《无机化学》课程授课教案（讲义）第十章 氧化还原反应

无机化学课程（96学时）（支撑毕业要求3学科素养、6综合育人和7学会反思）课程目标：课程目标1.在高中化学知识基础上，通过学习化学基础理论、基本知识，掌握化学反应的一般规律和基本化学计算方法，获得分析问题、解决问题的能力。【毕业要求3学科素养】课程目标2.以辩证唯物主义为指导，阐明无机化学的基本原理，揭示无机化学中的对立统一规律、主要矛盾与次要矛盾、量变引起质变等规律，引导学生树立正确的世界观、人生观、价值观。在教学过程中，充分调动学生学习的参与度和主动性，引导学生科学思维，培养学生积极的思辨能力。【毕业要求6综合育人1课程目标3.在学习实践中学生能够主动进行反思，并能在反思中改进学习方法、提高学习效果。逐渐完成从中学到大学在学习方式上的过渡，同时学生在听课、查阅参考书、自学等方面都有一个突跃。【毕业要求7学会反思】第10章氧化还原反应【学习目标与要求】1、学习目标（1）价值目标：能以辩证唯物主义为指导阐释热力学定律中的对立统一规律，主要矛盾和次要矛盾，树立正确的世界观、人生观和价值观。【课程目标2】（2）知识目标：通过基本理论的学习，掌握氧化还原反应、原电池、电极电势、电池电动势等基本概念，熟练氧化还原方程式的配平、掌握电极电势以及能斯特方程的应用。【课程目标1】【课程目标2】（3）能力目标：能用所学理论知识对氧化还原反应中的相关问题进行分析，应用电极电势对氧化还原反应的方向进行判断，判断氧化剂、还原剂的强弱，利用能斯特方程进行相关的计算并掌握其应用，利用元素电势图来判断元素价态的稳定性。【课程目标3】2、学习要求（1）掌握氧化还原反应的基本概念，熟练氧化还原方程式的配平。【课程目标1】【课程目标3】

无机化学课程（96学时） （支撑毕业要求 3 学科素养、6 综合育人和 7 学会反思） 课程目标： 课程目标 1.在高中化学知识基础上，通过学习化学基础理论、基本知识，掌 握化学反应的一般规律和基本化学计算方法，获得分析问题、解决问题的能力。 【毕业要求 3 学科素养】 课程目标 2.以辩证唯物主义为指导，阐明无机化学的基本原理，揭示无机 化学中的对立统一规律、主要矛盾与次要矛盾、量变引起质变等规律，引导学生 树立正确的世界观、人生观、价值观。在教学过程中，充分调动学生学习的参与 度和主动性，引导学生科学思维，培养学生积极的思辨能力。【毕业要求 6 综合 育人】 课程目标 3. 在学习实践中学生能够主动进行反思，并能在反思中改进学习 方法、提高学习效果。逐渐完成从中学到大学在学习方式上的过渡，同时学生在 听课、查阅参考书、自学等方面都有一个突跃。【毕业要求 7 学会反思】 第 10 章 氧化还原反应 【学习目标与要求】 1、学习目标 （1）价值目标：能以辩证唯物主义为指导阐释热力学定律中的对立统一规 律，主要矛盾和次要矛盾，树立正确的世界观、人生观和价值观。【课程目标2】 （2）知识目标：通过基本理论的学习，掌握氧化还原反应、原电池、电极 电势、电池电动势等基本概念，熟练氧化还原方程式的配平、掌握电极电势以及 能斯特方程的应用。【课程目标1】【课程目标2】 （3）能力目标：能用所学理论知识对氧化还原反应中的相关问题进行分析， 应用电极电势对氧化还原反应的方向进行判断，判断氧化剂、还原剂的强弱，利 用能斯特方程进行相关的计算并掌握其应用，利用元素电势图来判断元素价态的 稳定性。【课程目标3】 2、学习要求 （1）掌握氧化还原反应的基本概念，熟练氧化还原方程式的配平。【课程目 标1】【课程目标3】

