在陰極上得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。4.陽極與外電源正極相連接的電極稱為陽極。電解池中負(fù)離子移向陽極，在陽極上給出電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。離子在相應(yīng)電極上得失電子的過程均稱放電。7§8.1電化學(xué)概論/一、電化學(xué)基本概念3.陰極與外78化學(xué)能電能原電池G<0電解池G>0G=–212kJmol-1ZnSO4CuSO4ZnCu+–負(fù)載多孔隔膜電極：一般都由金屬制成,屬于電子導(dǎo)體(第一類導(dǎo)體)H2O(l)H2(g)+?O2(g)G=237.2kJmol-1NaOHFe陰Ni

陽AV→O2H2←石棉隔膜電極電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液：離子導(dǎo)體(第二類導(dǎo)體)。§8.1電化學(xué)概論/二、原電池與電解池的關(guān)系8化學(xué)能89電解質(zhì)溶液負(fù)載電阻正極負(fù)極ZnZnSO4溶液陽極CuCuSO4溶液陰極（a)丹尼爾電池離子遷移方向陰離子遷向陽極陽離子遷向陰極-+電源（b）電解池+陽極-陰極§8.1電化學(xué)概論/二、原電池與電解池的關(guān)系9電解質(zhì)溶液負(fù)載電阻正負(fù)ZnZnSO4溶液CuCuSO4溶液91．原電池：Daniel電池——銅鋅電池結(jié)構(gòu)

(-)Zn︱Zn2+(1mol/L)‖Cu2+(1mol/L)︱Cu(+)電極反應(yīng)

（-）Zn極Zn–2eZn2+

（氧化反應(yīng)）（+）Cu極Cu2++2eCu（還原反應(yīng)）電池反應(yīng)

Zn+Cu2+Zn2++Cu（氧化還原反應(yīng)）

Cu2+/Cu=0.337V§8.1電化學(xué)概論/二、原電池與電解池的關(guān)系1．原電池：Daniel電池——銅鋅電池結(jié)構(gòu)電極反應(yīng)10鹽橋的組成和特點(diǎn)：

高濃度電解質(zhì)溶液，正負(fù)離子遷移速度差小。鹽橋的作用：1）防止兩種電解質(zhì)溶液混和，消除液接電位，確保準(zhǔn)確測定。2）提供離子遷移通道。§8.1電化學(xué)概論/二、原電池與電解池的關(guān)系鹽橋的組成和特點(diǎn)：鹽橋的作用：§8.1電化學(xué)概論/二11原電池與電解池對(duì)比溶液中的陽離子向負(fù)極遷移，從負(fù)極上取得電子而發(fā)生還原反應(yīng)溶液中的陰離子向正極遷移，從正極上失去電子而發(fā)生氧化反應(yīng)電極反應(yīng)凡是進(jìn)行氧化反應(yīng)的電極稱為陽極電位低的電極稱為負(fù)極凡是進(jìn)行還原反應(yīng)的電極稱為陰極電位高的電極稱為正極在電解池中正極為陽極，負(fù)極為陰極；在原電池中則相反原電池與電解池對(duì)比溶液中的陽離子向負(fù)極遷移，從負(fù)極上取得電子12電勢(shì)低的電極稱為負(fù)極，電子從負(fù)極流向正極。負(fù)極：電勢(shì)高的電極稱為正極，電流從正極流向負(fù)極。正極：13發(fā)生還原作用的電極稱為陰極。陰極：發(fā)生氧化作用的電極稱為陽極。陽極：§8.1電化學(xué)概論/二、原電池與電解池的關(guān)系電勢(shì)低的電極稱為負(fù)極，電子從負(fù)極流向正極。負(fù)極：電勢(shì)高的電極1314氧化Ox（氧化態(tài)）＋neRed（還原態(tài)）還原負(fù)極，陽極，氧化反應(yīng)，Red→Ox+ze

原電池正極，陰極，還原反應(yīng)，Ox+ze→Red

正極，陽極，氧化反應(yīng)，Red→Ox+ze

電解池負(fù)極，陰極，還原反應(yīng)，Ox+ze→Red

§8.1電化學(xué)概論/二、原電池與電解池的關(guān)系14氧化Ox（氧化態(tài)）＋neRed（還原態(tài)）還原負(fù)極，陽極1415結(jié)論：正還陰

正氧陽§8.1電化學(xué)概論/二、原電池與電解池的關(guān)系陽極（氧化反應(yīng)）電極命名法：正極（電勢(shì)高）負(fù)極（電勢(shì)低）陰極（還原反應(yīng)）原電池電解池陽極（氧化反應(yīng)）陰極（還原反應(yīng)）負(fù)氧陽負(fù)還陰（）（）（）（）（）（）（）（）15結(jié)論：正還陰正氧陽§8.1電化學(xué)概論/二、原電15在Cl2電極上，發(fā)生，還原反應(yīng)，Cl2

奪取電極上的電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極電勢(shì)升高。兩電極間產(chǎn)生電極差。

發(fā)生自發(fā)反應(yīng)，，原電池自由能下降，轉(zhuǎn)化為對(duì)外所作的電功，若電池反應(yīng)是可逆的，。16§8.1電化學(xué)概論/三、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理原電池總結(jié)果：原電池裝置：1、構(gòu)成：2、導(dǎo)電機(jī)理：

(1)界面上自發(fā)反應(yīng)：（2）在溶液中：離子遷移產(chǎn)生電流。在H2電極上，發(fā)生，氧化反應(yīng)，H+進(jìn)入溶液，電子流在電極上，電極電勢(shì)降低，為負(fù)極。△G<0-△G=W=QE三、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理在Cl2電極上，發(fā)生16原電池H2-2e→2H+發(fā)生氧化作用，是陽極。電流由Cl2極流向H2極,H2極電勢(shì)低，是

。負(fù)極：Cl2

+2e→2Cl-發(fā)生還原作用，是陰極。電子由H2極流向Cl2極，Cl2極電勢(shì)高，是

。正極：17§8.1電化學(xué)概論/三、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理原電池H2-2e→2H+發(fā)生氧化作用，是陽極。電流由Cl2極17（3）電極間外電路：金屬導(dǎo)體靠電子遷移導(dǎo)電，構(gòu)成整個(gè)回路中連續(xù)的電流。

外電源消耗了電功，導(dǎo)致了電池內(nèi)發(fā)生了非自發(fā)的反應(yīng)，使系統(tǒng)的自由能升高。三、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理18§8.1電化學(xué)概論/三、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理電解池總結(jié)果：電解池裝置：1、構(gòu)成：2、導(dǎo)電機(jī)理：（1）溶液中，離子的定向移動(dòng)導(dǎo)致溶液中有電流通過；（2）電流在溶液與電極界面處連續(xù)。在負(fù)極：在正極：總的效果：

