第四章:溶液中的化学平德 第四 电化学平衡及其应用 原电池与电极电位 吉布斯自由能与电动势的关系 ·电解 金属的腐蚀与防护⌒
第四节 电化学平衡及其应用 第四章：溶液中的化学平衡 • 原电池与电极电位 • 吉布斯自由能与电动势的关系 • 电解 • 金属的腐蚀与防护
一,原电池 1、氧化还原反应与原电池 ·氧化还原反应 O 有电子转移的化学反应氧化还原反应。 原电池 能将氧化还原反应中的化学能转变为电能的装置
一、原电池 1、氧化还原反应与原电池 • 氧化还原反应 有电子转移的化学反应——氧化还原反应。 • 原电池 能将氧化还原反应中的化学能转变为电能的装置
2、原电池的组成 ()外电路:负载 电流的外部通路 (c)电极: 电池中发生 氧化还原反 应的场所 (b)盐桥: 电流的内 部通路
2、原电池的组成 (a)外电路：负载， 电流的外部通路 (b)盐桥： 电流的内 部通路 (c) 电极： 电池中发生 氧化还原反 应的场所
负极 正极 Zn=Zn2++2 Cu2+ +2e= Cu 电子从原电池流 盐桥 电子(从外电路 出(到外电路) 流入原电池的 的一极。 极 负极上总是发生 正极上总是发生 氧化反应。 还原反应, 极板上电子是者znSO 山usOS极板上是缺电子 余的,带负电荷 的,带正电荷
正极 Cu2+ + 2e = Cu 电子（从外电路） 流入原电池的一 极。 正极上总是发生 还原反应， 极板上是缺电子 的，带正电荷。 负极 Zn = Zn2+ + 2e 电子从原电池 流 出（到外电路） 的一极。 负极上总是发生 氧化反应。 极板上电子是富 余的，带负电荷
3、半电池及氧化还原电对 从原电池的构造来看,一个完整的原电池,由两个“半电池”所构 成:1)铜板和硫酸铜;2)锌板和硫酸锌。 米每一个半电池都包含有两类物质: 2)氧化态物质,例如 1)还原态物质,例如Cu,Zno 半电池中,氧化态物质与还原态物质总是共存的,构成一对,称为 “氧化还原电对。常用下列符号表示: 的氧化态物质/还原态物质 Sn+Sn2、 2C12/Hg, AgCI/A等 例如:Cu2/Cu、Cu2+Cu+、Zn2/Zn、H/H2 CL2C、PbO2Pb2、O2/H2O、Fe3Fe2
3、半电池及氧化还原电对 *从原电池的构造来看，一个完整的原电池，由两个“半电池”所构 成：1）铜板和硫酸铜；2）锌板和硫酸锌。 * 每一个半电池都包含有两类物质： 1）还原态物质，例如Cu, Zn。 2）氧化态物质，例如Cu2+, Zn2+ * 半电池中，氧化态物质与还原态物质总是共存的，构成一对，称为 “氧化还原电对”。常用下列符号表示： 氧化态物质/还原态物质 例如： Cu2+ / Cu、 Cu2+/Cu+ 、Zn2+ /Zn 、 H+ / H2 、 Cl2 /Cl-、PbO2 / Pb2+ 、 O2 /H2O、 Fe3+/Fe2+ 、 Sn4+/Sn2+ 、Hg2Cl2 /Hg、AgCl/Ag等
4、原电池的符号表示 为了书写的方便,常用下列符号来表示原电池的结构: (1)以(+)表示原电池的正极,正极总是写在右边;以(一)表示原电池的 。负极,负极总是写在左边。 (2)正、负极中总是有一种导电的物质,如Zn、Cu、Ag、等还原态物质可 作为电极导体,导体总是写在紧邻(+)、(-)的最旁边的位置。如果 电对中的还原态物质不是导体,如FeHe2、H/H2、Cl/C等,就雳 要加惰性电极,如:C(石墨)、P等。 (3)“|”表示两相的界面 的(4)“T表示盐桥。 5方 举例说明: 0AGZn[ Znso4ICuSO 4 I Cu (+)7a ()Zn I Zn 2+ IH+I H2(Pt)(+)-moo0000. 0020((P)H2(100kPa)I H*(1.0 mol/dm )Cu 2+(1.0 mol/dm) Cu(+)o e0 eAse()(Pt)Fe3(1.0 mol/dm) het(1. 0 mol/dm )lAg*(1.0 mol/dm3)l Ag(+):2
