旋转圆盘电极研究氧还原PPT,PDF

氧化还原与电极电势

氧化还原与电极电势 一、基本概念 氧化还原反应发生的重要标志就是反应中发生了电子的得失或偏移。 氧化态：化合物或单质中，元素所呈现的带电状态称为氧化态。它是用一定数值表示的。 氧化数：表示元素氧化态的代数值称为氧化数（或称为氧化值）。 二、原电池电动势 利用氧化还原反应获得电流的装置叫原电池。原电池有半电池、电极、盐桥三个部分组成。 构成原电池的两极间的电势差称为原电池的电动势。 影响电池电动势的主要因素有两个：一是体系中物质的浓度；二是体系所处的温度。 标准状态下原电池的电动势称为标准电池电动势，此时两极各物质均处于标准状态。 三、电极电势（?） 标准电极电势----由于电极电势绝对数值的不可测性，所以电极电势的数值是相对的。它是以氢电极作为标准，并规定以标准状态下的氢电极的电极电势为零来作参考。 标准氢电极----标准状态下的氢电极称为标准氢电极，且此时其标准氢电极为零。即 θ?2 H H + =0。 Nerst 方程式： 还原态氧化态 lg 0592.0n + =θ?? (T =298.15K) 四、氧化还原反应进行的方向和程度 （1）利用?可判断氧化剂、还原剂的相对强弱 ?大的电对中的氧化型物质的氧化能力强于?小的电对中的氧化型物质。同理，?小的电对中的还原型物质的还原能力强于?大的电对中的还原型物质的还原能力。 （2）判断氧化还原反应的方向 反应总是向由强氧化剂和强还原剂反应生成较弱的氧化剂和较弱的还原剂的方向进行。 若反应是在标准状态进行，可直接由θ ?来判断反应进行的方向。若反应不在标准状态进行，一般需要通过Nerst 方程式计算出?，在进行判断。 综合练习 例1：根据下列氧化还原反应-22Cl 2Cu Cl Cu +→++组成原电池。已知： Pa 1013252Cl =p ，-1Cu L mol 10.02?=+c ，-1 Cl L mol 10.0-?=c ，试写出此原电池符号， 并计算原电池的电动势。（V 34.0Cu /Cu 2=+ θ ?，V 36.1- 2 Cl /Cl =θ ?） 分析：首先应根据Nerst 方程式由θ ?及各物质浓度求出这两个点对构成的两个电极电 势，然后确定原电池的正负极。最后计算原电池的电动势。 由Nerst 方程式计算 0.31V lg 20592 .034.022Cu Cu /Cu =+ =++ c ? 1.42V )(lg 2059 2.036.12 Cl Cl Cl Cl Cl /Cl --2 2- 2 =+=θθ ?c c p p 由此可知电对Cu Cu 2+ 构成了电池的负极，另一极则为正极。原电池符号为： )Pt(,(101325Pa)Cl |)L (0.01mol Cl ||)L (0.10mol Cu |Cu )(2-1--12+??-+

氧化还原及电极电位

第八章氧化还原反应与电极电位 首页 难题解析 学生自测题 学生自测答案 章后习题解答 难题解析 [TOP] 例 8-1 写出并配平下列各电池的电极反应、电池反应，注明电极的种类。 （1） (-) Ag(s)│AgCl(s) │HCl(sln)│Cl2(100kp)│Pt(s) (+) （2） (-) Pb(s)│PbSO4(s)│K2SO4(sln)‖KCl(sln)│PbCl2(s)│Pb(s) (+) （3） (-) Zn(s)│Zn2+(c1)‖MnO4-(c2), Mn2+(c3), H+(c4)│Pt(s) (+) （4） (-) Ag(s) | Ag+ (c1) ‖Ag+(c2) │Ag(s) (+) 分析将所给原电池拆分为两个电极。负极发生氧化反应，正极发生还原反应，写出正、负极反应式，由正极反应和负极反应相加构成电池反应。 解（1）正极反应 Cl2(g)+2e- → 2 Cl－ (aq) 属于气体电极 负极反应 Ag(s)+Cl-(aq) → AgCl(s)+e- 属于金属-难溶盐-阴离子电极 电池反应 2Ag（s）+ Cl2(g) →2AgCl(s) n=2 （2）正极反应 PbCl2(s)+2e- →Pb(s)+2Cl- (aq) 属于金属-难溶盐-阴离子电极负极反应 Pb(s)+SO42-(aq) →PbSO4(s)+2e- 属于金属-难溶盐-阴离子电极电池反应 PbCl2(s) +SO42- (aq)→PbSO4(s) +2Cl-(aq) n=2 （3）正极反应 MnO4-(aq) +8H+(aq)+5e- →Mn2+(aq)+ 4H2O(l) 属于氧化还原电极负极反应 Zn(s) → Zn2+(aq)+2e- 属于金属-金属离子电极 电池反应2MnO4- (aq)+16H+(aq)＋5Zn(s)→2Mn2+(aq)＋8H2O(l)＋5Zn2+ (aq) n=10 （4）正极反应 Ag+(c2) +e- → Ag(s) 属于金属-金属离子电极负极反应 Ag(s) → Ag+ (c1) + e- 属于金属-金属离子电极 电池反应 Ag+(c2) → Ag+ (c1) n=1 例 8-2 25℃时测得电池 (-) Ag(s)│AgCl(s)│HCl(c)│Cl2(100kp)│Pt(s) (+) 的电动势为1.136V，已知 ( Cl2/Cl-)=1.358V, ( Ag+/Ag)=0.799 6V，求AgCl的溶度积。 分析首先根据电池电动势和已知的标准电极电位，由Nernst方程求出 AgCl/Ag 。其次：AgCl的平衡AgCl(s) Ag+ (aq)+ Cl-(aq)，方程式两侧各加Ag： AgCl(s) + Ag(s) Ag+ (aq)+ Cl-(aq) + Ag(s) AgCl与产物Ag组成AgCl/Ag电对；反应物Ag与Ag+组成Ag+/Ag电对。AgCl(s)的溶度积常数为： = 。 解由电池表达式： 正极反应 Cl2 (g)+ 2e- → 2 Cl-(aq)， = + lg 负极反应 Ag(s) + Cl-(aq) → AgCl(s) + e-， = ＋ lg 电池反应 Cl2(g) + 2Ag(s) → 2AgCl(s) E ＝ - ＝( + lg )-( ＋ lg ) ＝1.136V， 将和数据带入 ＝－1.136 V＝1.358 V－1.136 V＝0.222V， 又由 AgCl(s) + Ag Ag+ + Cl- + Ag ＝ =(0.222-0.799 6)V/0.059 16V＝-9.76