好像負(fù)極有電子進(jìn)入溶液，正極得到從溶液中跑出來的電子一樣，使電流在界面處連續(xù)。（3）電極間外電路：金屬導(dǎo)體靠電子遷移導(dǎo)電，外電源消耗了電18電解池與外電源正極相接，是正極。發(fā)生氧化反應(yīng)，是陽極。2Cl--2e→Cl2Cl2電極：與外電源負(fù)極相接，是負(fù)極。發(fā)生還原反應(yīng)，是陰極。2H++2e→H2H2電極：19§8.1電化學(xué)概論/三、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理電解池與外電源正極相接，是正極。發(fā)生氧化反應(yīng)，是陽極。2C1920電解池1電場力作用下：

H+向負(fù)極遷移

Cl-向正極遷移2HClH2+Cl22界面上：負(fù)極2H++2eH2正極2Cl-2eCl2結(jié)果：電源做功W’=–Q電量

V電壓;系統(tǒng)(G)T,p>0

若可逆進(jìn)行：(G)T,p=-Wr’=Q電量E3

電流在界面上連續(xù)，構(gòu)成回路§8.1電化學(xué)概論/三、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理20電解池2HClH2+Cl22界面上：結(jié)果：電20212接通外電路，由于電勢(shì)差，產(chǎn)生電流3進(jìn)入溶液的離子定向遷移，構(gòu)成回路結(jié)果：系統(tǒng)(G)T,p<0;電池做功W’=Q電量

V電壓;

若可逆進(jìn)行：-(G)T,p=Wr’=Q電量E原電池1界面上自發(fā)反應(yīng)：

負(fù)極:H2

2e2H+

正極:Cl2+2e

2Cl-H2(g)+Cl2(g)2HCl§8.1電化學(xué)概論/三、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理212接通外電路，由于電勢(shì)差，產(chǎn)生電流3進(jìn)入溶液的離子定21

氧化還原反應(yīng)1.定義元素的氧化值發(fā)生了變化的化學(xué)反應(yīng)。Sn2++Fe3+

→Sn4++Fe2+

2.特點(diǎn)（1）存在著氧化劑與還原劑；（2）存在著氧化態(tài)與還原態(tài)。氧化Ox（氧化態(tài)）＋neRed（還原態(tài)）還原22§8.1電化學(xué)概論/三、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理氧化還原反應(yīng)1.定義氧化Ox（氧化態(tài)）＋neRed（還原223.氧化還原反應(yīng)方程式的配平離子-電子法1.配平原則：§8.1電化學(xué)概論/三、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理

①電荷守恒：反應(yīng)過程中氧化劑與還原劑得失電子數(shù)相等。

②質(zhì)量守恒：反應(yīng)前后各元素的原子總數(shù)相等。3.氧化還原反應(yīng)方程式的配平§8.1電化學(xué)概論/三、232.配平的具體步驟：（1）寫出離子方程式：MnO4-＋SO32-

＋H＋→

Mn2＋＋SO42-

＋H2O

（2）將反應(yīng)拆分為氧化和還原兩個(gè)半反應(yīng)式：還原反應(yīng)：MnO4-→

Mn2＋氧化反應(yīng)：SO32-→

SO42-

(3)配平：使半反應(yīng)兩邊的原子數(shù)和電荷數(shù)相等MnO4-

＋8H＋+5e=

Mn2＋

＋4H2OSO32-

＋H2O

=

SO42-

＋2H＋+2e24§8.1電化學(xué)概論/三、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理2.配平的具體步驟：（1）寫出離子方程式：MnO4-＋SO324（4）使兩個(gè)半反應(yīng)得失電子數(shù)為其最小公倍數(shù)，合并成一個(gè)配平的離子反應(yīng)式：×2)MnO4-

＋8H＋+5e=

Mn2＋

＋4H2O+×5)SO32-

＋H2O

=

SO42-

＋2H＋+2e2MnO4-＋5SO32-＋6H＋=2Mn2＋＋5SO42-＋3H2O§8.1電化學(xué)概論/三、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理（4）使兩個(gè)半反應(yīng)得失電子數(shù)為其最小公倍數(shù)，合并成一個(gè)配平25結(jié)論：1借助電化學(xué)裝置可以實(shí)現(xiàn)電能與化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化2電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理

①正負(fù)離子定向遷移；

②界面上分別發(fā)生氧化還原反應(yīng)，電荷轉(zhuǎn)移；結(jié)果實(shí)現(xiàn)了化學(xué)能和電能之間的轉(zhuǎn)換。26§8.1電化學(xué)概論/三、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理結(jié)論：1借助電化學(xué)裝置可以實(shí)現(xiàn)電能與化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化26§82627

圖10.1銅電解精練過程示意圖

1.陽極，2.陰極，3.導(dǎo)電桿，4.CuSO4及H2SO4的水溶液§8.1電化學(xué)概論/四、工業(yè)生產(chǎn)電解銅實(shí)例27圖27§8.1電化學(xué)概論/四、工業(yè)生產(chǎn)電解銅實(shí)例28（1）陽極反應(yīng)陽極上進(jìn)行的是銅和一些雜質(zhì)的氧化反應(yīng)。式中M`為

比Cu更負(fù)電性的元素。這些元素在銅中的含量低，其電極電位更負(fù)，因此

，同時(shí)銅也不斷地溶解到電解液中。水和硫酸根離子的氧化電位比銅正得多，其反應(yīng)不可能進(jìn)行。金、銀和鉑族金屬的電位更正，不能被氧化進(jìn)入電解液，最后進(jìn)入陽極泥中。Fe、Ni、Pb、As、Sb等將優(yōu)先溶解進(jìn)入電解液§8.1電化學(xué)概論/四、工業(yè)生產(chǎn)電解銅實(shí)例28（1）2829（2）陰極反應(yīng)陰極上進(jìn)行的是銅的還原反應(yīng)。