（2）熟练应用电极电势讨论元素不同氧化态下的氧化还原性的强弱。【课程目标1】【课程目标2】【课程目标3】（3）熟练判断氧化还原反应的方向及平衡常数的计算。【课程目标1】【课程目标2】【课程目标3】（4）掌握原电池的表达方式；重点掌握能斯特（Nernst）方程式及其应用，熟练进行有关计算。【课程目标1】【课程目标3】（5）通过计算来判断非标准状态下氧化还原反应的方向，利用元素电势图来判断元素价态的稳定性。【课程目标1】【课程目标3】【教学重点与难点】1、教学重点（1）氧化还原反应的基本概念，电极电势，电池电动势，能斯特（Nernst）方程式及其应用。【课程目标1】【课程目标2】【课程目标3】（2）氧化还原方程式的配平，元素不同氧化态下的氧化还原性强弱的判断，非标准状态下氧化还原反应方向的判断，元素电势图。【课程目标1】【课程目标2】【课程目标3】2、教学难点（1）电极电势【课程目标1】【课程目标2】（2）能斯特（Nernst）方程式及其应用。【课程目标1】【课程目标2】【课程目标3】【教学方法】讲授法、案例分析法、讨论法等。【课程目标1】【课程目标2】【课程目标3】（1）通过多媒体课件与传统讲授法相结合，阐释电极电势的原理。（2）通过案例分析与课堂讨论，引导学生深入认识非标准状态下氧化还原反应方向的判断。【教学手段】板书结合多媒体、雨课堂。【课程目标2】【教学过程】第10章氧化还原反应化学反应在本质可以分为两类：一类是如酸碱中的反应，沉淀反应、配合反

（2）熟练应用电极电势讨论元素不同氧化态下的氧化还原性的强弱。【课 程目标1】【课程目标2】【课程目标3】 （3）熟练判断氧化还原反应的方向及平衡常数的计算。【课程目标1】【课 程目标2】【课程目标3】 （4）掌握原电池的表达方式；重点掌握能斯特（Nernst）方程式及其应用， 熟练进行有关计算。【课程目标1】【课程目标3】 （5）通过计算来判断非标准状态下氧化还原反应的方向，利用元素电势图 来判断元素价态的稳定性。【课程目标1】【课程目标3】 【教学重点与难点】 1、教学重点 （1）氧化还原反应的基本概念，电极电势，电池电动势，能斯特（Nernst） 方程式及其应用。【课程目标1】【课程目标2】【课程目标3】 （2）氧化还原方程式的配平，元素不同氧化态下的氧化还原性强弱的判断， 非标准状态下氧化还原反应方向的判断，元素电势图。【课程目标1】【课程目标 2】【课程目标3】 2、教学难点 （1）电极电势【课程目标1】【课程目标2】 （2）能斯特（Nernst）方程式及其应用。【课程目标1】【课程目标2】【课程 目标3】 【教学方法】 讲授法、案例分析法、讨论法等。【课程目标 1】【课程目标 2】【课程目 标 3】 （1）通过多媒体课件与传统讲授法相结合，阐释电极电势的原理。 （2）通过案例分析与课堂讨论，引导学生深入认识非标准状态下氧化还原 反应方向的判断。 【教学手段】板书结合多媒体、雨课堂。【课程目标2】 【教学过程】 第 10 章 氧化还原反应 化学反应在本质可以分为两类：一类是如酸碱中的反应，沉淀反应、配合反

应等，均不涉及元素化合价的改变，属于非氧化还原反应：另一类象置换反应等在化学变化过程中都伴随有元素化合价的改变，属于氧化还原反应。化工生产中约50%以上的反应都为氧还反应。它不仅实用意义大，有关理论也是无机化学中基础理论之一。它不仅限于在电解质溶液中才进行，其他如金属治炼，生物体内新陈代谢，都牵涉到氧化还原反应。这些过程对工农业生产，生命现象都具有重要意义。10.1氧化还原反应和原电池10.1.1化合价和氧化数有关概念：化合价：一种元素一定数目的原子与其他元素一定数目的原子化合的性质。化合价有正价和负价。离子化合物：元素化合价的数值=这种元素的一个原子得失电子的数目。共价化合物：元素化合价的数值=这种元素的一个原子与其他元素的原子形成的共用电子对的数目。单质分子：元素的化合价为零。不论在离子化合物还是在共价化合物里，正负化合价的代数和都等于零。在运用化学键理论讨论化合物分子中原子之间成键问题时，曾遇到过这样的情况：在同一化学式里同种元素的不同原子在与其他原子结合时表现出不同的能力与性质。化合价和分子、离子的微观结构有关。例如：对于S2O32-中S元素的化合价，有3种解释：a.根据化学式计算，S元素的化合价为2。+4-0 72-0从微观结b.根据结构式：OO构出发得S出两种S的+6化合价不072-0c.根据结构式：同心0C对于连四硫酸根S4O62-中的S，从微观结构考虑：