为了书写的方便，常用下列符号来表示原电池的结构： （1）以（+）表示原电池的正极，正极总是写在右边；以（-）表示原电池的 负极，负极总是写在左边。 （2）正、负极中总是有一种导电的物质，如Zn、Cu、Ag、等还原态物质可 作为电极导体，导体总是写在紧邻（+）、（-）的最旁边的位置。如果 电对中的还原态物质不是导体，如Fe3+/Fe2+、 H+ / H2 、Cl2 /Cl- 等，就需 要加惰性电极，如：C（石墨）、Pt等。 （3）“∣”表示两相的界面 （4） “‖”表示盐桥。 举例说明： (-)Zn∣ZnSO4 ‖CuSO4∣Cu (+) (-)Zn∣Zn 2+ ‖H+∣H2 (Pt) (+) (-) (Pt) H2 ( 100kPa)∣ H+ (1.0 mol/dm3 )‖Cu 2+ (1.0 mol/dm3 ) ∣ Cu (+) (-) (Pt)Fe3 (1.0 mol/dm3 ), Fe2+ (1.0 mol/dm3 )‖Ag+ (1.0 mol/dm3 ) ∣Ag(+) 4、原电池的符号表示
二、电极电位 1、电极电位的产生双电层理论 n+ ne ①):M则+e圆 M ≥(2) O ② ne Mn 属溶 属”溶 金{溶 本 液 液 液 体 体 M n+ )(2
二、电极电位 1、电极电位的产生 — 双电层理论 M n+ ne M ne n+ M M n+ + ne (1) (2) + + + + - - - - (1) (2) 金 属 本 体 金 属 本 体 金 属 本 体 溶 液 溶 液 溶 液 M M n+
2、电极电位的测定 电极电位实质上就是双电层两边的电位差,是无法直 接测量的只能法择某电极作为“警照,以该电极与 待测电极组成一个原电池,获得原电池的电动势,从中 算出待测电极相对于标准电极的相刈的电位值。 5方
2、电极电位的测定 电极电位实质上就是双电层两边的电位差，是无法直 接测量的。只能选择某一电极作为“参照”，以该电极与 待测电极组成一个原电池，获得原电池的电动势，从中推 算出待测电极相对于标准电极的相对的电位值
600 Platinum wire 通常采用的标准电极是氢标 准电极。其结构如图所示。电 池符号 HA Pt)H2(100kPa) H*(1.0 mol/dm3) 2电极反应 2H+ H Acid 2 xHOn2在25C时规定标准氢电极的电极 电位: Platinum EHm2=0.00V hank elcctrode Hydrogen hubbies
通常采用的标准电极是氢标 准电极。其结构如图所示。电 池符号： (Pt) H2 ( 100kPa)∣ H+ (1.0 mol/dm3 ) 电极反应： 2H+ + e H2 在25C时规定标准氢电极的电极 电位： EH+/H2 = 0.00 V
当测量其他电极的电位时,将待测电极和氢电极组成原 电池。原电池的电动势,就是待测电极的电位。 例如:当用Zn2/n电对与氢电极组成原电池电池的电 动势为0.76V,电子从Zn电极流到氢电极,Zn电极为负极 。因此 Ea∠=076V ?当用uCu电对与氢电极组成原电池,电池的电动势为 0.34V,电子从氧电极流到Cu电极,Cu电极为正极,因此 王C①2+C1=+034V
当测量其他电极的电位时，将待测电极和氢电极组成原 电池。原电池的电动势，就是待测电极的电位。 例如：当用Zn2+ /Zn 电对与氢电极组成原电池，电池的电 动势为0.76V，电子从Zn电极流到氢电极，Zn电极为负极， 因此 E Zn2+ /Zn = - 0.76V 当用Cu2+ /Cu 电对与氢电极组成原电池，电池的电动势为 0.34V，电子从氢电极流到Cu电极，Cu电极为正极，因此 E Cu2+ /Cu = + 0.34V