氫的標(biāo)準(zhǔn)電極電位比銅負(fù)，且在銅陰極上的超電位，使氫的電極電位更負(fù)，所以在正常電解條件下不會(huì)析出氫。電極電位比銅的元素，也不能在陰極上析出?！?.1電化學(xué)概論/四、工業(yè)生產(chǎn)電解銅實(shí)例負(fù)29（2）陰極反應(yīng)§8.1電化學(xué)概論/四、工業(yè)生產(chǎn)電29電化學(xué)基礎(chǔ)原電池與電解池的原理課件3031同極間距：9.5-10.4cm陰極表面電解液流速：0.12m3/(m2h)槽溫：40-46℃電流密度：190-240.320-340A/m2電流效率：86-93%槽電壓：1.9-2.0V槽電流：14-36KA每噸銅直流電耗：1900-2000kwh31同極間距：9.5-10.4cm3132§8.2可逆電池一、可逆電池的必要條件二、可逆電極的種類四、電池表達(dá)式三、電動(dòng)勢(shì)的測定五、電池表達(dá)式與電池反應(yīng)的“互譯”32§8.2可逆電池一、可逆電池的必要條件二、可逆電極3233一、可逆電池的必要條件1.可逆電池充放電時(shí)的反應(yīng)必須互為逆反應(yīng)──物質(zhì)的轉(zhuǎn)變可逆;2.可逆電池中所通過的電流必須為無限小──能量的轉(zhuǎn)變可逆?？赡骐姵乇仨毻瑫r(shí)滿足上述兩個(gè)條件。見下列兩例將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置稱為原電池，若此轉(zhuǎn)化是以熱力學(xué)可逆方式進(jìn)行的，則稱為“可逆電池”。在可逆電池中(ΔrGm)T,p=Wr’=-nFE其中E:電池兩電極間的電勢(shì)差，在可逆條件下，達(dá)最大值，稱為電池的電動(dòng)勢(shì)。§8.2可逆電池/一、可逆電池的必要條件33一、可逆電池的必要條件1.可逆電池充放電時(shí)的反應(yīng)必須互3334Cu極電勢(shì)高為正Cu極Cu2++2eCuZn極Zn2eZn2+Cu2++ZnCu+Zn2+充電：加外加電壓V>E放電：E>VCu2eCu2+Zn2++2eZnZn2++CuZn+Cu2+電池ⅠZnCuZnSO4CuSO4AVZnCuZnSO4CuSO4AV§8.2可逆電池/一、可逆電池的必要條件34Cu極電勢(shì)高為正Cu2++ZnCu+Zn2+充電3435放電：E>V充電：V>ECu極:2H++2eH2

Zn極:Zn2eZn2+Cu2eCu2+2H++2eH22H++ZnH2+Zn2+2H++CuH2+Cu2+電池ⅡCuZnH2SO4AVCuZnH2SO4AV顯然電池Ⅱ不是可逆電池§8.2可逆電池/一、可逆電池的必要條件35放電：E>V充電：V>ECu極:2H++2eH23536(ΔrGm)T,p=Wr’=QE=-nFE如：Cu2++ZnCu+Zn2+

n=2,E=1.1V,(ΔrGm)T,p=-212.3

kJ·mol-1當(dāng)電池可逆放電時(shí)：V=E，Wr’=-212.3

kJ當(dāng)電池同時(shí)滿足上述兩個(gè)條件時(shí)當(dāng)電池不可逆放電時(shí)：V<E，即W’<212.3

kJ當(dāng)電池不可逆充電時(shí)：V>E，即W’<-212.3

kJ|W’|>|Wr’|所以(ΔrGm)T,p=-nFE>nFV§8.2可逆電池/一、可逆電池的必要條件36(ΔrGm)T,p=Wr’=QE=-nFE當(dāng)電36A.自由電子作定向移動(dòng)而導(dǎo)電B.導(dǎo)電過程中導(dǎo)體本身不發(fā)生變化C.溫度升高，電阻也升高D.導(dǎo)電總量全部由電子承擔(dān)又稱電子導(dǎo)體，如金屬、石墨等。1.第一類導(dǎo)體導(dǎo)電體的類型37§8.2可逆電池/二、可逆電極的種類A.自由電子作定向移動(dòng)而導(dǎo)電B.導(dǎo)電過程中導(dǎo)體本身不發(fā)生變化37A.正、負(fù)離子作反向移動(dòng)而導(dǎo)電B.導(dǎo)電過程中有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生C.溫度升高，電阻下降D.導(dǎo)電總量分別由正、負(fù)離子分擔(dān)⒉第二類導(dǎo)體又稱離子導(dǎo)體，如電解質(zhì)溶液、熔融電解質(zhì)等。*固體電解質(zhì)，如 等，也屬于離子導(dǎo)體，但它導(dǎo)電的機(jī)理比較復(fù)雜，導(dǎo)電能力不高，本章以討論電解質(zhì)水溶液為主。38§8.2可逆電池/二、可逆電極的種類A.正、負(fù)離子作反向移動(dòng)而導(dǎo)電B.導(dǎo)電過程中有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生C38電極類型

1.金屬-金屬離子電極：Zn|Zn2+(c)

電極反應(yīng)Zn2++2e→Zn2.金屬-金屬難溶鹽-陰離子電極：

Ag，AgCl(s)|Cl-(c)

電極反應(yīng)AgCl+e→Ag+Cl-3.雙離子電對(duì)電極（氧化還原電極）：

Pt|Fe2+(c1)，F(xiàn)e3+(c2)

電極反應(yīng)Fe3++e→Fe2+

4.氣體電極：Pt，Cl2(p)|Cl-(c)

電極反應(yīng)Cl2+2e→2Cl-39§8.2可逆電池/二、可逆電極的種類電極類型39§8.2可逆電池/二、可逆電極的種類3940第一類電極金屬-金屬離子電極：CuCuSO4Na-Hg|Na+Na++e=Na

(a)

Cd-Hg|Cd2+Cd2++2e=Cd(a)

電極電極反應(yīng)M|MZ+MZ++ze=M

Cu|Cu2+Cu2++2e=Cu

金屬汞齊-金屬離子電極：(a=1)(a1)Cd-Hg齊CdSO4Pt§8.2可逆電池/二、可逆電極的種類40第一類電極CuNa-Hg|Na+Na++4041鉑-非金屬-非金屬離子電極(氣體電極)：(Pt)H2|H+2H++2e=H2

(Pt)H2|OH－

2H2O+2e=H2+2OH－(Pt)O2|H2O,H+O2+4H++4e=2H2O(Pt)O2|OH－

O2+2H2O+4e=4OH－(Pt)Cl2|Cl－

Cl2+2e=2Cl－H2

鉑§8.2可逆電池/二、可逆電極的種類41鉑-非金屬-非金屬離子電極(氣體電極)：(Pt)H2|H4142微溶鹽電極：Ag-AgCl|Cl－

微溶氧化物電極Hg-HgO|OH－

電極反應(yīng)：AgCl+e=Ag+Cl－第二類電極

金屬-微溶鹽-微溶鹽的負(fù)離子電極電極反應(yīng)：HgO+H2O+2e=Hg+2OH－AgCl=Ag++Cl－

+)Ag++e=Ag

HgO+H2O=Hg2++2OH－+)Hg2++2e=Hg(l)HgHgONaOHPtAg-AgClAg絲HCl§8.2可逆電池/二、可逆電極的種類42微溶鹽電極：Ag-AgCl|Cl－4243１、許多負(fù)離子沒有對(duì)應(yīng)的第一類電極，但可制成第二類電極。如SO42－,C2O42－