旋转圆盘电极应用研究一

旋转圆盘电极应用研究（一） PINE 旋转圆盘电极的经典应用：氧还原反应（Oxygen Reduction Reaction, ORR ）几乎是所有燃料电池、金属-空气电池的首选阴极反应，也是许多金属腐蚀过程中的主要反应。 （1） 为什么旋转圆盘电极可以应用于ORR pine 旋转圆盘电极的优点就是电极溶液界面反应物的扩散层厚度与电极转速之间有着明确的函数应用，因此可以通过系统的改变反应的转速来调控反应物、产物的传质。对光滑电极上发生的可逆性不好的氧还原反应，可以通过简单的数学处理，完全排除传质的影响从而获得电极对反应的内在动力学参数。 （2） Pine 旋转圆盘电极氧还原研究应用案例 1、 Angew. Chem. Int. Ed ，Sulfur and Nitrogen Dual-Doped Mesoporous Graphene Electrocatalyst for Oxygen Reduction with Synergistically Enhanced Performance ； 2、 Angew. Chem. Int. Ed ，Nitrogen-Doped Ordered Mesoporous Graphitic Arrays with High Electrocatalytic Activity for Oxygen Reduction ； 3、 NATURE MATERIALS ，Co3O4 nanocrystals on graphene as a synergistic catalyst for oxygen reduction reaction ； 4、 ACS Applied Materials & Interfaces ， NiCo2S4@graphene as a 常数 ?≈6 /13/1νδi D

第八章 氧化还原反应与电极电位

氧化还原反应与电极电位首页难题解析学生自测题学生自测答案章后习题解答难题解析[TOP] 例8-1 写出并配平下列各电池的电极反应、电池反应，注明电极的种类。 （1）(-) Ag(s)│AgCl(s) │HCl(sln)│Cl2(100kp)│Pt(s) (+) （2）(-) Pb(s)│PbSO4(s)│K2SO4(sln)‖KCl(sln)│PbCl2(s)│Pb(s) (+) （3）(-) Zn(s)│Zn2+(c1)‖MnO4-(c2), Mn2+(c3), H+(c4)│Pt(s) (+) （4）(-) Ag(s) | Ag+ (c1) ‖Ag+(c2) │Ag(s) (+) 分析将所给原电池拆分为两个电极。负极发生氧化反应，正极发生还原反应，写出正、负极反应式，由正极反应和负极反应相加构成电池反应。 解（1）正极反应Cl2(g)+2e-→ 2 Cl－(aq) 属于气体电极 负极反应Ag(s)+Cl-(aq) → AgCl(s)+e-属于金属-难溶盐-阴离子电极 电池反应2Ag（s）+ Cl2(g) →2AgCl(s) n=2 （2）正极反应PbCl2(s)+2e-→Pb(s)+2Cl- (aq) 属于金属-难溶盐-阴离子电极负极反应Pb(s)+SO42-(aq)→PbSO4(s)+2e-属于金属-难溶盐-阴离子电极 电池反应PbCl2(s) +SO42-(aq)→PbSO4(s) +2Cl-(aq) n=2 （3）正极反应MnO4-(aq) +8H+(aq)+5e-→Mn2+(aq)+ 4H2O(l) 属于氧化还原电极负极反应Zn(s) → Zn2+(aq)+2e-属于金属-金属离子电极电池反应2MnO4- (aq)+16H+(aq)＋5Zn(s)→2Mn2+(aq)＋8H2O(l)＋5Zn2+ (aq)n=10 （4）正极反应Ag+(c2) +e- → Ag(s) 属于金属-金属离子电极 负极反应Ag(s) → A g+ (c1) + e-属于金属-金属离子电极 电池反应Ag+(c2) → Ag+ (c1) n=1 例8-2 25℃时测得电池(-) Ag(s)│AgCl(s)│HCl(c)│Cl2(100kp)│Pt(s) (+) 的电动势为?( Cl2/Cl-)=1.358V, θ?( Ag+/Ag)=0.799 6V，求AgCl的溶度积。 1.136V，已知θ ?AgCl/Ag 。其分析首先根据电池电动势和已知的标准电极电位，由Nernst方程求出θ 次：AgCl的平衡AgCl(s)Ag+ (aq)+ Cl-(aq)，方程式两侧各加Ag：