应等，均不涉及元素化合价的改变，属于非氧化还原反应；另一类象置换反应等， 在化学变化过程中都伴随有元素化合价的改变，属于氧化还原反应。化工生产中 约 50％以上的反应都为氧还反应。它不仅实用意义大，有关理论也是无机化学 中基础理论之一。它不仅限于在电解质溶液中才进行，其他如金属冶炼，生物体 内新陈代谢，都牵涉到氧化还原反应。这些过程对工农业生产，生命现象都具有 重要意义。 10.1 氧化还原反应和原电池 10.1.1 化合价和氧化数 有关概念： 化合价：一种元素一定数目的原子与其他元素一定数目的原子化合的性质。 化合价有正价和负价。 离子化合物：元素化合价的数值=这种元素的一个原子得失电子的数目。 共价化合物：元素化合价的数值=这种元素的一个原子与其他元素的原子形 成的共用电子对的数目。 单质分子：元素的化合价为零。 不论在离子化合物还是在共价化合物里，正负化合价的代数和都等于零。 在运用化学键理论讨论化合物分子中原子之间成键问题时，曾遇到过这样的 情况：在同一化学式里同种元素的不同原子在与其他原子结合时表现出不同的能 力与性质。 化合价和分子、离子的微观结构有关。 例如：对于 S2O3 2- 中 S 元素的化合价，有 3 种解释： 对于连四硫酸根 S4O6 2- 中的 S, 从微观结构考虑：

从微观结构出发得出两种s的化合价不同a.两端的两个S均为+5价，中间的两个S均为0价。b.两端的两个S均为+6价，中间的两个S均为-1价。c.从S,O的化学式出发，以O的化合价为-2，可以算出S的化合价为+2.5。可见，化合价和分子、离子的微观结构有关，从化学式出发计算得到的化合价和从物质的微观结构出发得到的元素的化合价不一定相同。在讨论氧化还原反应时，我们面对的是物质的化学式，可直接得到的是从化学式出发算得的化合价。为了区别这种从化学式出发算得的化合价与从物质的微观结构出发得到的化合价，将从化学式出发算得的化合价定义为氧化数。如：S2032-中S元素的氧化数为2，S4O62-中S元素的氧化数为2.5。氧化数的概念：氧化数是指某元素一个原子的表观电荷数。计算表观电荷数时，假设把共用电子对指定给电负性较大的原子而求得。例如：HCI中，CI的电负性大，成键电子指定给C1，故CI的氧化数为-1，H为+1。氧化数的概念没有确切的物理意义，是人为的，确定其数值有一定的规则。规定：a、单质中，元素的氧化数为零，H2、Ch、Fe;b、氧：正常氧化物中，氧的氧化数为一2，过氧化物中(H2O2和Na2O2)氧的氧化数为一1，KO2氧化数为一0.5，KO3中氧化数为一1/3，OF2（氟化物）中0为+2。C、H一般为+1，PH3：在NaH中为一1。d、离子化合物中，电子得失数；共价化合物中，共用电子对偏向数e、简单离子：离子团：总电荷数=各元素氧化数的代数和。f、分子中：氧化数的代数和为零。例：K2Cr207Cr为+6Fe304中，Fe为+8/3氧化数与化合价的区别与联系：

可见，化合价和分子、离子的微观结构有关，从化学式出发计算得到的化合 价和从物质的微观结构出发得到的元素的化合价不一定相同。 在讨论氧化还原反应时，我们面对的是物质的化学式，可直接得到的是从化 学式出发算得的化合价。 为了区别这种从化学式出发算得的化合价与从物质的微观结构出发得到的 化合价，将从化学式出发算得的化合价定义为氧化数。 如：S2O3 2- 中 S 元素的氧化数为 2，S4O6 2- 中 S 元素的氧化数为 2.5。 氧化数的概念： 氧化数是指某元素一个原子的表观电荷数。 计算表观电荷数时，假设把共用电子对指定给电负性较大的原子而求得。例 如：HCl 中，Cl 的电负性大，成键电子指定给 Cl，故 Cl 的氧化数为-1，H 为+1。 氧化数的概念没有确切的物理意义，是人为的，确定其数值有一定的规则。 规定： a、单质中，元素的氧化数为零，H2、Cl2、Fe； b、氧：正常氧化物中，氧的氧化数为－2，过氧化物中(H2O2 和 Na2O2)氧 的氧化数为－1，KO2 氧化数为－0.5，KO3 中氧 化数为－1/3， OF2（氟化物） 中 O 为+2。 c、H 一般为+1，PH3； 在 NaH 中为－1。 d、离子化合物中，电子得失数；共价化合物中，共用电子对偏向数 e、简单离子：离子团：总电荷数=各元素氧化数的代数和。 f、分子中：氧化数的代数和为零。 例：K2Cr2O7 Cr 为+6 Fe3O4 中，Fe 为+8/3 氧化数与化合价的区别与联系：