Hg-Hg2SO4|SO42－,第二類電極的應(yīng)用意義：２、OH－,Cl－雖有對(duì)應(yīng)的第一類電極，但也常制成第二類電極，因?yàn)橹苽淙菀?，使用方便。?.2可逆電池/二、可逆電極的種類43１、許多負(fù)離子沒有對(duì)應(yīng)的第一類電極，但可制成第二類電極。4344第三類電極：氧化還原電極

電極電極反應(yīng)Pt|Fe3+,Fe2+：Fe3++e=Fe2+Pt|QH2,Q：Q+2e+2H+=QH2§8.2可逆電池/二、可逆電極的種類44第三類電極：氧化還原電極電極44電池電動(dòng)勢(shì)1.定義電池電動(dòng)勢(shì)是電池正負(fù)極之間的瞬時(shí)電勢(shì)差。（在接近零電流下所測定的電勢(shì)差）

2.表示電池電動(dòng)勢(shì)E＝E+-E-E+─某時(shí)刻正極的電勢(shì)，

E-─某時(shí)刻負(fù)極的電勢(shì)。思考：為什么手電筒電光愈用愈暗？因?yàn)槠潆姵仉妱?dòng)勢(shì)愈用愈低。45§8.2可逆電池/三、電動(dòng)勢(shì)的測定電池電動(dòng)勢(shì)思考：為什么手電筒電光愈用愈暗？因?yàn)槠潆姵仉妱?dòng)勢(shì)愈4546§8.2可逆電池/四、電池表達(dá)式

原電池的符號(hào)表示及書寫要求（1）負(fù)極寫在左邊，正極寫在右邊；（2）正負(fù)極之間用鹽橋“‖”相接；（3）電極固體標(biāo)志用一豎線“│”表示；（4）同相之不同物質(zhì)間用“，”間隔；（5）若為離子時(shí)應(yīng)注明其活度（濃度亦可）；（6）若電對(duì)不含金屬導(dǎo)體，則需加一惰性導(dǎo)體；（7）純氣體、液體或固體與惰性電極名稱之間以“，”間隔，并應(yīng)注明其狀態(tài)。46§8.2可逆電池/四、電池表達(dá)式原電池的符號(hào)表示及4647（8）各化學(xué)式和符號(hào)的排列順序要真實(shí)反映電池中各物質(zhì)接觸次序；（9）化學(xué)式表示物質(zhì)，并注明物態(tài)，氣體要注明壓力，溶液要注明濃度；ZnCuZnSO4CuSO4Zn(s)|ZnSO4(m1)||CuSO4(m2)|Cu(s)－＋§8.2可逆電池/四、電池表達(dá)式47（8）各化學(xué)式和符號(hào)的排列順序要真實(shí)反映電池中各物質(zhì)接觸4748例如Cd(12.5%汞齊)|CdSO4(飽和)|Hg2SO4(s)-Hg(l)+–Cd-Hg齊CdSO4飽和溶液HgHg+Hg2SO4(Pt)H2(g,py)|HCl(m1)||CuSO4(m2)|Cu(s)規(guī)則：1.E=+

-=右

左

2.E>0表示電池可真實(shí)存在;E<0該電池表達(dá)式并不真實(shí)代表電池，真實(shí)情況相反。PtCuHClCuSO4H248例如Cd(12.5%汞齊)|CdSO4(飽和)|Hg2S4849由電池表達(dá)式寫出電池反應(yīng)

負(fù)極|電解質(zhì)溶液1||電解質(zhì)溶液2|正極左為負(fù)極即陽極氧化反應(yīng)右為正極即陰極還原反應(yīng)+)電池反應(yīng)§8.2可逆電池/五、電池表達(dá)式與電池反應(yīng)的“互譯”49由電池表達(dá)式寫出電池反應(yīng)+)4950例1.H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)H2(g)+Hg2SO4(s)=2Hg(l)+H2SO4(m)(Pt)H2(g)|H2SO4(m)|Hg2SO4(s)-Hg(l)()H2(g)2e=2H+(+)Hg2SO4(s)+2e=2Hg(l)+SO4-2

例2(Pt)H2(g)|NaOH(m)|O2(g)(Pt)()H22e+2OH－=2H2O(+)1/2O2+H2O+2e=2OH－

§8.2可逆電池/五、電池表達(dá)式與電池反應(yīng)的“互譯”50例1.H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)H25051有時(shí)并不直觀，一般抓住三個(gè)環(huán)節(jié)1)確定電極（前述三類電極）；2)確定電解質(zhì)溶液，特別是電池反應(yīng)式中沒有離子出現(xiàn)的反應(yīng)；3)復(fù)核（十分重要，以免出錯(cuò)）2.由電池反應(yīng)設(shè)計(jì)電池§8.2可逆電池/五、電池表達(dá)式與電池反應(yīng)的“互譯”51有時(shí)并不直觀，一般抓住三個(gè)環(huán)節(jié)2.由電池反應(yīng)設(shè)計(jì)電池§5152例1、Zn(s)+Cd2+=Zn2++Cd(s)設(shè)計(jì):Zn(s)|Zn2+||Cd2+|Cd(s)復(fù)核:(–)Zn(s)–2e=Zn2+

(+)Cd2++2e=Cd(s)Zn(s)+Cd2+=Zn2++Cd(s)電極電解質(zhì)§8.2可逆電池/五、電池表達(dá)式與電池反應(yīng)的“互譯”52例1、Zn(s)+Cd2+=Zn2++Cd5253電極直觀：金屬氧化物電極，其中Pb-PbO為負(fù)極，因?yàn)榉磻?yīng)中Pb氧化為PbO。Pb(s)+HgO(s)=PbO(s)+Hg(l)例2、Pb(s)+HgO(s)=PbO(s)+Hg(l)設(shè)計(jì):Pb(s)-PbO(s)|OH－|HgO(s)-Hg(l)復(fù)核：(–)Pb(s)+2OH－–2e=PbO(s)+H2O(l)(+)HgO(s)+H2O(l)+2e=Hg(l)+2OH－

電極氧化物電極對(duì)OH－可逆，所以電解質(zhì)為OH－§8.2可逆電池/五、電池表達(dá)式與電池反應(yīng)的“互譯”53電極直觀：金屬氧化物電極，其中Pb-PbO為負(fù)極，因?yàn)榉?354反應(yīng)式中有離子，電解質(zhì)溶液易確定，但沒有氧化還原變化，電極選擇不直觀，從反應(yīng)式看出，兩電極必須相同。對(duì)H+，OH－可逆的電極有氫電極，氧化物電極。2H++2OH－=2H2O(l)例3、H++OH－=H2O(l)設(shè)計(jì):(Pt)H2(g)|OH－||H+|H2(g)(Pt)復(fù)核：(–)H2(g)+2OH－

2e=2H2O(l)(+)2H++2e=H2(g)