大学实验化学 氧化还原反应与电极电位

氧化还原反应与电极电位 难题解析[TOP] 例8-1 写出并配平下列各电池的电极反应、电池反应，注明电极的种类。 （1）(-) Ag(s)│AgCl(s) │HCl(sln)│Cl2(100kp)│Pt(s) (+) （2）(-) Pb(s)│PbSO4(s)│K2SO4(sln)‖KCl(sln)│PbCl2(s)│Pb(s) (+) （3）(-) Zn(s)│Zn2+(c1)‖MnO4-(c2), Mn2+(c3), H+(c4)│Pt(s) (+) （4）(-) Ag(s) | Ag+ (c1) ‖Ag+(c2) │Ag(s) (+) 分析将所给原电池拆分为两个电极。负极发生氧化反应，正极发生还原反应，写出正、负极反应式，由正极反应和负极反应相加构成电池反应。 解（1）正极反应Cl2(g)+2e-→ 2 Cl－(aq) 属于气体电极 负极反应Ag(s)+Cl-(aq) → AgCl(s)+e-属于金属-难溶盐-阴离子电极 电池反应2Ag（s）+ Cl2(g) →2AgCl(s) n=2 （2）正极反应PbCl2(s)+2e-→Pb(s)+2Cl- (aq) 属于金属-难溶盐-阴离子电极 负极反应Pb(s)+SO42-(aq)→PbSO4(s)+2e-属于金属-难溶盐-阴离子电极 电池反应PbCl2(s) +SO42-(aq)→PbSO4(s) +2Cl-(aq) n=2 （3）正极反应MnO4-(aq) +8H+(aq)+5e-→Mn2+(aq)+ 4H2O(l) 属于氧化还原电极 负极反应Zn(s) → Zn2+(aq)+2e-属于金属-金属离子电极电池反应2MnO4- (aq)+16H+(aq)＋5Zn(s)→2Mn2+(aq)＋8H2O(l)＋5Zn2+ (aq)n=10 （4）正极反应Ag+(c2) +e- → Ag(s) 属于金属-金属离子电极 负极反应Ag(s) → Ag+ (c1) + e-属于金属-金属离子电极 电池反应Ag+(c2) → Ag+ (c1) n=1 例8-2 25℃时测得电池(-) Ag(s)│AgCl(s)│HCl(c)│Cl2(100kp)│Pt(s) (+) 的电动势为1.136V，已知θ ?( Cl2/Cl-)=1.358V, θ?( Ag+/Ag)=0.799 6V，求AgCl的溶度积。 ?AgCl/Ag 。其次：AgCl的分析首先根据电池电动势和已知的标准电极电位，由Nernst方程求出θ 平衡AgCl(s)Ag+ (aq)+ Cl-(aq)，方程式两侧各加Ag： AgCl(s) + Ag(s)Ag+ (aq)+ Cl-(aq) + Ag(s) AgCl与产物Ag组成AgCl/Ag电对；反应物Ag与Ag+组成Ag+/Ag电对。AgCl(s)的溶度积常数为：

Pine旋转盘环电极系统共14页

Pine RRDE AFMSRCE旋转盘环电极系统 主机-旋转器： - AFMSRCE CE认证旋转器（圆环/圆盘/圆柱），220 V/50 Hz 可选附件和配件： - AFTUBE 参比电极隔离管 - AC01TPA 配合24/40 电解池颈的锥型轴承 - AFREF1 标准甘汞参比电极 - AFREF2 银/氯化银参比电极 - AFREF3 银/氯化银参比电极（双电解液池，可用于有机体系）- AKCLAMP 可固定电解池的电解池夹 - AKPOLISH 电极抛光材料 - AFCTR1 铂对电极 - AFCELL1 125ml 玻璃电解池，用于非旋转电极 - AFCELL2 125ml 玻璃电解池，用于旋转电极 - AFCELL3 125ml 玻璃电解池，用于旋转电极，可进行水浴调温 - AFCELL4 1L标准腐蚀电解池 RDE附件： - AFE2M050AU 高速一体旋转金电极 - AFE2M050GC 高速一体旋转玻碳电极 - AFE2M050PT 高速一体旋转铂电极 - AFE3M RDE/RCE旋转轴，适合E3/E4/QC3系列电极 - AFE3T050AU 5mm直径E3系列RDE金电极 - AFE3T050GC 5mm直径E3系列RDE玻碳电极 - AFE3T050PT 5mm直径E3系列RDE铂电极 RRDE附件： - AFE6M 旋转盘环电极RRDE电极轴，适合E5/E6/E7系列电极 - AFE7R8AUAU E7系列RRDE电极，金盘-金环 - AFE7R8PTPT E7系列RRDE电极，铂盘-铂环 - AFE7R9GCAU E7系列RRDE电极，玻碳盘-金环 - AFE7R9GCPT E7系列RRDE电极，玻碳盘-铂环 - AFE7R9GCGC E7系列RRDE电极，玻碳盘-玻碳环 RCE附件： - AFE3M RDE/RCE旋转轴，适合E3/E4/QC3系列电极 - ACQC01205 快速更换圆柱电极，包括垫圈和螺母，不包括金属样品 - 圆柱嵌入体金属样品（600砂砾抛光）： - ACQC012CY430 430不锈钢