从物质的微观结构出发得到的化合价只能为整数，但氧化数却可以为整数也可以为分数。一般来说元素的最高化合价应等于其所在族数，但是元素的氧化数却可以高于其所在族数。二者有时相等，有时不等，（化合价永远是整数，氧化数有整数，也有负数）。氧化数的本质是电子得失和偏移。氧化数概念非常适用于讨论氧化还原反应。可以说凡有元素氧化数升降的化学反应就是氧化还原反应。含有氧化数升高的元素的物质是还原剂，含有氧化数降低的元素的物质是氧化剂。在本章中，也将用到、“氧化态”这一用语，这是以氧化数为基础的概念，意思是某元素以一定氧化数存在的形式。例如氯元素的各种氧化态HCIO4，HCIO3，HCIO，Cl2和CI，其氧化数分别为7，5，1，0和一110.1.2原电池：原电池符号，盐桥作用1基本概念将化学能转变成电能的装置称为原电池，它利用氧化还原反应产生电流。左池：锌片插在1mol·dm-3的ZnSO4溶液中。右池：铜片插在1mol·dm3的CuSO4溶液中。两池之间倒置的U形管叫做盐桥。检流计表明电子从锌片流向铜片。左侧为负极，右侧为正极图10-1原电池示意图2半反应(10-1)Zn极Zn===Zn2++2e电子留在Zn片上，Zn2+进入溶液，发生氧化；Cu 极Cu2++2e"=-=Cu(10-2)

从物质的微观结构出发得到的化合价只能为整数，但氧化数却可以为整数也 可以为分数。 一般来说元素的最高化合价应等于其所在族数，但是元素的氧化数却可以高 于其所在族数。 二者有时相等，有时不等，（化合价永远是整数，氧化数有整数，也有负数）。 氧化数的本质是电子得失和偏移。 氧化数概念非常适用于讨论氧化还原反应。可以说凡有元素氧化数升降的化 学反应就是氧化还原反应。 含有氧化数升高的元素的物质是还原剂，含有氧化数降低的元素的物质是氧 化剂。 在本章中，也将用到 “氧化态” 这一用语，这是以氧化数为基础的概念， 意思是某元素以一定氧化数存在的形式。 例如氯元素的各种氧化态 HClO4，HClO3，HClO，Cl2 和 Cl－，其氧化 数分别为 7，5，1，0 和 －1。 10.1.2 原电池：原电池符号，盐桥作用 1 基本概念 将化学能转变成电能的装置称为原电池，它利用氧化还原反应产生电流。 左池：锌片插在 1mol·dm-3 的 ZnSO4 溶液中。右池：铜片插在 1mol·dm- 3 的 CuSO4 溶液中。两池之间倒置的 U 形管叫做盐桥。 检流计表明电子从锌 片流向铜片。左侧为负极，右侧为正极。 图 10-1 原电池示意图 2 半反应 Zn 极 Zn === Zn2+ + 2e- （10-1） 电子留在 Zn 片上，Zn2+ 进入溶液，发生氧化； Cu 极 Cu2+ + 2e- === Cu （10-2）