§8.2可逆電池/五、電池表達(dá)式與電池反應(yīng)的“互譯”54反應(yīng)式中有離子，電解質(zhì)溶液易確定，但沒有氧化還原變化，電5455電極明顯，氫、氧氣體電極對(duì)H+，OH－均可逆設(shè)計(jì):(Pt)H2(g)|H＋|O2(g)(Pt)

或(Pt)H2(g)|H＋||OH－

|O2(g)(Pt)H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)例4、H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)復(fù)核：(–)H2(g)2e=2H＋

(+)1/2O2(g)+2H＋+2e=H2O(l)H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)復(fù)核：(–)H2(g)2e=2H＋

(+)1/2O2(g)+H2O(l)+2e=2OH－

目錄進(jìn)度如何§8.2可逆電池/四、電池表達(dá)式與電池反應(yīng)的“互譯”55電極明顯，氫、氧氣體電極對(duì)H+，OH－均可逆H2(g)+5556§8.3

可逆電池?zé)崃W(xué)一、電動(dòng)勢(shì)與濃度的關(guān)系──能斯特方程二、電動(dòng)勢(shì)與電池反應(yīng)熱力學(xué)三、離子的熱力學(xué)函數(shù)56§8.3可逆電池?zé)崃W(xué)一、電動(dòng)勢(shì)與濃度的關(guān)系──5657一、電動(dòng)勢(shì)與濃度的關(guān)系──能斯特方程基本關(guān)系式dG=

SdT+Vdp

+

Wr’(rGm)T,p=Wr’=zFE由VantHoff等溫方程

rGm=rGmy+RTlnQa

zFE=zFEy+RTlnQa

E=Ey

(RT/zF)lnQa

──能斯特方程其中：z：電極反應(yīng)中得失電子數(shù)F：F=Le=96485C.mol-1,法拉第常數(shù)

Ey：標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)

Qa：活度商57一、電動(dòng)勢(shì)與濃度的關(guān)系──能斯特方程基本關(guān)系式dG5758標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算和測定Ey的物理意義：參與電池反應(yīng)的各物質(zhì)的活度均為1時(shí)的電池電動(dòng)勢(shì)計(jì)算方法：熱力學(xué)計(jì)算方法

fGmyrGmy

Ey

或KyrGmy

Ey1.直接測定：某些電池可直接測定例如Pb(s)-PbO(s)|OH－|HgO(s)-Hg(l)

電池反應(yīng):Pb(s)+HgO(s)=PbO(s)+Hg(l)

參與電池反應(yīng)的物質(zhì)均以純態(tài)出現(xiàn)，其活度均為1，所以E=Ey,只要測定電動(dòng)勢(shì)E即可。58標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算和測定Ey的物理意義：參與電池反應(yīng)的各物5859例如：(Pt)H2(g,py)|HBr(m)|AgBr-Ag(s)若25℃時(shí)，已測定得上述電池的E和m如下，求Ey

解：電池反應(yīng)：1/2H2(g)+AgBr(s)=HBr(m)+Ag(s)其NernstEq：2.外推法：通常情況下采用此法59例如：(Pt)H2(g,py)|HBr(m)|AgB5960根據(jù)德拜極限公式ln

m1/2，當(dāng)m1/2

0，1測不同m時(shí)E,以則對(duì)m1/2作圖然后直線外推到m1/2=0，截距即為Ey60根據(jù)德拜極限公式lnm1/2，當(dāng)m1/6061E+0.05134㏑{m}m1/2截距Ey=0.0714V61E+0.05134㏑{m}m1/2截距6162當(dāng)I<0.01molkg-1的稀溶液情況下，也可由Debye極限公式求出，然后求出Ey:選擇當(dāng)m=mHBr=1.26210-4molkg-1

I=?mizi=m

=1.26210-4molkg-1

<0.01molkg-1兩種方法所得結(jié)果相同。也可采用計(jì)算方法：62當(dāng)I<0.01molkg-1的稀溶液情況下，也可由D6263二、電動(dòng)勢(shì)與電池反應(yīng)熱力學(xué)(

ΔrGm)T,p

=

nFEorΔrGmy=

zFEy電池的溫度系數(shù)的符號(hào)決定吸，放熱。63二、電動(dòng)勢(shì)與電池反應(yīng)熱力學(xué)(ΔrGm)T,p=6364例1300K、py,一反應(yīng)在可逆電池中進(jìn)行，能作出最大電功200kJ，同時(shí)放熱6kJ，求G,S,H,U解：Wr’=200kJ

Qr=6kJ

G=Wr’=200kJ

S=Qr/T=20J·K-1

H=U=G+TS=206kJ或U=QrWr’=206kJrHm=rGm+TrSm=注意：Qr=QprHm

（因?yàn)橛须姽Γ?4例1300K、py,一反應(yīng)在可逆電池中進(jìn)行，能6465解：H=Qp=60kJQr=6kJ

S=Qr/T=20J·K-1

G=HTS=66kJ=

Wr’

Wr’=66kJ

U=QrWr’=60kJ例2300K、py,一反應(yīng)在一般容器中進(jìn)行，放熱60kJ，若在可逆電池中進(jìn)行，吸熱6kJ，求能作出最大電功多少？S,

H,U？65解：H=Qp=60kJ例2300K、py,6566三、離子的熱力學(xué)函數(shù)規(guī)定：在任何溫度下，

H+

的fGmy，fHmy

，Smy均為零由于溶液為電中性，正負(fù)離子同時(shí)存在在同一溶液中，故：

1/2H2(g)+1/2Cl2(g)=H++Cl-rGmy=fGmy

(Cl-)rHmy=fHmy

(Cl-)rSmy=Smy

(Cl-)+Smy

(H+)

1/2Smy

(H2)1/2Smy

(Cl2)

Smy

(Cl-)=rSmy+1/2Smy

(H2)+1/2Smy

(Cl2)66三、離子的熱力學(xué)函數(shù)規(guī)定：在任何溫度下，6667例如：

Na(s)+1/2Cl2(g)=Na++Cl－

fGmy

(Na+)=rGmy

fGmy

(Cl－)

fHmy

(Na+)=rHmy

fHmy

(Cl－)

Smy

(Na+)=

rSmy+Smy

(Na)+1/2Smy

(Cl2)

Smy

(Cl)有了Cl－數(shù)據(jù)，又可推測其它正離子的數(shù)據(jù)，其余類推。目錄進(jìn)度如何67例如：有了Cl－數(shù)據(jù)，又可推測其它正離子的數(shù)據(jù)，其余類推6768§8.4電極電勢(shì)

一、電池電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生機(jī)理二、電極電勢(shì)

1.標(biāo)準(zhǔn)氫電極2.任意電極的電極電勢(shì)數(shù)值和符號(hào)3.電極電勢(shì)的Nernst公式4.參比電極68§8.4電極電勢(shì)一、電池電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生機(jī)理二、電6869一、電池電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生機(jī)理：

