标准氢电极和标准电极电势
物理化学：8.09 标准氢电极及标准电极电势
待测电极的氧化倾向大于标准氢电极，待测
电极作作负极，则：待测 = E测量 < 0
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由此可见，电极的还原倾向越大，其电 极电势越正；所以也把 称作电极的还 原电势；
必须重申，此时的电极电势 已是一个 相对值：相对于标准氢电极 (H+/H2) 的 电极电势 — 氢标电极电势。
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四、参比电极
氢标电极作为一级标准电极，其优点是： 精度高达 1V；但也有其不足（困难）。
1）PH2 = P，纯氢的制备和纯化复杂； 2）溶液中必须没有氧化性物质，否则干扰
氢在电极上的氧化反应，溶液需纯化。 3）Pt（黑）的使用过程易被污染。
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所以一般情况不常使用一级氢标电极。在 实际测定时，常采用第二级标准电极。
即可以用 +、 的相对值 +、 的差值 来求电池的电动势 E：
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E = + = ( + H+/ H2 ) ( H+/ H2 ) = +
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一、标准氢电极
电极反应：
H+ (aH+ =1) + e ½ H2 (P)
（关于aH+ = 1，阅读书 P599下面小字部分）
倾向逐渐增强；
2）由于预设待测电极作为正极（氢标电极 为负极），在电池表达式中写在右侧。
所以 Cu2+/Cu 的脚标中，习惯先写溶液 中的离子，再写电极材料。
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例如：
Cu2+/Cu ； OH / H2 ； Fe3+, Fe2+/ Pt ； I / I2； I / AgI, Ag 等。
标准电极电势计算公式
标准电极电势计算公式电极电势是描述电化学反应进行方向和速度的重要物理量，准确计算电极电势对于研究电化学反应机理和应用电化学技术具有重要意义。
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，通常用E表示。
标准电极电势的计算公式是根据热力学原理推导出来的，下面将介绍标准电极电势的计算公式及其相关内容。
首先，标准电极电势的计算公式可以表示为：E = E° (RT/nF)lnQ。
其中，E为电极电势，E°为标准电极电势，R为气体常数，T为温度，n为电子转移数，F为法拉第常数，Q为反应物的活度积。
在这个公式中，E°是标准状态下反应的电极电势，它是一个与温度有关的物理量。
R是气体常数，T是温度，n是电子转移数，F是法拉第常数，它们都是与电化学反应相关的物理常数。
Q是反应物的活度积，它描述了电极上反应物浓度的影响。
标准电极电势的计算公式可以通过热力学原理推导得出。
在标准状态下，电极与标准氢电极之间的电势差可以表示为反应物的活度积对数的形式。
通过热力学方程和电化学原理的结合，可以得到上述的标准电极电势计算公式。
标准电极电势的计算公式对于研究电化学反应机理和应用电化学技术具有重要意义。
通过计算标准电极电势，可以了解电极上电化学反应进行的方向和速度，从而指导电化学实验和工业生产。
同时，标准电极电势的计算公式也为理论研究提供了重要的工具，可以帮助科学家们深入理解电化学反应的机理和规律。
总之，标准电极电势的计算公式是根据热力学原理推导出来的重要公式，它描述了电极在标准状态下的电势与反应物活度积之间的关系。
准确计算标准电极电势对于研究电化学反应机理和应用电化学技术具有重要意义，可以为科学家们提供重要的理论工具和实验指导。
希望本文的介绍能够对读者们有所帮助，谢谢阅读！。
金属的标准电极电势
金属的标准电极电势金属的标准电极电势是指在标准状态下，金属电极与标准氢电极之间的电势差。
标准状态是指温度为298K（25℃）、压强为1atm（101.3kPa）、溶液中所有离子的活度均为1mol/L的状态。
金属的标准电极电势可以用来比较金属的化学活性和反应性，对于了解金属在化学反应中的作用具有重要意义。