从Zn片上得到电子，使Cu2+还原成Cu，沉积在Cu片上。电池反应为（1）+（2），得Zn + Cu2+=-= Cu+ Zn?+（1）和（2）称为半电池反应，或半反应。3盐桥随着上述过程的进行，左池中Zn2+过剩，显正电性，阻碍反应Zn—Zn2++2e的继续进行；右池中SO42-过剩，显负电性，阻碍电子从左向右移动，阻碍反应Cu2++2e"==Cu的继续。所以电池反应Zn+Cu2+===Cu+Zn2+不能持续进行，即不能维持持续的电流。将饱和的KCI溶液灌入U形管中，用琼胶封口，架在两池中。由于K和C的定同移动，使两池中过剩的止负电荷得到平衡，恢复电中性。于是两个半电池继续进行，反应乃至电池反应得以继续，电流得以维持。这就是盐桥的作用。4电池符号原电池可以用电池符号表示，前述的Cu-Zn电池可表示如下：（-）Zn|Zn2+（1moldm-3）Cu2+（1mol-dm-3）JCu（+）左边负极，右边正极；两边的Cu,Zn表示极板材料；离子的浓度，气体的分压要在（）内标明。“1，代表两相的界面；“Ⅱ，代表盐桥。盐桥连接着不同的溶液或不同浓度的相同溶液。10.1.3电极电势和电动势1电极电势（金属一金属离子电极）Cu-Zn电池中，Cu为正极，Zn为负极，在中学化学课程中这是依据金属活动顺序表进行判断的。电极是多样的，仅靠这一方法去判断是远不够的。我们必须学习一些新的概念和新的方法。Zn插入Zn2+的溶液中，构成锌电极。这种电极属于“金属-金属离子电极”。当Zn与Zn?+接触时，有两种过程可能发生：Zn == Zn2++2 e'(1)Zn2++2e'=Zn(2)金属越活泼，溶液越稀，则过程（1）进行的程度越大；金属越不活泼，溶

从 Zn 片上得到电子，使 Cu2+ 还原成 Cu，沉积在 Cu 片上。 电池反应为 （ 1 ） + （ 2 ），得 Zn + Cu2+ === Cu + Zn2+ （1）和（2）称为半电池反应，或半反应。 3 盐桥 随着上述过程的进行，左池中 Zn2+过剩，显正电性，阻碍反应 Zn === Zn2+ + 2e- 的继续进行；右池中 SO4 2- 过剩，显负电性， 阻碍电子从左向右移 动，阻碍反应 Cu2+ + 2e- === Cu 的继续。所以电池反应 Zn + Cu2+ === Cu + Zn2+ 不能持续进行，即不能维持持续的电流。 将饱和的 KCl 溶液灌入 U 形管中，用琼胶封口，架在两池中。 由于 K+ 和 Cl- 的定向移动，使两池中过剩的正负电荷得到平衡，恢复电中性。于是两 个半电池继续进行，反应乃至电池反应得以继续，电流得以维持。这就是盐桥 的作用。 4 电池符号 原电池可以用电池符号表示，前述的 Cu - Zn 电池可表示如下： （－）Zn | Zn2+（1mol·dm-3）‖Cu2+（1mol·dm-3）|Cu（+） 左边负极，右边正极；两边的 Cu, Zn 表示极板材料；离子的浓度，气体 的分压要在（ ）内标明。‘| ’代表两相的界面；‘‖’代表盐桥。盐桥连接着 不同的溶液或不同浓度的相同溶液。 10.1.3 电极电势和电动势 1 电极电势 （ 金属－金属离子电极 ） Cu - Zn 电池中，Cu 为正极，Zn 为负极，在中学化学课程中这是依据金属活 动顺序表进行判断的。电极是多样的，仅靠这一方法去判断是远不够的。我们必 须学习一些新的概念和新的方法。 Zn 插入 Zn2+ 的溶液中，构成锌电极。这种电极属于“金属-金属离子电极”。 当 Zn 与 Zn2+接触时，有两种过程可能发生： Zn == Zn2+ + 2 e- ( 1 ) Zn2+ + 2 e- == Zn ( 2 ) 金属越活泼，溶液越稀，则过程（1）进行的程度越大；金属越不活泼，溶