負(fù)極|溶液1|溶液2|正極如：Zn|ZnSO4|CuSO4|Cu界面電勢(shì)差Δφ－Δφl

Δφ+CuZnZnSO4CuSO469一、電池電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生機(jī)理：69701電極|溶液界面電勢(shì)差Δφ(以金屬電極為例)：①Zn2＋進(jìn)入溶液，在電極表面留下負(fù)電荷；②當(dāng)μ(Zn)＝μ(Zn2+)后，電極表面負(fù)電荷不再增加，ZnZn2＋,和Zn2＋Zn達(dá)動(dòng)態(tài)平衡；③正離子受到電極表面負(fù)電荷的吸引，排列在電極表面附近；④部分正離子由于熱運(yùn)動(dòng)而分散在電極表面附近。①雙電層形成原因：兩相化學(xué)勢(shì)不等,如μ(Zn)>

μ(Zn2+)701電極|溶液界面電勢(shì)差Δφ(以金屬電極為例)：①Z7071+-----------++++++++++d

：緊密層厚度10-10m：分散層厚度10-1010-8m

與溶液的濃度有關(guān)，濃度越大，越小Ml12dΔφ

②雙電層的結(jié)構(gòu)M：電極電勢(shì)

l：本體溶液電勢(shì)Δφ：界面電勢(shì)差。與電極的種類，溫度，離子濃度有關(guān)。

Δφ=|M-

l

|=1+271+-++++++++++d：緊密層厚度10-10m7172①液接電勢(shì)差Δφl形成的原因：離子遷移速率不同稀HCl|濃HCl

－－－+++H+Cl-當(dāng)界面兩側(cè)荷電后，由于靜電作用，使擴(kuò)散快的離子減速，而使擴(kuò)散慢的離子加速，最后達(dá)平衡狀態(tài)，兩種離子以等速通過界面，界面兩側(cè)荷電量不變，形成液接電勢(shì)差。AgNO3|HNO32液接電勢(shì)差Δφl

+++H+Ag+－－－H+Cl-H+Ag+72①液接電勢(shì)差Δφl形成的原因：離子遷移速率不同稀HCl|7273

液接電勢(shì)差的存在使電池可逆性遭到破壞，另外液接電勢(shì)差目前既難于測量，又不便于計(jì)算，因此，人們盡可能消除液接電勢(shì)差。通常采用“鹽橋”。②液接電勢(shì)差的消除③“鹽橋”中電解質(zhì)的采用原則：ⅰ正負(fù)離子遷移速率很接近，如KCl,NH4NO3

保證液接電勢(shì)差非常小，且兩端兩個(gè)液接電勢(shì)差符號(hào)相反，可抵消；ⅱ鹽橋物質(zhì)不能與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)。73液接電勢(shì)差的存在使電池可逆性遭到破壞，另外液接7374負(fù)極(Zn)|溶液(ZnSO4)|溶液(CuSO4)|正極(Cu)Δφ–Δφl

Δφ+

E=Δφ++

Δφl

+Δφ–(采用鹽橋)=Δφ++

Δφ－=(Cu–

硫酸銅)+(硫酸鋅–Zn)=Cu–Zn=+–－3.電池電動(dòng)勢(shì)E注意：電極電勢(shì)的絕對(duì)值無法測定，但上式給人們啟示：可測定電極電勢(shì)的相對(duì)值，解決電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算。|74負(fù)極(Zn)|溶液(ZnSO4)|溶液(CuS7475二、電極電勢(shì)

1.標(biāo)準(zhǔn)氫電極

H2a(H+)=1鉑黑規(guī)定：任意溫度下y

(H2/H+)=0電極：(Pt)H2(g,

py)|H+(a=1)電極反應(yīng)：H+(a=1)+e=1/2H2(g,

py)75二、電極電勢(shì)1.標(biāo)準(zhǔn)氫電極H2a(H+)=75標(biāo)準(zhǔn)氫電極的組成（1）海綿狀鉑黑作電極導(dǎo)體；（2）H2壓力維持100kPa；（3）H+活度為1（1.184mol·L-1）；（4）EθH+/

H2

=0.0000V76標(biāo)準(zhǔn)氫電極的組成（1）海綿狀鉑黑作電極導(dǎo)體；7676771953年(InternationalUnitsofPureandAppliedChemistry)統(tǒng)一規(guī)定：電池(Pt)H2(g,py)|H+(a=1)||

待定電極的電動(dòng)勢(shì)E即為

待定電極的電極電勢(shì)2.任意電極的電極電勢(shì)數(shù)值和符號(hào)如:(Pt)H2(g,py)|H+(a=1)||Cu2+|Cu(s)

E=0.342V

(Cu)=0.342V(Pt)H2(g,py)|H+(a=1)||Zn2+|Zn(s)

E=–0.792V

(Zn)=–0.792V

PtCuHClCuSO4H2測定E771953年(InternationalUnitso7778

電池(Pt)H2(g,py)|H+(a=1)||MZ+(a)|Mφy:電極反應(yīng)中各物質(zhì)的活度均為1時(shí)電極電勢(shì)，稱為標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)。

φy’:條件電勢(shì)。3.電極電勢(shì)的Nernst公式78電池(Pt)H2(g,py)|H+(a=7879

標(biāo)準(zhǔn)氫電極的制備和使用均不方便，所以實(shí)際測量時(shí)采用一些易制備，電勢(shì)穩(wěn)定，使用方便的參比電極。如：(25℃)Hg-Hg2Cl2|Cl－(飽和)=0.2444VAg-AgCl|Cl－

y=0.2224VHg-HgO|OH－

y=0.0986VHg-Hg2SO4|SO42-

y=0.615V4.參比電極

HgHg+Hg2Cl2飽和KCl素瓷79標(biāo)準(zhǔn)氫電極的制備和使用均不方便，所以實(shí)際測量時(shí)采用7980§8.1電化學(xué)概論§8.4電極電勢(shì)

§8.2可逆電池§8.3可逆電池?zé)崃W(xué)第8章電化學(xué)基礎(chǔ)1§8.1電化學(xué)概論§8.4電極電勢(shì)§8.28081§8.1電化學(xué)概論一、電化學(xué)基本概念二、原電池與電解池的關(guān)系四、工業(yè)生產(chǎn)電解銅實(shí)例三、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理2§8.1電化學(xué)概論一、電化學(xué)基本概念二、原電池與電解813、電池分類簡表1、原電池(primarycell)：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

2、電解池（electrolyticcell）：將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。電池｛單液電池

