电极电势的应用.
电极电势的应用
Z=2
①各物种按氧化值从高到低向右排列；
②各物种间用直线相连接，直线上方标明 相应电对的E ，线下方为转移电子数。
1.判断中间氧化值物种能否歧化 2Cu (aq) Cu(s) Cu2 (aq)
E / V Cu2 0.1607V Cu 0.5180V Cu
0.3394V EMF = E (Cu/ Cu) E (Cu2 / Cu)
Sn 4 aq 2e Sn 2 aq
E =0.769 V E =0.5345 V E =1.360 V E =0.1539 V
通过比较可以看出，其中 E MnO4/Mn2
最大，氧化型物种MnO4 是最强的氧化剂；
E Sn 4/Sn 2 最小，还原型物种 Sn2+是最强
=1.36V1.30V = 0.06V > 0
方法二：
MnO2 (s) 4H (aq) 2Cl (aq) Mn 2(aq) Cl2 (g) 2H2O(l)
EMF
=
EMF
0.0592V 2
lg
[ p(Cl2 [c(H
) )
/ /
p c
][c(Mn 2) / c ] ]4[c(Cl ) / c ]2
或
lgK = ZEMF
0.0592V
例5-8：试计算298.15K时反应： Zn(s) + Cu2+(aq) Zn 2+(aq)+ Cu (s) 的标准平衡常数K 。
解：EMF =E(Cu2+/Cu) - E(Zn2+/Zn)
= 0.3394V – (–0.7621V) =1.1015V
lg K = ZEMF = 2×1.1075V = 37.213 0.0592V 0.0592V
5.4 电极电势的应用
电极电势的应用电极电势的应用是多方面的。
除了比较氧化剂和还原剂的相对强弱以外，电极电势主要有下列应用。
0102030405 判断原电池的正、负极，计算电池的电动势判断氧化剂、还原剂的相对强弱测定难溶电解质的溶度积常数和弱电解质的解离常数判断氧化还原反应进行的方向判断氧化还原反应进行的程度计算原电池的电动势E在组成原电池的两个半电池中，电极电势代数值较大的一个半电池是原电池的正极，代数值较小的一个半电池是原电池的负极。
原电池的电动势等于正极的电极电势减去负极的电极电势：E＝ϕ(+)－ϕ(-)例 计算下列原电池的电动势，并指出正、负极 Zn∣Zn 2+(0.100 mol·L -1)‖ Cu 2+(2.00 mol·L -1)∣Cu )(lg 2059.02+Cu c 00.2lg 2059.0)(lg 2059.02+Zn c )100.0lg(2059.0 解： 先计算两极的电极电势 ϕ (Zn 2+/Zn)= ϕ θ(Zn 2+/Zn)+ = －0.763＋ =－0.793V (作负极）ϕ (Cu 2+/Cu) = ϕ θ(Cu 2+/Cu)+ = 0.3419 + 故 E ＝ ϕ (+)－ϕ (-)= 0.351－(－0.793)＝1.14V= 0.351V(作正极)＞０ ； E ＜０ ϕ+ ＜ ϕ- 反应逆向进行判断氧化还原反应进行的方向m r G ∆m r G ∆m r G ∆)]()([--+-=-=∆ϕϕnF nF E G m r θE 恒温恒压下，氧化还原反应进行的方向可由反应的吉布斯函数变化来判断。
根据 如果在标准状态下，则可用ϕθ或 进行判断。
＜０； E ＞０ ϕ+ ＞ ϕ- 反应正向进行 ＝０； E ＝０ ϕ+ ＝ ϕ- 反应处于平衡例如:2Fe3＋(aq)＋Sn2+(aq) 2Fe2＋(aq)＋Sn4+(aq)在标准状态下，反应是从左向右进行还是从右向左进行？查表：ϕθ(Sn4+/Sn2+)=0.151V, ϕθ(Fe3+/Fe2+)=0.771Vϕθ(Fe3+/Fe2+)＞ϕθ (Sn4+/Sn2+)，Fe3+/Fe2+作正极。
无机化学6.2 电极电势的应用
+1.695
+1.23