液越浓，则过程（2）进行的程度越大。达成平衡时，对于Zn-Zn2+电极来说，一般认为是锌片上留下负电荷而Zn2+进入溶液。如图10-2所示，在Zn和Zn2溶液的界面上，形成双电层。双电层之间的电势差就是Zn-Zn2+电极的电极电势。（本书是指金属高出溶液的电势差）ZnCu邦+++++/?维二+Zn2Cu2+图10-2锌电极的双电层图10-3铜电极的双电层当Zn和Zn2+溶液均处于标准态时，这个电极电势称为锌电极的标准电极电势，用E"表示，非标准态的电极电势用E表示。电极电势的物理学单位是V（伏特）。上述的锌电极的标准电极电势为一0.76V，表示为EZn2+IZn=一0.76V。铜电极的双电层的结构与锌电极的相反，如图10-3所示。故有E（Cu2+/Cu)=0.34V。2原电池的电动势电极电势E表示电极中极板与溶液之间的电势差。当用盐桥将两个电极的溶液连通时，若认为两溶液之间等电势，则两极板之间的电势差即两电极的电极电势之差，就是电池的电动势。用E池表示电动势，则有E池=E+一E-若构成两电极的各物质均处于标准状态，则其电动势为电池的标准电动势，E=E-E原电池中电极电势E大的电极为正极，故电池的电动势E的值为正。有时计算的结果E为负值，这说明计算之前对于正负极的判断有误。E>0是氧化还原反应可以自发进行的判据。如下电池符号：(-）Zn|Zn2+（1mol-dm3）Il Cu2+（1mol-dm*3）|Cu（+)E=E°-E=0.34V-(-0.76V)=1.10V所以，电池反应Zn+Cu2+===Cu+Zn2+可以自发进行。3标准氢电极（气体一离子电极）至此，定义了电极电势E和E，电池的电动势E和E池。电池的电动势可

液越浓，则过程（ 2 ）进行的程度越大。达成平衡时，对于 Zn - Zn2+电极来说， 一般认为是锌片上留下负电荷而 Zn2+ 进入溶液。如图 10-2 所示，在 Zn 和 Zn2+ 溶液的界面上，形成双电层。双电层之间的电势差就是 Zn - Zn2+电极的电极电 势。（ 本书是指金属高出溶液的电势差 ) 图 10-2 锌电极的双电层 图 10-3 铜电极的双电层 当 Zn 和 Zn2+溶液均处于标准态时，这个电极电势称为锌电极的标准电极电 势，用 E θ表示，非标准态的电极电势用 E 表示。电极电势的物理学单位是 V（伏 特）。上述的锌电极的标准电极电势为－0.76 V，表示为 E θ (Zn2+/Zn)=－0.76V。铜 电极的双电层的结构与锌电极的相反，如图 10-3 所示。故有 E θ (Cu2+/Cu)= 0.34V。 2 原电池的电动势 电极电势 E 表示电极中极板与溶液之间的电势差。当用盐桥将两个电极的 溶液连通时，若认为两溶液之间等电势，则两极板之间的电势差即两电极的电极 电势之差，就是电池的电动势。用 E 池表示电动势，则有 E 池= E+－E－ 若构成两电极的各物质均处于标准状态，则其电动势为电池的标准电动势，    E池 = E+ − E− 原电池中电极电势 E 大的电极为正极，故电池的电动势 E 的值为正。有时 计算的结果 E 为负值，这说明计算之前对于正负极的判断有误。E> 0 是氧化还 原反应可以自发进行的判据。 如下电池符号： （－）Zn | Zn2+（1mol·dm-3）‖Cu2+（1mol·dm-3）|Cu（+） = + − − = 0.34V − (−0.76V) =1.10V    E池 E E 所以，电池反应 Zn + Cu2+ === Cu + Zn2+ 可以自发进行 。 3 标准氢电极（气体－离子电极） 至此，定义了电极电势 E θ和 E，电池的电动势  E池 和 E 池。电池的电动势可

以测得，这将在物理学实验中学习。但是电极电势E值的测定中仍有一些问题需要说明并解决。测E池值必须组成一个电路，组成电路就必须有两个电极，其中一个是待测电极，而另一个应该是已知E值的参比电极。测出由待测电极和参比电极组成的原电池的电动势E池，E池=E-E，由公式和参比电极的E值，就可以计算出待测电极的电极电势。现在的问题在于用什么电极作为参比电极，参比电极的电极电势如何得知。电化学和热力学上规定，标准氢电极E（H+/H,)=OV如图，铂丝连接着涂满铂黑（一种极细的铂微粒）的铂片，作为极板，插入到标准态的H+（1mol·dm-3）溶液中，并向其中通入标准态的H2（100kPa）构成标准氢电极。氢电极作为电池的正极时的半反应为2H++2e一H2。氢电极属于气体一离子电极。H0H图10-4标准氢电极示意图标准氢电极作为负极时，可以表示为Pt|H2（100kPa）|H+（1mol-dm-3)标准氢电极与标准铜电极组成的电池，用电池符号表示为(-）Pt|H2(p）[H+（1mol-dm-3）Il Cu2+（1mol-dm3）[Cu（+)测得该电池的电动势E"=0.34V由公式E=E-E，得E=E+E故E(Cu2+/Cu)=E池+E"(H+/H2)=0.34V+0V=0.34V为测锌电极的电极电势，组成电池(-)Zn|Zn2+(1mol-dm-3)Il H+（1mol-dm-3)[H2（(p°）[Pt （+)测得该电池的电动势E=0.76V，由公式