{原電池電解池｛液態(tài)電池

固態(tài)電池

濃差電池

化學(xué)電池

雙液電池

電解質(zhì)濃差電池

電極濃差電池

｛｛一次電池

二次電池

燃料電池

電池分類§8.1電化學(xué)概論/一

、電化學(xué)基本概念一

、電化學(xué)基本概念3、電池分類簡表1、原電池(primarycell)：82

原電池裝置與原理1.定義

原電池是利用氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電流的裝置。2.原電池的構(gòu)成

⑴電勢(shì)不同的兩個(gè)電極；

⑵鹽橋；

⑶外電路（檢流計(jì)）。83§8.1電化學(xué)概論/一

、電化學(xué)基本概念3.電子由Zn極流向Cu極。4.Zn極電勢(shì)低，為負(fù)極；Cu極電勢(shì)高，為正極。e→原電池裝置與原理1.定義4§8.1電化學(xué)概論/一833.特征正極：氧化劑(Cu2+)被還原，半電池反應(yīng)為：

Cu2++2e→Cu負(fù)極：還原劑(Zn)被氧化，半電池反應(yīng)為：Zn→Zn2++2e

電池反應(yīng)為：Cu2++Zn→Cu+Zn2+84§8.1電化學(xué)概論/一、電化學(xué)基本概念3.特征5§8.1電化學(xué)概論/一、電化學(xué)基本概念841.電解借助電能使不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原化學(xué)反應(yīng)得以進(jìn)行的過程。2.電解池電解的裝置稱為電解池(或電解槽)。85§8.1電化學(xué)概論/一、電化學(xué)基本概念電解池裝置與原理電解裝置？1.電解6§8.1電化學(xué)概論/一、電化學(xué)基本概念電解8586§8.1電化學(xué)概論/一、電化學(xué)基本概念3.陰極與外電源負(fù)極相連接的電極稱為陰極。電解池中正離子移向陰極，在陰極上得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。4.陽極與外電源正極相連接的電極稱為陽極。電解池中負(fù)離子移向陽極，在陽極上給出電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。離子在相應(yīng)電極上得失電子的過程均稱放電。7§8.1電化學(xué)概論/一、電化學(xué)基本概念3.陰極與外8687化學(xué)能電能原電池G<0電解池G>0G=–212kJmol-1ZnSO4CuSO4ZnCu+–負(fù)載多孔隔膜電極：一般都由金屬制成,屬于電子導(dǎo)體(第一類導(dǎo)體)H2O(l)H2(g)+?O2(g)G=237.2kJmol-1NaOHFe陰Ni

陽AV→O2H2←石棉隔膜電極電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液：離子導(dǎo)體(第二類導(dǎo)體)?！?.1電化學(xué)概論/二、原電池與電解池的關(guān)系8化學(xué)能8788電解質(zhì)溶液負(fù)載電阻正極負(fù)極ZnZnSO4溶液陽極CuCuSO4溶液陰極（a)丹尼爾電池離子遷移方向陰離子遷向陽極陽離子遷向陰極-+電源（b）電解池+陽極-陰極§8.1電化學(xué)概論/二、原電池與電解池的關(guān)系9電解質(zhì)溶液負(fù)載電阻正負(fù)ZnZnSO4溶液CuCuSO4溶液881．原電池：Daniel電池——銅鋅電池結(jié)構(gòu)

(-)Zn︱Zn2+(1mol/L)‖Cu2+(1mol/L)︱Cu(+)電極反應(yīng)

（-）Zn極Zn–2eZn2+

（氧化反應(yīng)）（+）Cu極Cu2++2eCu（還原反應(yīng)）電池反應(yīng)

Zn+Cu2+Zn2++Cu（氧化還原反應(yīng)）

Cu2+/Cu=0.337V§8.1電化學(xué)概論/二、原電池與電解池的關(guān)系1．原電池：Daniel電池——銅鋅電池結(jié)構(gòu)電極反應(yīng)89鹽橋的組成和特點(diǎn)：

高濃度電解質(zhì)溶液，正負(fù)離子遷移速度差小。鹽橋的作用：1）防止兩種電解質(zhì)溶液混和，消除液接電位，確保準(zhǔn)確測定。2）提供離子遷移通道?！?.1電化學(xué)概論/二、原電池與電解池的關(guān)系鹽橋的組成和特點(diǎn)：鹽橋的作用：§8.1電化學(xué)概論/二90原電池與電解池對(duì)比溶液中的陽離子向負(fù)極遷移，從負(fù)極上取得電子而發(fā)生還原反應(yīng)溶液中的陰離子向正極遷移，從正極上失去電子而發(fā)生氧化反應(yīng)電極反應(yīng)凡是進(jìn)行氧化反應(yīng)的電極稱為陽極電位低的電極稱為負(fù)極凡是進(jìn)行還原反應(yīng)的電極稱為陰極電位高的電極稱為正極在電解池中正極為陽極，負(fù)極為陰極；在原電池中則相反原電池與電解池對(duì)比溶液中的陽離子向負(fù)極遷移，從負(fù)極上取得電子91電勢(shì)低的電極稱為負(fù)極，電子從負(fù)極流向正極。負(fù)極：電勢(shì)高的電極稱為正極，電流從正極流向負(fù)極。正極：92發(fā)生還原作用的電極稱為陰極。陰極：發(fā)生氧化作用的電極稱為陽極。陽極：§8.1電化學(xué)概論/二、原電池與電解池的關(guān)系電勢(shì)低的電極稱為負(fù)極，電子從負(fù)極流向正極。負(fù)極：電勢(shì)高的電極9293氧化Ox（氧化態(tài)）＋neRed（還原態(tài)）還原負(fù)極，陽極，氧化反應(yīng)，Red→Ox+ze

原電池正極，陰極，還原反應(yīng)，Ox+ze→Red

正極，陽極，氧化反應(yīng)，Red→Ox+ze

電解池負(fù)極，陰極，還原反應(yīng)，Ox+ze→Red

§8.1電化學(xué)概論/二、原電池與電解池的關(guān)系14氧化Ox（氧化態(tài)）＋neRed（還原態(tài)）還原負(fù)極，陽極9394結(jié)論：正還陰

正氧陽§8.1電化學(xué)概論/二、原電池與電解池的關(guān)系陽極（氧化反應(yīng)）電極命名法：正極（電勢(shì)高）負(fù)極（電勢(shì)低）陰極（還原反應(yīng)）原電池電解池陽極（氧化反應(yīng)）陰極（還原反應(yīng)）負(fù)氧陽負(fù)還陰（）（）（）（）（）（）（）（）15結(jié)論：正還陰正氧陽§8.1電化學(xué)概論/二、原電94在Cl2電極上，發(fā)生，還原反應(yīng)，Cl2

奪取電極上的電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極電勢(shì)升高。兩電極間產(chǎn)生電極差。

發(fā)生自發(fā)反應(yīng)，，原電池自由能下降，轉(zhuǎn)化為對(duì)外所作的電功，若電池反應(yīng)是可逆的，。95§8.1電化學(xué)概論/三、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理原電池總結(jié)果：原電池裝置：1、構(gòu)成：2、導(dǎo)電機(jī)理：