•各物种氧化值降低的方向从左向右排列
•横线上的数字表示电对的电极电势，横线左端是电对的氧化态， 右端是电对的还原态。
拉蒂莫尔图的应用：
1. 计算不相邻物种之间的Eө(Ox/Red)
E ө(A/B) E ө(B/C)
A
B
C
E ө(A/C)
A + n1e- B B + n2 e- C A + n3e- C
解：反应 Cu2+ + Zn = Zn2+ + Cu 正极的电极反应 Cu2+ +2 e- = Cu 负极的电极反应 Zn = Zn2+ + 2 e-
E ө =0.337V E ө = -0.763V
Eө = E 0(正极）- Eө(负极）=0.337V - (-0.763V) = 1.100V
lg K nE 2 1.100V 37.2 0.0592V 0.0592V
原电池(1) C ∣ C+ ‖ A+∣ A 原电池(2) C ∣ C+ ‖ B+∣ B 原电池(3) B ∣B+ ‖ A+∣ A
E ө(Ox / Red）代数值越小，该电极上越容易 发生氧化反应, 还原型物质的还原能力（失去电子 能力）越强，是较强的还原剂;氧化型物质的氧化 能力弱。
E ө(Ox / Red）代数值越大，该电极上越容易发 生还原反应,表明氧化型物质的氧化能力（得到电子 能力）越强，是较强的与氧化剂; 还原型物质还原 能力越弱；
——判断物质氧化还原能力的相对强弱
4 氧化还原反应的方向
r Gm = -nFE池 = nF( E 正 - E 负 )
标准电极电势的应用
标准电极电势的应用标准电极电势是电化学中一个非常重要的概念，它在许多领域都有着广泛的应用。
标准电极电势是指在标准状态下，电极与标准氢电极之间的电势差。
标准状态是指溶液中物质的浓度为1 mol/L，气体的压强为1 atm，温度为298K。
标准电极电势的应用涉及到电化学反应、电池电解等方面，下面我们就来详细了解一下标准电极电势的应用。
首先，标准电极电势在电化学反应中起着至关重要的作用。
在电化学反应中，通过测量不同电极之间的电势差，可以确定反应的进行方向和速率。
标准电极电势的大小可以直接反映出电极上的化学反应活性，从而帮助我们理解和预测电化学反应的发生过程。
通过对标准电极电势的研究，可以推断出不同物质之间的氧化还原能力，为电化学反应的研究提供了重要的参考依据。
其次，标准电极电势在电池中的应用也是非常重要的。
电池是一种能够将化学能转化为电能的装置，而标准电极电势则决定了电池的电压和电流特性。
通过合理选择电极材料和电解质，可以设计出具有高效能、长寿命和稳定性的电池。
标准电极电势的应用使得我们能够更好地理解电池内部的化学反应机制，从而提高电池的性能和可靠性。
此外，标准电极电势还在电解过程中发挥着重要作用。
在电解过程中，通过控制电极之间的电势差，可以实现对物质的分解和合成。
标准电极电势的大小决定了电解过程的能耗和效率，因此对于工业生产中的电解反应来说，标准电极电势的应用尤为重要。
通过调节电解条件，可以实现对特定物质的高效分离和提纯，为化工生产提供了重要的技术手段。
总的来说，标准电极电势的应用涉及到电化学反应、电池和电解等多个领域，对于推动科学技术的发展和解决实际问题具有重要意义。
通过深入研究标准电极电势的应用，可以不断拓展电化学领域的应用范围，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
希望本文能够为大家对标准电极电势的应用有一个清晰的认识，并激发更多人对电化学领域的兴趣和热情。
电极电势的应用
电极电势的应用电极电势是分析电性物质在电场环境中表现特性的重要工具，电极电势的应用在电化学研究中发挥着重要作用。
1.极电势的基本概念电极电势是指某一特定电极处的电位，是衡量电解质的基本概念，可以用数字表示。