一、旋转圆盘圆环电极装置

一、旋转圆盘圆环电极装置 1)转速：50-10000rpm，电机功率0.02马力,采用银碳刷接触连接 2)碳刷：卓越的镀银工艺，形成优异的抗干扰性能，接触电阻极小,可有效降 低电流采集误差，使用寿命长 3)控制：分体控制，可拆式结构，方便置入手套箱。具有信号输入/输出接口， 可通过输入外部信号（来自电化学工作站）控制转速；可将转速信号输出至测试设备（示波器）或用来控制其它设备 4)防爆：防爆设计，保证人身与设备安全 5)旋转杆：长度170mm外径：15mm，适用于各种电解池，方便与其它仪器联 用,还有不同型号旋转杆供不同研究使用 6)盘电极：外螺纹设计，接触更好，信号传输稳定。特氟龙材料，盘电极直 径：5.0mm，电极外径：15mm温度室温。 7)盘环电极：外螺纹设计，接触更好，信号传输稳定。特氟龙材料。盘环间 隙<=320μm。盘环尺寸精度：0.01mm。盘直径：5.61mm，环内径：6.25mm，环外径：7.92mm，电极头收集效率37%。 8)陶瓷密封插件：外体材料为PEEK，具有化学抗性。插件本身为陶瓷，可以 抵抗化学攻击，插件口径15mm，和电极外径配套。插件外径适用于所有24/25口容器。 9)双接点参比电极：Ag/AgCl双接点参比电极，能够通过转换接口（PTFE材 质）与电解池接口（14/20接口）无缝连接。 10)铂丝对电极：在一种耐化学的环氧树脂的末端安装了一个螺旋状的铂丝 (99.99%的纯)，配有PTFE材质套管，用于14/20端口。外径6.9mm，绝缘 材料包裹。长度150mm。 11)电解池：容积：150ml。五个端口口：中间端口24/25，四个侧端口14/ 20 12)采用优质玻璃，开模加工而成。具有优良的化学特性。配备全套的封口件。 尤其是一个F型双进气口，以及L型出气口，可以有效保证电解池的气密性。加上PINE陶瓷轴承密封套，即使在高速旋转状态下，也能完成充气实

教学指导氧化还原反应与电极电位

第八章 氧化还原反应与电极电位
首页
基本要求
重点难点
讲授学时
内容提要
1 基本要求 [TOP] 1.1 掌握离子-电子法配平氧化还原反应式、电池组成式的书写；根据标准电极电位判断氧化还原反应
方向；通过标准电动势计算氧化还原反应的平衡常数；电极电位的 Nernst 方程、影响因素及有关 计算。 1.2 熟悉氧化值的概念和氧化还原反应的定义，熟练计算元素氧化值；熟悉原电池的结构及正负极反应 的特征；熟悉标准电极电位概念；熟悉电池电动势与自由能变的关系。 1.3 了解电极类型、电极电位产生的原因；了解电位法测量溶液 pH 的原理及 pH 操作定义；了解电化学 与生物传感器及其应用。
2 重点难点 [TOP] 2.1 重点 2.1.1 标准电极电位表的应用。 2.1.2 电极反应与电池反应，电池组成式的书写。 2.1.3 通过标准电动势计算氧化还原反应的平衡常数。 2.1.4 电极电位的 Nernst 方程、影响因素及有关计算。 2.2 难点 2.2.1 电极电位的产生 2.2.2 用设计原电池的方法计算平衡常数 2.2.3 Nernst 方程的推导
3 讲授学时 [TOP] 建议 6 学时
4 内容提要 [TOP] 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
1

4.1 第一节 氧化还原反应
4.1.1 氧化值
氧化值是某元素原子的表观荷电数，这种荷电数是假设把化学键中的电子指定给电负性较大的原子
而求得。确定元素氧化值的规则：
1）单质中原子的氧化值为零。
2）单原子离子中原子的氧化值等于离子的电荷。
3）氧的氧化值在大多数化合物中为-2，但在过氧化物中为-1。
4）氢的氧化值在大多数化合物中为+1，但在金属氢化物中为-1。
5）卤族元素：氟的氧化值在所有化合物中均为-1，其它卤原子的氧化值在二元化合物中为-1，但
在卤族的二元化合物中，列周期表靠前的卤原子的氧化数为-1；在含氧化合物中按氧的氧化值为
-2 决定。
6）电中性化合物中所有原子的氧化值之和为零。
4.1.2 氧化还原反应
元素的氧化值发生了变化的化学反应称为氧化还原反应。氧化还原反应可被拆分成两个半反应。
半反应中元素的氧化值升高称为氧化，元素的氧化值降低称为还原。氧化还原反应中，氧化反应和还原
反应同时存在，还原剂被氧化，氧化剂被还原，且得失电子数相等。
半反应的通式为 氧化型 + ne-
还原型
或
Ox + ne-
Red
式中 n 为得失电子数，氧化型(Ox)包括氧化剂及相关介质，还原型(Red)包括还原剂及相关介质。氧化
型物质及对应的还原型物质称为氧化还原电对（Ox/Red）。
4.1.3 氧化还原反应方程式的配平
离子-电子法（或半反应法）配平氧化还原反应方程式的方法是：
1）写出氧化还原反应的离子方程式。
2)将离子方程式拆成氧化和还原两个半反应。
3)根据物料平衡和电荷平衡，分别配平半反应（注意不同介质中配平方法的差异）。
4)根据氧化剂和还原剂得失电子数相等，找出两个半反应的最小公倍数，并把它们配平合并。
5)可将配平的离子方程式写为分子方程式。
4.2 第二节 原电池与电极电位 4.2.1 原电池
[TOP]
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第八章 氧化还原反应与电极电位(大纲)

第八章
1 1.1 基本要求 [TOP]
氧化还原反应与电极电位
掌握离子-电子法配平氧化还原反应式、电池组成式的书写；根据标准电极电位判断氧化还原反应 方向；通过标准电动势计算氧化还原反应的平衡常数；电极电位的 Nernst 方程、影响因素及有关 计算。
1.2 熟悉氧化值的概念和氧化还原反应的定义，熟练计算元素氧化值；熟悉原电池的结构及正负极反应 的特征；熟悉标准电极电位概念；熟悉电池电动势与自由能变的关系。 1.3 了解电极类型、电极电位产生的原因；了解电位法测量溶液 pH 的原理及 pH 操作定义；了解电化学 与生物传感器及其应用。 2 重点难点 [TOP]
2.1 重点 2.1.1 标准电极电位表的应用。 2.1.2 电极反应与电池反应，电池组成式的书写。 2.1.3 通过标准电动势计算氧化还原反应的平衡常数。 2.1.4 电极电位的 Nernst 方程、影响因素及有关计算。 2.2 难点 2.2.1 电极电位的产生 2.2.2 用设计原电池的方法计算平衡常数 2.2.3 Nernst 方程的推导
3
讲授学时 建议 6 学时
[TOP]
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内容提要
[TOP]
第一节
第二节
第三节
第四节
第五节
4.1 第一节 氧化还原反应 4.1.1 氧化值
1