以测得，这将在物理学实验中学习。但是电极电势 E 值的测定中仍有一些问题 需要说明并解决。 测 E 池 值必须组成一个电路，组成电路就必须有两个电极，其中一个是待测 电极，而另一个应该是已知 E 值的参比电极。测出由待测电极和参比电极组成的 原电池的电动势 E 池,    E池 = E+ − E− ，由公式和参比电极的 E 值，就可以计算出 待测电极的电极电势。 现在的问题在于用什么电极作为参比电极，参比电极的电极电势如何得知。 电化学和热力学上规定，标准氢电极 H / H2 = 0V E（ + ） 如图，铂丝连接着涂满铂黑（一种极细的铂微粒 ）的铂片，作为极板，插 入到标准态的 H+ (1mol·dm-3 ) 溶液中，并向其中通入标准态的 H2 ( 100kPa ) 构 成标准氢电极。氢电极作为电池的正极时的半反应为 2H+ + 2 e- — H2 。氢电极 属于气体－离子电极。 图 10-4 标准氢电极示意图 标准氢电极作为负极时，可以表示为 Pt | H2（100kPa）| H+（1mol·dm-3） 标准氢电极与标准铜电极组成的电池，用电池符号表示为 （－）Pt | H2（p θ）| H+（1mol·dm-3）‖Cu2+（1mol·dm-3）|Cu（+） 测得该电池的电动势 E θ =0.34V 由公式    E池 = E+ − E− ，得    E+ = E池 + E− 故 E θ (Cu2+/Cu) =  E池 + E θ (H+/H2) = 0.34V+0V=0.34V 为测锌电极的电极电势，组成电池 （－）Zn | Zn2+(1mol·dm-3 )‖H+（1mol·dm-3）| H2（p θ）|Pt（+） 测得该电池的电动势 E θ = 0.76V，由公式

由公式E=E-E，得E=-E故E°(Zn2+/Zn)=E(H+/H2)-E=0V—0.76V=0.76V注意：E（H+/H,）=0V是一种规定。4其它类型的电极金属表面覆盖一层该金属的难溶盐（或氧化物），将其浸在含有该难溶盐的负离子的溶液中（或酸碱中），构成电极。如在Ag丝的表面涂上一层AgCl，插入盐酸中，即构成这种电极。这种电极称为金属-难溶盐-离子电极。该电极作为正极时的半反应是AgCI+e——Ag+CI该电极符号可表示为Ag/AgCl(s)/ CI (c)它的标准态应是[CI-]=1mol·dm3。若在Ag丝的表面涂上一层Ag2O，插入NaOH溶液中，即构成金属-氧化物-离子电极。该电极作为正极时的半反应是Ag20+H20+2e-—2Ag+20H该电极作为负极时可表示为Ag|Ag20 (s) [0H (c)它的标准态应是[OH]=1 moldm3金属-难溶盐-离子电极中，非常重要的一种是甘汞电极。铂丝引线胶木粉胶扇管胶寒甘汞KC1饱和济液KCI品体多孔物质胶套图10-5饱和甘汞电极示意图实际测量中，标准氢电极使用不多，原因是氢气不易纯化，压强不易控制，铂黑容易中毒失效。甘汞电极是实际测量中最常用的参比电极，它的电极电势很易于控制

由公式    E池 = E+ − E− ，得    E− = E+ − E池 故 E θ (Zn2+/Zn) = E θ (H+/H2) －  E池 = 0V－0.76V = －0.76V 注意： H / H2 = 0V E（ + ） 是一种规定。 4 其它类型的电极 金属表面覆盖一层该金属的难溶盐（或氧化物），将其浸在含有该难溶盐的 负离子的溶液中（或酸碱中），构成电极。如在 Ag 丝的表面涂上一层 AgCl , 插 入盐酸中，即构成这种电极。这种电极称为金属-难溶盐-离子电极。该电极作为 正极时的半反应是 AgCl + e- —— Ag + Cl- 该电极符号可表示为 Ag| AgCl(s)| Cl-（c） 它的标准态应是 [ Cl- ] = 1mol·dm-3。 若在 Ag 丝的表面涂上一层 Ag2O , 插入 NaOH 溶液中，即构成金属 - 氧 化物 - 离子电极。该电极作为正极时的半反应是 Ag2O + H2O + 2 e- —— 2 Ag + 2 OH－ 该电极作为负极时可表示为 Ag | Ag2O（s）| OH－（c） 它的标准态应是 [ OH－ ]＝1 mol•dm-3 金属-难溶盐-离子电极中，非常重要的一种是甘汞电极。 图 10-5 饱和甘汞电极示意图 实际测量中，标准氢电极使用不多，原因是氢气不易纯化，压强不易控制， 铂黑容易中毒失效。甘汞电极是实际测量中最常用的参比电极，它的电极电势很 易于控制