(1)界面上自發(fā)反應(yīng)：（2）在溶液中：離子遷移產(chǎn)生電流。在H2電極上，發(fā)生，氧化反應(yīng)，H+進(jìn)入溶液，電子流在電極上，電極電勢(shì)降低，為負(fù)極?！鱃<0-△G=W=QE三、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理在Cl2電極上，發(fā)生95原電池H2-2e→2H+發(fā)生氧化作用，是陽極。電流由Cl2極流向H2極,H2極電勢(shì)低，是

。負(fù)極：Cl2

+2e→2Cl-發(fā)生還原作用，是陰極。電子由H2極流向Cl2極，Cl2極電勢(shì)高，是

。正極：96§8.1電化學(xué)概論/三、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理原電池H2-2e→2H+發(fā)生氧化作用，是陽極。電流由Cl2極96（3）電極間外電路：金屬導(dǎo)體靠電子遷移導(dǎo)電，構(gòu)成整個(gè)回路中連續(xù)的電流。

外電源消耗了電功，導(dǎo)致了電池內(nèi)發(fā)生了非自發(fā)的反應(yīng)，使系統(tǒng)的自由能升高。三、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理97§8.1電化學(xué)概論/三、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理電解池總結(jié)果：電解池裝置：1、構(gòu)成：2、導(dǎo)電機(jī)理：（1）溶液中，離子的定向移動(dòng)導(dǎo)致溶液中有電流通過；（2）電流在溶液與電極界面處連續(xù)。在負(fù)極：在正極：總的效果：

好像負(fù)極有電子進(jìn)入溶液，正極得到從溶液中跑出來的電子一樣，使電流在界面處連續(xù)。（3）電極間外電路：金屬導(dǎo)體靠電子遷移導(dǎo)電，外電源消耗了電97電解池與外電源正極相接，是正極。發(fā)生氧化反應(yīng)，是陽極。2Cl--2e→Cl2Cl2電極：與外電源負(fù)極相接，是負(fù)極。發(fā)生還原反應(yīng)，是陰極。2H++2e→H2H2電極：98§8.1電化學(xué)概論/三、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理電解池與外電源正極相接，是正極。發(fā)生氧化反應(yīng)，是陽極。2C9899電解池1電場力作用下：

H+向負(fù)極遷移

Cl-向正極遷移2HClH2+Cl22界面上：負(fù)極2H++2eH2正極2Cl-2eCl2結(jié)果：電源做功W’=–Q電量

V電壓;系統(tǒng)(G)T,p>0

若可逆進(jìn)行：(G)T,p=-Wr’=Q電量E3

電流在界面上連續(xù)，構(gòu)成回路§8.1電化學(xué)概論/三、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理20電解池2HClH2+Cl22界面上：結(jié)果：電991002接通外電路，由于電勢(shì)差，產(chǎn)生電流3進(jìn)入溶液的離子定向遷移，構(gòu)成回路結(jié)果：系統(tǒng)(G)T,p<0;電池做功W’=Q電量

V電壓;

若可逆進(jìn)行：-(G)T,p=Wr’=Q電量E原電池1界面上自發(fā)反應(yīng)：

負(fù)極:H2

2e2H+

正極:Cl2+2e

2Cl-H2(g)+Cl2(g)2HCl§8.1電化學(xué)概論/三、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理212接通外電路，由于電勢(shì)差，產(chǎn)生電流3進(jìn)入溶液的離子定100

氧化還原反應(yīng)1.定義元素的氧化值發(fā)生了變化的化學(xué)反應(yīng)。Sn2++Fe3+

→Sn4++Fe2+

2.特點(diǎn)（1）存在著氧化劑與還原劑；（2）存在著氧化態(tài)與還原態(tài)。氧化Ox（氧化態(tài)）＋neRed（還原態(tài)）還原101§8.1電化學(xué)概論/三、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理氧化還原反應(yīng)1.定義氧化Ox（氧化態(tài)）＋neRed（還原1013.氧化還原反應(yīng)方程式的配平離子-電子法1.配平原則：§8.1電化學(xué)概論/三、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理

①電荷守恒：反應(yīng)過程中氧化劑與還原劑得失電子數(shù)相等。

②質(zhì)量守恒：反應(yīng)前后各元素的原子總數(shù)相等。3.氧化還原反應(yīng)方程式的配平§8.1電化學(xué)概論/三、1022.配平的具體步驟：（1）寫出離子方程式：MnO4-＋SO32-

＋H＋→

Mn2＋＋SO42-

＋H2O

（2）將反應(yīng)拆分為氧化和還原兩個(gè)半反應(yīng)式：還原反應(yīng)：MnO4-→

Mn2＋氧化反應(yīng)：SO32-→

SO42-

(3)配平：使半反應(yīng)兩邊的原子數(shù)和電荷數(shù)相等MnO4-

＋8H＋+5e=

Mn2＋

＋4H2OSO32-

＋H2O

=

SO42-

＋2H＋+2e103§8.1電化學(xué)概論/三、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理2.配平的具體步驟：（1）寫出離子方程式：MnO4-＋SO3103（4）使兩個(gè)半反應(yīng)得失電子數(shù)為其最小公倍數(shù)，合并成一個(gè)配平的離子反應(yīng)式：×2)MnO4-

＋8H＋+5e=

Mn2＋

＋4H2O+×5)SO32-

＋H2O

=

SO42-

＋2H＋+2e2MnO4-＋5SO32-＋6H＋=2Mn2＋＋5SO42-＋3H2O§8.1電化學(xué)概論/三、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理（4）使兩個(gè)半反應(yīng)得失電子數(shù)為其最小公倍數(shù)，合并成一個(gè)配平104結(jié)論：1借助電化學(xué)裝置可以實(shí)現(xiàn)電能與化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化2電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理

①正負(fù)離子定向遷移；

②界面上分別發(fā)生氧化還原反應(yīng)，電荷轉(zhuǎn)移；結(jié)果實(shí)現(xiàn)了化學(xué)能和電能之間的轉(zhuǎn)換。105§8.1電化學(xué)概論/三、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理結(jié)論：1借助電化學(xué)裝置可以實(shí)現(xiàn)電能與化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化26§8105106

圖10.1銅電解精練過程示意圖

1.陽極，2.陰極，3.導(dǎo)電桿，4.CuSO4及H2SO4的水溶液§8.1電化學(xué)概論/四、工業(yè)生產(chǎn)電解銅實(shí)例27圖106§8.1電化學(xué)概論/四、工業(yè)生產(chǎn)電解銅實(shí)例107（1）陽極反應(yīng)陽極上進(jìn)行的是銅和一些雜質(zhì)的氧化反應(yīng)。式中M`為