氧化值是某元素原子的表观荷电数，这种荷电数是假设把化学键中的电子指定给电负性较大的原子 而求得。确定元素氧化值的规则：1）单质中原子的氧化值为零。2）单原子离子中原子的氧化值等于离 子的电荷。3）氧的氧化值在大多数化合物中为-2，但在过氧化物中为-1。4）氢的氧化值在大多数化合 物中为+1，但在金属氢化物中为-1。5）卤族元素：氟的氧化值在所有化合物中均为-1，其它卤原子的 氧化值在二元化合物中为-1，但在卤族的二元化合物中，列周期表靠前的卤原子的氧化数为-1；在含氧 化合物中按氧的氧化值为-2 决定。6）电中性化合物中所有原子的氧化值之和为零。 4.1.2 氧化还原反应 元素的氧化值发生了变化的化学反应称为氧化还原反应。氧化还原反应可被拆分成两个半反应。 半反应中元素的氧化值升高称为氧化，元素的氧化值降低称为还原。氧化还原反应中，氧化反应和还原 反应同时存在，还原剂被氧化，氧化剂被还原，且得失电子数相等。 半反应的通式为 或 氧化型 + ne Ox + ne
-
还原型 Red
式中 n 为得失电子数，氧化型(Ox)包括氧化剂及相关介质，还原型(Red)包括还原剂及相关介质。氧化 型物质及对应的还原型物质称为氧化还原电对（Ox/Red） 。 4.1.3 氧化还原反应方程式的配平 离子-电子法（或半反应法）配平氧化还原反应方程式的方法是：1）写出氧化还原反应的离子方程 式。2)将离子方程式拆成氧化和还原两个半反应。3)根据物料平衡和电荷平衡，分别配平半反应（注意 不同介质中配平方法的差异） 。4)根据氧化剂和还原剂得失电子数相等，找出两个半反应的最小公倍数， 并把它们配平合并。5)可将配平的离子方程式写为分子方程式。 4.2 第二节 原电池与电极电位 4.2.1 原电池 将化学能转化成电能的装置称为原电池。原电池中电子输出极为负极；电子输入极为正极。正极发 生还原反应；负极发生氧化反应，正极反应和负极反应构成电池反应，即氧化还原反应。 常用的电极有金属-金属离子电极、气体电极、金属-金属难溶盐-阴离子电极、氧化还原电极四种 类型。 将两个电极组合起来构成一个原电池，原电池可用电池组成式表示。习惯上把正极写在右边，负极 写在左边；用“|”表示两相之间的界面；中间用“‖”表示盐桥。如 Zn-Cu 电池的电池组成式： (-) Zn(s)│Zn (c1) ‖Cu (c2)│Cu(s) 4.2.2 电极电位的产生和电池电动势
2+ 2+
[TOP]
(+)
2

实验八旋转圆盘电极法测定电极过程动力学参数肖时英

实验八 旋转圆盘电极法测定电极过程动力学参数 王法星5 同组人： 肖时英 王春 邓陶丽 一、目的要求 1．了解圆盘电极在旋转时的特点，掌握该实验的基本原理。 2．测定Fe(CN)64-/Fe(CN)63- 体系中反应粒子的扩散系数（D ）、交换电流密度（i 0）、阴极反应传递系数（α）和阳极反应传递系数（β）。 二、 实验原理 旋转圆盘电极的结构是将圆柱电极材料镶嵌在聚四氟乙烯棒中，一端呈圆盘状的平面作为反应面，，另一端则连接马达。当电极经马达带动以一定速率旋转时，在电极附近的液体必定会发生流动。在一定条件下，旋转圆盘电极附近的液体处于层流状态时，液体的流动可以分解成三个方向： 1． 由于电极旋转而产生的离心力，使液体在径向以V 径速度向外流动； 2． 由于液体的粘滞性，在旋转圆盘电极的平面以一定的角速度转动时，液体就要以 V 切速度向圆盘的切向流动； 3． 由于电极附近的液体向外流动，使电极中心区的液体压力下降，从而使得电极表面较远的液体以V 轴 速度向中心流动。 根据流体动力学的计算，可以得出液体处于层流时，上述流动速度的数学表达式为： V r F()ωξ=径 (1) V r G()ωξ=切 (2) V H()νωξ=轴 (3) 上三式中，r 是离电极轴心的径向距离，ω是电极旋转的角速度（等于2πN ，N 为每秒钟的旋转数），?是液体的运动粘度(等于粘度/密度，单位是cm 2/s)，ξ是一个无因次比值(等于（ω/?）1/2 Z ，Z 是离电极表面的轴向距离)。F 、G 和H 三个函数值与ξ的关系可见图1。 图1 F 、G 和H 函数值与ξ的关系 从图1可知，当ξ=3.6时，F 、G 函数值已接近于零，而H 函数则接近定值(-0.866)，在此情况下，V 径=V 初 =0。人们通常将ξ=0.36时所对应的Z 值，定义为流体动力学层的边界厚度，用δ Pr 表示，即 Pr 3.6 νδω = （4） 当Z>δ Pr 时，液体基本上只作轴向流动，在 Z>>δ Pr 时， V 0.866νω=-轴 （5） 当Z<δPr 时，液体在径向和切向的流速都不可忽略。由于圆盘旋转时，其边缘区液体流动情况复杂，所 以圆盘必须处在整个圆盘的中心，圆盘的半径也要比电极的大好几倍，以忽略边缘效应对研究电极下液体流 动的影响。 如果对旋转圆盘电极进行阶跃恒电位极化，电极表面进行的电极反应可表示为： O + ne = R (6) 在大量支持电解质存在的条件下，反应物质的输送既包含了因浓差而引起的扩散作用，也包含了由于电极旋转而产生的对流作用。在稳态时，与电极表面距离相同的各处浓度不因时间而变化，即dC/dt=0，也就是说，对于只考虑一维扩散和对流情况时，有