甘汞是汞的一种难溶盐，化学式为Hg2Cl2。电极反应：Hg2Cl2+2e——2Hg+2Cl电极符号可以表示为Hg|Hg2C2KCI（浓度）甘汞电极的标准态是[KCl]=1mol·dm-3。其E=0.28V为了便于控制甘汞电极的电极电势，经常使用饱和甘汞电极。电极中的KCI溶液是饱和的，并与KCI晶体共存。这时的电极电势，只要知道KCI饱和溶液的浓度，就可以根据E=0.797VHg22++2 e'-2Hg而求得。具体的计算方法下一节会学习。已经讨论过三种类型的电极：金属-离子电极，气体-离子电，极，金属-难溶盐（氧化物）。离子电极。这三种电极的半反应均有单质参与。再介绍一种没有单质参与反应的电极一氧化还原电极：它是由情性金属插入含有某一元素的两种不同价态的离子的溶液中形成的。如，将铂丝插入Fe2+，Fe3+离子共存的溶液中，即构成一种氧化还原电极：该电极作为电池的正极时的半反应为Fe2+Fe3++e'该电极作为负极时，可以表示为PtFe2+(ci),Fe3+(c2)又如，将铂丝插入含有Cr3+和Cr2O2-离子的混合溶液中，也构成一种氧化还原电极。其作为电池的正极时的半反应为Cr2072-+14H++6e—2Cr3++7H20其作为电池负极时，可以表示为Pt|Cr3+ (c1), Cr2072- (c2), H+ (c3)5标准电极电势表表10-1标准电极电势表（298K，酸性介质）电极反应电对E%/ V（氧化型+ze=还原型）Zn?+/ZnZn2++2e=Zn0.76

甘汞是汞的一种难溶盐，化学式为 Hg2Cl2 。 电极反应： Hg2Cl2 + 2e- —— 2Hg + 2Cl- 电极符号可以表示为 Hg | Hg2Cl2 | KCl ( 浓度 ) 甘汞电极的标准态是 [ KCl ] = 1 mol•dm-3 。其 E θ = 0.28 V 为了便于控制甘汞电极的电极电势，经常使用饱和甘汞电极。电极中的 KCl 溶液是饱和的，并与 KCl 晶体共存。这时的电极电势，只要知道 KCl 饱和溶液 的浓度，就可以根据 Hg2 2+ + 2 e- —— 2 Hg E θ = 0.797 V 而求得。 具体的计算方法下一节会学习。 已经讨论过三种类型的电极：金属-离子电极，气体-离子电 极，金属-难溶 盐（ 氧化物 ）- 离子电极。这三种电极的半反应均有单质参与。再介绍一种没 有单质参与反应的电极 — 氧化还原电极：它是由惰性金属插入含有某一元素的 两种不同价态的离子的溶液中形成的。如，将铂丝插入 Fe2+，Fe3+ 离子共存的溶 液中， 即构成一种氧化还原电极： 该电极作为电池的正极时的半反应为 Fe3+ + e- —— Fe2+ 该电极作为负极时，可以表示为 Pt | Fe2+（c1），Fe3+（c2） 又如，将铂丝插入含有 Cr3+ 和 Cr2O7 2- 离子的混合溶液中，也构成一种氧 化还原电极。 其作为电池的正极时的半反应为 Cr2O7 2- + 14 H+ + 6e- —— 2 Cr3+ + 7 H2O 其作为电池负极时，可以表示为 Pt | Cr3+（c1）， Cr2O7 2-（c2），H+（c3） 5 标准电极电势表 表 10-1 标准电极电势表（298K，酸性介质） 电对 电极反应 （氧化型 + z e- ＝ 还原型） E θ / V Zn2+/ Zn Zn2+ + 2e- = Zn －0.76