它是一种特定电极对一定电解质含量环境下所产生的电动势差，它反映着电极间的电荷转移，可以用于分析电化学反应的热力学和动力学性质。
2.极电势的应用（1）确定电极的电动势电极电势可以用来测量电极的电动势，并可以确定电极的工作电势，从而可以使用正确的电动势对电解质进行电解。
（2）诊断电化学反应的热力学电极电势可以用来检测电化学反应的热力学动力学特性，可以用来确定电荷转化的活化能，可以用来研究电解质的析出率，以及与其他电解质相关的反应活性等。
（3）诊断电化学反应的动力学电极电势也可以用来检测电化学反应的动力学特性，可以用来研究电解质的析出速率，以及与其他电解质相关的反应动力学过程。
（4）研究电解质的迁移电极电势可以用来研究电解质的迁移过程，比如在载体电极介质中测量电解质的迁移动力，从而诊断其对载体材料的特性，从而得出该载体对电解质的适宜性。
3.极电势的影响因素电极电势受诸多因素影响，若想准确测量电极电势，就应注意以下几点：（1）电极材料的选择，应根据所测量的物质种类选择合适的电极材料，以减小错误的影响。
（2）操作方法，在操作时要避免电极光滑，以防止极电势发生改变。
（3）环境条件，应在室温和正常压强下操作，以减小环境因素对实验结果的影响。
（4）电极电路的结构，在测量测试时，电极电路的结构也是十分重要的，应特别注意电极的结构特性，以准确测量出电极电势。
4.论电极电势是分析电性物质在电场环境中表现特性的重要工具，在电化学研究中发挥着重要作用。
电极电势的应用包括：确定电极的电动势、诊断电化学反应的热力学和动力学特性、研究电解质的迁移。
在测量电极电势时，应特别注意电极材料的选择、操作方法、环境条件、电极电路的结构等因素，以减小误差，得出准确测试结果。
5.3电极电势的应用
MnO 4 4H 3e MnO2 2H2O
EΘ = 1.679 V EΘ = 0.771V EΘ =0.545V
2 Fe3 e Fe
I2 2e 2I
lyon
Br2 (l ) 2e 2Br Cl2 ( g ) 2e 2Cl
∴I-比Br-的还原性强，I2先游离出来
②
Fe3 2e Fe2
2 MnO 4H2O 4 8H 5e Mn
EΘ = 0.771 V EΘ = 1.507 V
应选择EΘ在I2/I-和Br2/Br-之间
lyon
四、元素电势图应用
将同种元素的不同氧化态按氧化值由高到低的顺序自左向右
排列成行，在相邻的两物种间连一直线表示电对，并在此直线上
方标明该电对的标准电极电势值，由此则构成元素电势图。
如氧的常见氧化态为0、-1、和-2的O2、H2O2、和H2O。
EAθ
O2 0.628
H2O2 1.77 1.229
∴应选择Fe2(SO4)3
lyon
三、氧化还原反应进行的程度
对于一个氧化还原反应, 当其电动势为零时即达到平衡. 因此可 根据标准电极电势求一个氧化还原反应的平衡常数.
lg K
nE 0.0592
n ( ) 0.0592
一般地，当K ө 6 10 6时，说明反应已进行完全 当K ө 2 10 -7时，说明反应不能正向进行或进行的趋势很小 ◆ 注意： ①K与浓度无关，只决定于标准电极电势的大小，电势差越大，平衡 常数越大，反应也越完全； ②标准电极电势从热力学观点来衡量氧化还原反应进行的可能性和 进行程度，但不能预测反应速度；而实际反应中必须同时考虑。
氧化还原反应——电极电势：电极电势的应用
电极反应： Pb2+ + 2e- Pb
E(Pb2+/Pb)=E
(Pb2+/Pb)+
0.0592V 2
lg
[c(Pb2+)/c
]
电极反应： PbSO4 + 2e- Pb + SO42-
E(PbSO4/Pb)=E (PbSO4/Pb) +0.05292Vlg[c(SO421-)/c ]
E (PbSO4/Pb) = E(Pb2+/Pb)
]2
E(HCN/H2) = E(H+/H2)
3.