实验八-旋转圆盘电极法测定电极过程动力学参数-肖时英

实验八-旋转圆盘电极法测定电极过程动力学参数-肖时英

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实验八 旋转圆盘电极法测定电极过程动力学参数 王法星 11210220045 同组人： 肖时英 王春 邓陶丽 一、目的要求 1．了解圆盘电极在旋转时的特点，掌握该实验的基本原理。 2．测定Fe(CN)64-/Fe(CN)63-体系中反应粒子的扩散系数（D ）、交换电流密度（i 0）、阴极反应传递系数（α）和阳极反应传递系数（β）。 二、 实验原理 旋转圆盘电极的结构是将圆柱电极材料镶嵌在聚四氟乙烯棒中，一端呈圆盘状的平面作为反应面，，另一端则连接马达。当电极经马达带动以一定速率旋转时，在电极附近的液体必定会发生流动。在一定条件下，旋转圆盘电极附近的液体处于层流状态时，液体的流动可以分解成三个方向： 1． 由于电极旋转而产生的离心力，使液体在径向以V 径速度向外流动； 2． 由于液体的粘滞性，在旋转圆盘电极的平面以一定的角速度转动时，液体就要以 V 切速度向圆盘的切向流动； 3． 由于电极附近的液体向外流动，使电极中心区的液体压力下降，从而使得电极表面较远的液体以V 轴速度向中心流动。 根据流体动力学的计算，可以得出液体处于层流时，上述流动速度的数学表达式为： V r F() ωξ=径 (1) V r G() ωξ=切 (2) V H() νωξ=轴 (3) 上三式中，r 是离电极轴心的径向距离，ω是电极旋转的角速度（等于2πN ，N 为每秒钟的旋转数），ν是液体的运动粘度(等于粘度/密度，单位是cm 2/s)，ξ是一个无因次比值(等于（ω/υ）1/2Z ，Z 是离电极表面的轴向距离)。F 、G 和H 三个函数值与ξ的关系可见图1。

orp氧化还原电位

关于氧化还原电位（ORP、Eh）去极化测定法的二十个问题 方建安 （中科院南京土壤研究所技术服务中心，南京传滴仪器设备有限公司）经常有人打电话或网上发Email于我，询问有关氧化还原电位（ORP）测定，特别是ORP去极化测定法的有关问题，为此把问题与答复集中成文，供大家参考和讨论。 一氧化还原电位是指什么？ 氧化还原电位，简称ORP （是英文Oxidation-Reduction Potential的缩写）或Eh，作为介质（包括土壤、天然水、培养基等）环境条件的一个综合性指标，已沿用很久，它表征介质氧化性或还原性的相对程度。 二氧化还原电位的传统测定方法是什么？ 长期以来氧化还原电位是采用铂电极直接测定法。即将铂电极和参比电极直接插入介质中来测定。ORP电极是一种可以在其敏感层表面进行电子吸收或释放的电极,该敏感层是一种惰性金属,通常是用铂和金来制作。参比电极是饱和甘汞电极或银/氯化银电极。 三氧化还原电位的传统测定法有什么特点？ 氧化还原电位的传统测定法十分简单，它由ORP复合电极和mV计组成。但达到平衡电位值的时间较长，特别在测定弱平衡体系时，由于铂电极并非绝对的惰性，其表面可形成氧化膜或吸附其它物质。影响各氧化还原电对在铂电极上的电子交换速率，因此平衡电位的建立极为缓慢，在有的介质中需经几小时甚至一、二天, 而且测定误差甚大，通常40-100mV。因此通常在ORP测定中人为规定一个读数时间，如5分钟，或者10分钟，或者30分钟------等。在发表文章或上报数据时，必须标识读数时间。 四用什么方法可以得到相对精确的测定结果？ 如果充分考虑了铂电极的表面性质和电极电位建立的动力学过程，对复杂的介质，如果采用了去极化法测定氧化还原电位，可以在较短时间2分钟内得到较为精确的结果，这个结果相当于传统测定方法平衡48小时的电位，通常两者小于10mV或更好。 五什么是氧化还原电位去极化法测定法？ 将极化电压调节到600-750mV,以银—氯化银电极作为辅助电极，铂电极接到电源的正端，阳极极化（极化时间5-15秒中自由选择），接着切断极化电源（去极化时间在20秒以上自由选择），去极化时监测铂电极的电位（对甘汞电极）。电极电位E（毫伏）和去极化时间的对数logt之间存在直线关系。以相同的方法进行阴极极化和随后的去极化监测。阳极去极化曲线与阴极去极化曲线的延长线的交点相当于平衡电位。二条曲线的方程为： E阳=a1+b1logt阳E阴=a2+b2logt阴 求解此二直线方程可得到平衡电位公式E=(a2b1-a1b2)/(b1-b2) 平衡电位加上该温度下 参比电极的电位值，即 可求出ORP值。 将有关两条去极化曲线 的数据输入计算机，即 可自动算出土壤的ORP 值。 这种方法如果用手工测 定，不但过程操作紧张， 测定误差大，而且数学 处理繁重。 六现在有这种ORP去 极化法自动测定仪器 吗？ 这种方法是中国科 学院南京土壤研究所电

