电化学原理及应用 Chapter 4 electrochemistry 李泽全 化学化遭学院p hongning
李泽全 电化学原理及应用 Chapter 4 Electrochemistry 化学化工学院
本章内容提要 今本章从氧化还原反应出发,简单介绍原 电池的组成、半反应式以及电极电势的 概念,着重讨论浓度对电极电势的影响 以及电极电势的应用:比较氧化剂还原 剂的相对强弱,判断氧化还原反应进行 的方向和程度,计算原电池的电动势等。 介绍电解池中电极产物及电解的应用, 电化学腐蚀及其防护的原理
2 本章内容提要 ❖本章从氧化还原反应出发，简单介绍原 电池的组成、半反应式以及电极电势的 概念，着重讨论浓度对电极电势的影响 以及电极电势的应用：比较氧化剂还原 剂的相对强弱，判断氧化还原反应进行 的方向和程度，计算原电池的电动势等。 介绍电解池中电极产物及电解的应用， 电化学腐蚀及其防护的原理
本章学习要求 本章教学时数:5学时。 本章学习的主要要求可分为以下几点: >(1)了解 口电极电势的概念;摩尔吉布斯能变亼G与原 电池电动势、△G与氧化还原反应平衡常数的关 系;电解的基本原理及在工程实际中的某些应用; 金属腐蚀及防护原理。 (2)理解掌握 口能用能斯特方程式进行有关计算。能应用电极 电势的数据判断氧化剂和还原剂的相对强弱及氧 化还原反应自发进行的方向和程度
3 本章学习要求 本章教学时数: 5学时。 ❖本章学习的主要要求可分为以下几点： ➢(1)了解 ❑电极电势的概念；摩尔吉布斯能变△rGm与原 电池电动势、△rG 与氧化还原反应平衡常数的关 系；电解的基本原理及在工程实际中的某些应用； 金属腐蚀及防护原理。 ➢(2)理解掌握 ❑能用能斯特方程式进行有关计算。能应用电极 电势的数据判断氧化剂和还原剂的相对强弱及氧 化还原反应自发进行的方向和程度
41原电池( Electrochemistry Cell)) 今引入 Aⅴolta于1800用一对金属锌盘与银盘固定在盐 水浸泡的硬纸上,当手接触这两个金属时,感觉 有微弱电流通过;1836年英国化学家 MCDaniel)发 展了 A Volta的工作,形成了原电池。 今Ⅰ定义 使化学能变为电能的装置称为原电池
4 4.1原电池（Electrochemistry Cell） ❖引入 ➢A.Volta于1800用一对金属锌盘与银盘固定在盐 水浸泡的硬纸上，当手接触这两个金属时，感觉 有微弱电流通过；1836年英国化学家J.F.Daniell发 展了A.Volta的工作，形成了原电池。 ❖Ⅰ定义 ➢使化学能变为电能的装置称为原电池
今Ⅱ条件 任何自发进行的氧化还原( oXidation-reduction) 反应,只要设计适当,都可以设计成原电池用 以产生电流。 ☆Ⅲ构成 >将Zn浸入CuSO4溶液中(△Gm=271kJ/mol但如果设计合理可以形成电流, A. Volta电池
5 ❖Ⅱ条件 ➢ 任何自发进行的氧化还原（oxidation-reduction） 反应，只要设计适当，都可以设计成原电池用 以产生电流。 ❖Ⅲ构成 ➢ 将Zn浸入CuSO4溶液中 (△rGm =-271kJ/mol<0)。 可知反应能够自发发生，但不能形成电流。 ➢ 原因：设计不合理。 ➢ 但如果设计合理可以形成电流，A.Volta电池
Zn +Cl KC饱 和溶液 CI SO2 SO.2 铜-锌原电池
6 Zn2+ SO4 2- Cu2+ SO4 2- A -Zn +Cu KCl饱 和溶液 胶冻 铜-锌原电池 e -
☆Ⅳ原电池的图示( cell diagram)表示 >1负极( anode)写左边,正极 cathode)写右边; 2按顺序从左到右依次排列各个相的组成及相态; >3单实线 (Single vertical real line)表示相之间的界 面,双虚线( double vertical broken line)表示“盐 桥 >4溶液应注明浓度,气体应注明分压; >5若含有两种离子参与电极反应,用逗号分开; >6当无金属参与反应,用惰性电极P或C; >7有g纯)1纯或S纯),则应写在惰性电极一边
7 ❖Ⅳ原电池的图示（cell diagram）表示 ➢1负极(anode)写左边，正极(cathode)写右边； ➢2按顺序从左到右依次排列各个相的组成及相态； ➢3单实线(single vertical real line)表示相之间的界 面，双虚线(double vertical broken line)表示“盐 桥”； ➢4溶液应注明浓度，气体应注明分压； ➢5若含有两种离子参与电极反应，用逗号分开； ➢6当无金属参与反应，用惰性电极Pt或C； ➢7有g(纯)、l (纯)或s (纯) ，则应写在惰性电极一边
aZn ZnSO4(): CusO4(c,) Cu OPt H,(p)IH*(C1): Fe3t(c2), Fe2+(c3)Pt 口Cu(s)+Cl2g=Cu2+2Cl Y Cul cu2+:: Cl- Cl Pt 口甘汞电极 Y, Cl2(s)+2e=2Hg+2CI Y CI- Hg Hg, Cl2 Pt
8 ❑Zn ZnSO4 (c1 ) CuSO4 (c2 ) Cu ❑Pt H2 (p) H+ (c1 ) Fe3+(c2 ), Fe2+(c3 ) Pt ❑Cu(s)+Cl2 (g)=Cu2++2Cl- ✓Cu Cu2+ Cl- Cl2 Pt ❑甘汞电极 ✓Hg2Cl2 (s)+2e-=2Hg+2Cl- ✓Cl- Hg Hg2Cl2 Pt
41.2电极类型( electrode type ◆划分依据 >氧化态和还原态物质的状态 今具体类型 第一类 金属或吸附某种惰性金属放在含有该元素离子的溶液 中构成; 第二类:金属与难溶盐或难溶氧化物; 第三类:惰性材料,运输电子
9 4.1.2电极类型（electrode type ） ❖划分依据 ➢氧化态和还原态物质的状态 ❖具体类型 ➢第一类 ➢ 金属或吸附某种惰性金属放在含有该元素离子的溶液 中构成； ➢第二类：金属与难溶盐或难溶氧化物； ➢第三类：惰性材料，运输电子
42电极电势 421电极电势的产生 ◆422电极电势的测量 ◆42.3影响电极电势的因素 424电动势与吉布斯自由能变的关系 425电极电势的应用
10 4.2电极电势 ❖4.2.1电极电势的产生 ❖4.2.2电极电势的测量 ❖4.2.3影响电极电势的因素 ❖4.2.4电动势与吉布斯自由能变的关系 ❖4.2.5电极电势的应用