计算弱电解质解离常数(Ki
)K ⊖ a
例: 已知E (HCN/H2) = -0.545V, 计算Ka (HCN)
E (HCN/H2)=E (H+/H2)
+
0.0592V 2
lg
[c(H+)/c ] p(H2)/p
E
(HCN/H2)=E
(H+/H2)+
氧化还原反应 电极电势
4-2-5 电极电势的应用
1. 判断氧化剂、还原剂的相对强弱
E 越大,电对中氧化型物质的氧化能力越强
还原型物质的还原能力越弱
E 越小,电对中还原型物质的还原能力越强
举例说明电极电势的应用
电极电势在很多领域中都有应用。
下面是一些例子：1 在电化学分析中，电极电势可以用来测量物质的还原性或氧化性。
例如，在电解质溶液中，可以测量电极电势来确定溶液中的某些物质是否还原或氧化。
2 在工业生产中，电极电势可以用来控制化学反应的速度和方向。
例如，在镀银工艺中，可以通过调整电极电势来控制镀银的速度，从而获得理想的镀银质量。
3 在医疗设备中，电极电势也被广泛应用。
例如，心电图仪和脑电图仪都使用电极来测量人体内电活动的电势差，从而确定健康状况。
4 在动力电池中，电极电势也起着重要作用。
例如，在锂离子电池中，电极电势的差异可以决定电池的充电速度和放电速度。
5在环境监测中，电极电势也被用来测量环境中的某些化学物质的浓度。
例如，可以使用电极测定水中的溶解氧浓度，从而确定水的生态状态。
6 6 在食品加工中，电极电势也可以用来检测食品中的某些物质的浓度。
例如，在酿造过程中，可以使用电极测定果汁中的糖浓度，从而确定果汁的发酵程度。
7 在农业生产中，电极电势也被用来测量土壤中的某些养分的浓度。
例如，可以使用电极测定土壤中氮的浓度，从而决定土壤的肥力水平。
8 在钢铁加工中，电极电势也可以用来控制电弧焊接过程。
例如，在电弧焊接钢管时，可以通过调整电极电势来控制焊接速度和焊接质量。
9 在电力系统中，电极电势也起着重要作用。
例如，在变压器中，电极电势的差异可以决定电流的变化率。
10在半导体制造中，电极电势也被用来控制化学反应的速度和方向。
例如，在半导体晶体管的制造过程中，可以通过调整电极电势来控制化学蚀刻过程，从而获得理想的半导体晶体管尺寸和形状。
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E大的电对—正极 E小的电对—负极 计算电动势 E = E+- E-
例题3-4：用以下二电极组成原电池： (A) Zn∣Zn2+（1.0mol.L-1) (B) Zn∣Zn2+(0.001mol.L-1) 判断正、负极，计算电动势。
解： EA(Zn2+/Zn)=Ey =-0.7618V
EB
(Zn2+/Zn)=
AgCl (s) e
-
Ag(s) Cl (aq ) E
-= 0.2222V试求AgCl的溶度积常数。
解：设计一个原电池：
Ag(s) , AgCl(s) Cl - (1.0mol L-1 ) Ag (1.0mol L-1 ) Ag(s)
{c(Y )} {c( Z )} = a b {c( A)} {c( B )}
y z
298K时
ZEMF lgK = 0.0592 V
例：求反应 2MnO ) 5H2C2O4 (aq) 6H (aq) 4 (aq
2 10CO ) 8H2O(l) 2 (g) 2Mn (aq
的平衡常数 K 。
E (Zn
y
2
0.0592 V /Zn) lg(0.001) 2
=-0.8506V
可见:(A)为正极, (B)为负极。
电动势为:E=E+-E-=EA-EB=0.089V
这种电池称为浓差电池，电动势太小, 不能做电源使用。
判断氧化还原反应进行的方向 电动势判据:
EMF =E+-E-＞ 0 反应正向自发进行；
2 2
确定氧化还原反应进行的限度
氧化还原反应：
aA+bB
0.0592
yY+zZ
{c(Y )} {c(Z )} lg {c( A)}a {c( B)}b
y z
EMF = EMF Nernst方程式为：
Z 反应达平衡时：EMF=0，即：
0 = EMF
平衡时 K
0.0592 {c(Y )}y {c(Z )}z lg a b z {c( A)} {c( B)}