实验五--氧化还原反应与电极电势

实验五--氧化还原反应与电极电势

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实验五 氧化还原反应与电极电势 一、实验目的 1、掌握电极电势对氧化还原反应的影响。 2、定性观察浓度、酸度对电极电势的影响。 3、定性观察浓度、酸度、温度、催化剂对氧化还原反应的方向、产物、速度的影响。 4、通过实验了解原电池的装置。 二、实验原理 氧化剂和还原剂的氧化、还原能力强弱，可根据她们的电极电势的相对大小来衡量。电极电势的值越大，则氧化态的氧化能力越强，其氧化态物质是较强氧化剂。电极电势的值越小，则还原态的还原能力越强，其还原态物质是较强还原剂。只有较强的氧化剂才能和较强还原剂反应。即φ氧化剂-φ还原剂﹥0时，氧化还原反应可以正方向进行。故根据电极电势可以判断氧化还原反应的方向。 利用氧化还原反应而产生电流的装置，称原电池。原电池的电动势等于正、负两极的电极电势之差：E = φ正-φ负。根据能斯特方程： ] [][lg 0591.0还原型氧化型半?+=n θ?? 其中[氧化型]/[还原型]表示氧化态一边各物质浓度幂次方的乘积与还原态一边各物质浓度幂次方乘积之比。所以氧化型或还原型的浓度、酸度改变时，则电极电势φ值必定发生改变，从而引起电动势E 将发生改变。准确测定电动势是用对消法在电位计上进行的。本实验只是为了定性进行比较，所以采用伏特计。浓度及酸度对电极电势的影响，可能导致氧化还原反应方向的改变，也可以影响氧化还原反应的产物。 三、仪器和药品 仪器：试管，烧杯，伏特计，表面皿，U 形管 药品：2 mol·L -1 HCl ，浓HNO 3， 1mol·L -1 HNO 3，3mol·L -1HAc ，1mol·L -1 H 2SO 4，3mol·L -1 H 2SO 4，0.1mol·L -1 H 2C 2O 4，浓NH 3·H 2O （2mol·L -1），6mol·L -1NaOH ，40%NaOH 。 1mol·L -1 ZnSO 4，1mol·L -1 CuSO 4，0.1mol·L -1KI ，0.1mol·L -1AgNO 3，0.1mol·L -1KBr ，0.1mol·L -1FeCl 3，0.1mol·L -1Fe 2(SO 4)3，0.1mol·L -1FeSO 4，1mol·L -1FeSO 4， 0.4mol·L -1K 2Cr 2O 7， 0.001mol·L -1KMnO 4，0.1mol·L -1Na 2SO 3，0.1mol·L -1Na 3AsO 3， 0.1mol·L -1 MnSO 4， 0.1mol·L -1NH 4SCN ， 0.01mol·L -1I 2水，Br 2水，CCl 4，固体NH 4F ，固

氧化还原反应与电极电位

第八章氧化还原反应与电极电位首页难题解析学生自测题学生自测答案章后习题答案难题解析[TOP] 例8-1 写出并配平下列各电池的电极反应、电池反应，注明电极的种类。 （1）(-) Ag,AgCl(s) |HCl |Cl2(100kp),Pt (+) （2）(-) Pb, PbSO4(s)| K2SO4‖KCl| PbCl2(s),Pb (+) （3）(-) Zn | Zn2+‖MnO4-, Mn2+, H+| Pt (+) （4）(-) Ag | Ag+ (c1)‖Ag+(c2) |Ag (+) 析将所给原电池拆分为两个电极。负极发生氧化反应，正极发生还原反应，写出正、负极反应式，由正极反应和负极反应相加构成电池反应。 解（1）正极反应Cl2+2e-→ 2 Cl－此电极为气体电极 负极反应Ag+Cl-→ AgCl(s)+e-此电极为金属-难溶盐-阴离子电极 电池反应2Ag+Cl2→2AgCl(s) n=2 （2）正极反应PbCl2(s)+2e-→Pb+2Cl- 此电极为金属-难溶盐-阴离子电极 负极反应Pb+SO42- →PbSO4(s)+2e-此电极为金属-难溶盐-阴离子电极 电池反应PbCl2(s) +SO42-→PbSO4(s) +2Cl-n=2 （3）正极反应MnO4- +8 H++5e-→Mn2++ 4 H2O 此电极为氧化还原电极 负极反应Zn → Zn2++2e-此电极为金属及其离子电极 电池反应2MnO4- +16 H+＋5Zn→2Mn2+＋8 H2O＋5Zn2+ n=10 （4）正极反应Ag+(c2) +e- → Ag 此电极为金属及其离子电极 负极反应Ag → Ag+ (c1) + e-此电极为金属及其离子电极 电池反应Ag+(c2) → Ag+ (c1) n=1 例8-2 25℃时测得电池(-) Ag,AgCl(s) |HCl(c) |Cl2(100kp),Pt (+) 的电动势为 1.136V，已知θ ?( Cl2/Cl-)=1.358V, θ?( Ag+/Ag)=0.799 6V，求AgCl的溶度积。 ?AgCl/Ag 。(2) AgCl的平衡析首先根据电池电动势和已知的标准电极电位，由Nernst方程求出θ AgCl(s)Ag+ + Cl-，方程式两侧各加Ag：

实验八旋转圆盘电极法测定电极过程动力学参数肖时英

实验八旋转圆盘电极法测定电极过程动力学参数肖 时英 The following text is amended on 12 November 2020.

