第六章电极电势

则非标准状态下的可通过能斯特方程进行计算：
φ
Θ + = φ
nF
lg
ca(氧 化 型 ) cg(还 原 型 )
R为气体常数，其值为8.314J· K-1 ·mol-1，F为法拉第常数， 其值为96485C ·mol –1， T为热力学温度，当T = 298K时
φ
Θ + = φ
0.05916
lg
ca(氧 化 型 ) cg(还 原 型 )
（三）标准电极电势表
1、 氢以上的电势为负号，负值越大，电极电势越低； 氢以下的电势为正号，正值越大，电极电势越高。 2、 φθ值与电极的写法无关。 3、电极式中的各组分乘以或除以一个系数，其值φθ不变。
第二节
影响电极电势的因素
g 还原型
一、能斯特方程 电极反应： a 氧化型 + ne 2.303RT
第六章 电极电势
【教学目标】 1. 掌握原电池的组成、电极电势的概念以及影响电极电 势的因素 2. 熟悉应用电极电势比较氧化剂和还原剂的相对强弱及 判断氧还原反应进行的方向 3. 了解标准电势表和电势法测定溶液的pH值 【教学重点】 原电池的组成，能斯特方程 【教学难点】 电极电势的应用 【教学方法】 讲解，讨论，练习
例如: φθ (I2/I-) ﹤ φθ(Fe3+/Fe2+ ) 氧化性： 氧化性： Fe3+ ﹥I2， 还原性： I-﹥ Fe2+
二、判断氧化还原反应的方向
较强的氧化剂与较强的还原剂可以生成较弱的氧化剂 和较弱的还原剂。在标准电极电势表中，左下方的氧化型物质 可以与右上方的还原型物质反应－－对角线相互反应关系。
Zn2+
+ 2e0.05916
Zn
应用能斯特方程得到
φ
=φ +
Θ
lg c(Zn2+)
2
代入c(Zn2+)即可得到，φ分别等于－0.821和－0.744V
+ Mn2++4H2O 例2：已知电极反应 MnO4 +8H +5e φΘ＝+1.507V.若MnO4-和Mn2＋均处于标准态（1 mol· L-1）， 求25℃，pH=6时该电极的电极电势。
（—）Zn │ Zn SO4（C1） CuSO4（C2）│Cu（+） ―│‖表示两相的界面，“ ”表示盐桥，习惯上负极 在左，正极在右。
1 电极由共轭的氧化还原电对构成,其中氧化数高的称 为氧化型物质,氧化数低的称为还原型物质,其关系如下: a 氧化型 + ne g 还原型
(a、g为计量系数，n为转移的电子数。)
第一节 电极电势与标准电极电势
一、原电池
借助于氧化还原反应而产生电流，从而使化学能转变成 电能的装置叫做原电池。 盐桥：在U型管中装满用饱和 KCl溶液和琼胶作成的 冻胶。 这种装置能将化学能转 变为电能，称为原电池 （Primary Cell）
Zn 现象
Zn棒逐渐溶解 溶液的天蓝色减退 有红棕色疏松的铜 在Zn棒表面析出
状态。医学相关的体内氧化还原反应，需要应用生物化学标 准状态下的电极电势来讨论。
第三节 电极电势的应用
一、比较氧化剂和还原剂的相对强弱
电极电势的大小反映了电对中氧化型和还原型物质 氧化还原能力的强弱，电对φ θ值愈大，即电极电势愈 高，则该电对中氧化型物质的氧化能力愈强，是强氧 化剂。而对应的共轭还原型物质的还原能力就愈弱， 是弱的还原剂。反之，电对φ θ值愈小，即电极电势愈 低，则该电对中还原型物质的还原能力愈强，是强还 原剂。而对应的共轭氧化型物质的氧化能力就愈弱， 是弱的氧化剂。（可通过查表知φ θ值大小）
解：应用能斯特方程得到
φ
= φ +
Θ
0.05916
lg
c(MnO4-) . c8(H+)
2
c(Mn2+) . 1
代入数值即可得到，φ＝＋0.939V
由上例可知，氧化型物质的浓度越大或还原型物质的浓 度越小，电极电势的数值就越高；介质的酸碱度也对电极电 势有较大影响。通常，氧化剂的氧化能力在酸性介质中比在 碱性介质中强，还原剂的则相反。 生物体系中，由于H+的浓度等于1时会引起生物大分子 变性，所以生物化学标准状态规定pH=7.0(接近生理pH值)， 而其它各物质仍然取正常规定浓度（或气体物质的分压）的
2 氧化还原电对通常表示为“氧化型/还原型”，例如：
Zn + Cu 2+
还原剂1 氧化剂1
Zn 2+ + Cu
氧化剂2 还原剂2
上述反应两个电对是：Cu 2+/Cu , Zn2+/Zn
二、标准电极电势
（一） 标准氢电极
Pt 2H+ (aq) +2e H2(g)
H2
100Ka
H+=1mol· L-1
标准氢电极示意图
（二） 标准电极电势的测定
通常将测定温度为298K，组成电极的各离子浓 度为1mol· L-1，各气体压力为100KPa时的状态称为 电极的标准状态，（用上标“θ‖表示）在标准状态下， 某电极与标准氢电极组成原电池，测定其电动势E θ ， 根据E θ = φ θ+ - φ θ- 就可求出该电极的标准电极电势φ θ 。
2
应用能斯特方程时需注意以下几点： 1、计算前，首先配平电极反应式。 2、纯固体、纯液体（包括水）不必代入方程中，气体 以分压表示（P/100KPa） 3、电极反应中若有H+、OH-等物质参加反应， H+或OH的浓度也应根据反应式写在能斯特方程中
Leabharlann Baidu
二、影响电极电势的因素及有关计算
例1：将锌片浸入含有0.01mol· L-1或4.0 mol· L-1浓度的 Zn2+溶液中,计算25℃时锌电极的电极电势 （已知φΘ＝－0.762V） 解：电极反应式
三、电势法测定溶液的pH值
将适当的指示电极、参比电极与被测溶液共同组成电池 （或称为工作电池）。该电池的电动势即指示电极相对于参比 电极电势，与被测溶液中的H+浓度（或pH值）存在一定的函数 关系，通过测定电池的电动势就可以测出溶液的pH值了。
所发生的反应 CuSO4 Zn-2e→Zn2+
溶液的温度渐升 Zn+ Cu 2+ →Cu +Zn2+
Cu 2++2e →Cu
检流计指针发生偏移 Cu Zn
Zn棒逐渐溶解
Zn-2e→Zn2+
溶液的天蓝色减退 Cu 2++2e →Cu
Zn+ Cu 2+ →Cu +Zn2+
如Cu—Zn原电池的符号为： Cu Zn