2 = EMF E(MnO2/Mn ) E(Cl2 /Cl )
= 1.36V-1.30V = 0.06V > 0
方法二： 4H (aq) 2Cl (aq) MnO 2 (s) Mn (aq) Cl2 (g) 2H2 O(l) 0.0592V [ p(Cl2 ) / p ][c(Mn ) / c ] EMF = EMF lg 4 2 2 [c(H ) / c ] [c(Cl ) / c ] 0.0592V 1 = -0.131V lg 4 2 2 12 × 12 = 0.06V > 0
§ 7. 4 电极电势的应用
判断正负极和计算电动势 判断氧化剂、还原剂的相对强弱 判断氧化还原反应进行的方向
确定氧化还原反应进行的限度
元素电势图
判断氧化剂、还原剂的相对强弱
E 小的电对对应的还原型物质还原性强； E 大的电对对应的氧化型物质氧化性强。
电对 Li+/ Li Zn2+/Zn
氧化型+ze-
Mn (aq) 2H2O(l) E = 1.360V
-
2
E = 1.2293V
Cl2 (g) 2e
-
2 Cl (aq)
2
-
EMF = E (MnO2 / Mn ) - E (Cl2 / Cl ) = 1.2293V - 1.360V = -0.131V < 0
所以，该反应在标准态下不能向右进行。
(1) 试判断反应 例7-8 ： MnO2 (s) 4HCl(aq) MnCl2 (aq) Cl2 (g) 2H2O(1)
(1) 在 25℃ 时的标准态下能否向右 进行？ ( 2) 实验室中为 什么 能用 浓 HCl制 取 Cl2 (g ) ？
(1)MnO2 (s) 4H (aq) 2e 解：
还原型
最强的还原剂
E V
H+/H2
Cu2+/Cu F2/F-
氧 化 能 力 增 强
还 原 能 力 增 强
代 数 值 增 强
最强的氧化剂
例： 电对
I2/I-， Br2/Br-， Fe3+/Fe2+ 0.5355, 1.066, 0.771
I-
E /V
y
标准条 最强的氧化剂: Br2 最强的还原剂: 件下， 氧化能力顺序： Br2>Fe3+>I2 还原能力顺序： I->Fe2+>Br-
若有一种氧化剂，如KMnO4， 反应顺序：I->Fe2+ >Br若有一种还原剂，如Zn， 反应顺序：Br2 >Fe3+ > I2
用电极电势比较物质氧化性和还原性的 注意事项：
• 标准条件下，直接用EӨ 比较
• 非标准条件下，运用Nernst方程 式计算E，再用E来比较
判断正、负级和计算电动势 判断正、负级
EMF =E+-E- ＜ 0 反应逆向自发进行。 标准状态下,
EMF =E+-E- > 0 反应正向进行； 反应逆向进行。
EMF =E+-E- < 0
任意状态下, 经验规则:
EMF =E+-E- > 0.2V EMF =E+-E- < -0.2V - 0 . 2 V < E MF < 0.2V 反应正向进行； 反应逆向进行。 用 E MF 判断
-1 = = (2) 浓HCl c(H ) c(Cl ) 12mol L 中， 方法一： 2 4H (aq) 2e MnO Mn (aq) 2H2O(l) 2 (s) 2 E(MnO2 /Mn ) 4 0.0592 V [c(H ) / c ] 2 = E (MnO lg 2 /Mn ) 2 2 [c(Mn ) / c ] 0.0592 V 4 = 1.2293V lg12 = 1.36V 2 Cl2 (g) 2e 2 Cl (aq) 0.0592 V p(Cl2 ) / p E(Cl2/Cl ) = E (Cl2/Cl ) lg 2 2 [c(Cl ) / c ] 0.0592 V 1 = 1.36V lg 2 = 1.30V 2 12
2 = 解： EMF E (MnO 4 / Mn ) E (CO 2 / H2C2O4 ) = 1.512V - (-0.595V)
= 2.107V
ZEMF 10×2.107V = = 356 lg K = 0.0592V 0.0592V
356 = K 10
例：已知298K时下列电极反应的E 值： Ag (aq) e Ag(s) E = 0.7991V