实验八 旋转圆盘电极法测定电极过程动力学参数 王法星5 同组人： 肖时英 王春 邓陶丽 一、目的要求 1．了解圆盘电极在旋转时的特点，掌握该实验的基本原理。 2．测定Fe(CN)64-/Fe(CN)63-体系中反应粒子的扩散系数（D ）、交换电流密度（i 0）、阴极反应传递系数（α）和阳极反应传递系数（β）。 二、 实验原理 旋转圆盘电极的结构是将圆柱电极材料镶嵌在聚四氟乙烯棒中，一端呈圆盘状的平面作为反应面，，另一端则连接马达。当电极经马达带动以一定速率旋转时，在电极附近的液体必定会发生流动。在一定条件下，旋转圆盘电极附近的液体处于层流状态时，液体的流动可以分解成三个方向： 1． 由于电极旋转而产生的离心力，使液体在径向以V 径速度向外流动； 2． 由于液体的粘滞性，在旋转圆盘电极的平面以一定的角速度转动时，液体就要以 V 切速度向圆盘的切向流动； 3． 由于电极附近的液体向外流动，使电极中心区的液体压力下降，从而使得电极表面较远的液体以V 轴速度向中心流动。 根据流体动力学的计算，可以得出液体处于层流时，上述流动速度的数学表达式为： V r F()ωξ=径 (1) V r G()ωξ=切 (2) V )ξ=轴 (3) 上三式中，r 是离电极轴心的径向距离，ω是电极旋转的角速度（等于2πN ，N 为每秒钟的旋转数），是液体的运动粘度(等于粘度/密度，单位是cm 2/s)，ξ是一个无因次比值(等于（ω/）1/2Z ，Z 是离电极表面的轴向距离)。F 、G 和H 三个函数值与ξ的关系可见图1。 图1 F 、G 和H 函数值与ξ的关系 从图1可知，当ξ=时，F 、G 函数值已接近于零，而H 函数则接近定值，在此情况下，V 径=V 初=0。人们通常将ξ=时所对应的Z 值，定义为流体动力学层的边界厚度，用δPr 表示，即 Pr δ= （4） 当Z>δPr 时，液体基本上只作轴向流动，在Z>>δPr 时， V =-轴（5）

教学指导--氧化还原反应与电极电位

第八章
首 页 基本要求
氧化还原反应与电极电位
重点难点 讲授学时 内容提要
1 1.1
基本要求
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掌握离子-电子法配平氧化还原反应式,电池组成式的书写;根据标准电极电位判断氧化还原反应 方向;通过标准电动势计算氧化还原反应的平衡常数;电极电位的 Nernst 方程,影响因素及有关 计算.
1.2 熟悉氧化值的概念和氧化还原反应的定义,熟练计算元素氧化值;熟悉原电池的结构及正负极反应 的特征;熟悉标准电极电位概念;熟悉电池电动势与自由能变的关系. 1.3 了解电极类型,电极电位产生的原因;了解电位法测量溶液 pH 的原理及 pH 操作定义;了解电化学 与生物传感器及其应用. 2 重点难点 [TOP]
2.1 重点 2.1.1 标准电极电位表的应用. 2.1.2 电极反应与电池反应,电池组成式的书写. 2.1.3 通过标准电动势计算氧化还原反应的平衡常数. 2.1.4 电极电位的 Nernst 方程,影响因素及有关计算. 2.2 难点 2.2.1 电极电位的产生 2.2.2 用设计原电池的方法计算平衡常数 2.2.3 Nernst 方程的推导
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讲授学时 建议 6 学时
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内容提要
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第一节
第二节
第三节
第四节
第五节
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4.1 第一节 氧化还原反应 4.1.1 氧化值 氧化值是某元素原子的表观荷电数,这种荷电数是假设把化学键中的电子指定给电负性较大的原子 而求得.确定元素氧化值的规则: 1)单质中原子的氧化值为零. 2)单原子离子中原子的氧化值等于离子的电荷. 3)氧的氧化值在大多数化合物中为-2,但在过氧化物中为-1. 4)氢的氧化值在大多数化合物中为+1,但在金属氢化物中为-1. 5)卤族元素:氟的氧化值在所有化合物中均为-1,其它卤原子的氧化值在二元化合物中为-1,但 在卤族的二元化合物中, 列周期表靠前的卤原子的氧化数为-1; 在含氧化合物中按氧的氧化值为 -2 决定. 6)电中性化合物中所有原子的氧化值之和为零. 4.1.2 氧化还原反应 元素的氧化值发生了变化的化学反应称为氧化还原反应 氧化还原反应.氧化还原反应可被拆分成两个半反应. 氧化还原反应 半反应中元素的氧化值升高称为氧化 氧化,元素的氧化值降低称为还原 还原.氧化还原反应中,氧化反应和还原 氧化 还原 反应同时存在,还原剂被氧化,氧化剂被还原,且得失电子数相等. 半反应的通式为 或 氧化型 + ne Ox + ne
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还原型 Red
式中 n 为得失电子数,氧化型(Ox)包括氧化剂及相关介质,还原型(Red)包括还原剂及相关介质.氧化 型物质及对应的还原型物质称为氧化还原电对(Ox/Red) . 4.1.3 氧化还原反应方程式的配平 离子-电子法(或半反应法)配平氧化还原反应方程式的方法是: 1)写出氧化还原反应的离子方程式. 2)将离子方程式拆成氧化和还原两个半反应. 2) 3)根据物料平衡和电荷平衡,分别配平半反应(注意不同介质中配平方法的差异) . 3) 4)根据氧化剂和还原剂得失电子数相等,找出两个半反应的最小公倍数,并把它们配平合并. 4) 5)可将配平的离子方程式写为分子方程式. 5) 4.2 第二节 原电池与电极电位 4.2.1 原电池 将化学能转化成电能的装置称为原电池.原电池中电子输出极为负极;电子输入极为正极.正极发
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