金属的标准电极电势是由金属电极在标准状态下与标准氢电极之间的电势差决定的。
标准氢电极的标准电极电势被定义为0V，其他金属电极的标准电极电势则是相对于标准氢电极的。
根据标准氢电极的标准电极电势为0V，可以推导出其他金属的标准电极电势，从而比较它们之间的化学活性和反应性。
金属的标准电极电势可以通过实验测定得到。
一般来说，可以将金属电极浸入相应金属离子的溶液中，然后测量电极与标准氢电极之间的电势差，即可得到金属的标准电极电势。
通过这种方法，可以得到不同金属的标准电极电势，从而比较它们之间的化学活性和反应性。
金属的标准电极电势与金属的化学性质密切相关。
一般来说，标准电极电势越大的金属，其化学活性和反应性越强。
例如，钠的标准电极电势为-2.71V，比铜的标准电极电势为0.34V要低很多，这说明钠比铜更容易发生化学反应。
因此，通过比较金属的标准电极电势，可以了解金属之间的化学活性和反应性，为化学反应的研究提供重要参考。
金属的标准电极电势还可以用来预测金属之间的化学反应。
根据金属的标准电极电势，可以判断金属之间是否会发生置换反应。
一般来说，标准电极电势较大的金属会置换标准电极电势较小的金属离子，从而发生化学反应。
通过对金属的标准电极电势进行比较，可以预测金属之间的化学反应类型和方向，为化学反应的研究提供重要参考。
总的来说，金属的标准电极电势是金属在标准状态下与标准氢电极之间的电势差，可以用来比较金属的化学活性和反应性，对于了解金属在化学反应中的作用具有重要意义。
通过实验测定金属的标准电极电势，可以了解金属之间的化学活性和反应性，预测金属之间的化学反应类型和方向，为化学反应的研究提供重要参考。
标准电极电势
标准电极电势
标准电极电势是指在标准状况下，电极与氢气电极之间的电势差。
标准电极电势表示了电极在标准条件下的氧化还原反应倾向性。
标准电极电势通常用E表示，单位是伏特（V）。
标准状况是
指气体的压强为1 atm，溶液中物质的浓度为1 mol/L。
氢气电极被定义为标准电极，其标准电势被定义为0 V。
标准电极电势有助于我们了解溶液中的氧化还原反应的方向和强度。
正的标准电极电势表示该电极更容易被还原，反应趋向于发生还原反应；负的标准电极电势表示该电极更容易被氧化，反应趋向于发生氧化反应。
标准电极电势是通过比较氧化还原反应中的两个电极来确定的。
当两个电极连接在一起，并通过一根导线和一个盐桥连接时，就会发生氧化还原反应。
此时，两个电极之间会发生电子转移，产生电势差。
标准电极电势的测量通常是通过电池电势测量仪来进行的。
电池电势测量仪通过将待测电极与参比电极（如银/银离子电极）连接起来，测量两个电极之间的电势差来确定标准电极电势。
标准电极电势的值是通过实验测量得到的，常用的一些标准电极电势包括铜电极（Cu/Cu2+）的标准电极电势为0.34 V，铁
电极（Fe/Fe2+）的标准电极电势为-0.44 V，银电极（Ag/Ag+）的标准电极电势为0.80 V等。
标准电极电势可以用来预测氧化还原反应是否会发生以及反应的方向。
当两个电极之间的电势差大于0时，氧化还原反应会发生；当电势差小于0时，反应不会发生。
总之，标准电极电势是表示电极在标准条件下发生氧化还原反应的倾向性的物理量。
它的应用广泛，可以用于预测氧化还原反应的方向和强度，有助于我们理解化学反应的基本原理。
标准氢电极和标准电极电势
11.10.2 标准氢电极和标准电极电势二、标准氢电极和标准电极电势(1)标准氢电极为确定各不同电极的相对电极电势，目前国际上采用标准氢电极作为标准电极，并令其电极电势为零。
氢电极电极电势的温度系数很小。
若条件控制得当，电极电势稳定，重现性好。
其构造如图11-21所示。
它是由镀有铂黑﹡的铂片浸入a H+=1 的溶液中，并以P H2=100kPa 的纯净干燥氢气不断冲击到铂电极上而构成的。
氢气为一还原剂，氧气或其他氧化剂的存在会影响实验测定，而含砷、硫化物的气体易被铂黑吸附而使它失去吸附氢气的能力（即"中毒"现象），故氮气通入之前应预先流经碱性没食子酸溶液和碱性高锰酸钾溶液以净化之。
*铂黑是由许多微小铂晶体组成的，表面积很大，当光线射入经过不断反射均被吸收，因而呈现黑色。
镀铂黑的工艺为：① 1～1.5 克铂用热硝酸洗过后用 HCl:HNO3:H2O=3:1:4 的王水溶解加入 2ml HCl得红棕色 H2PtCl6（无水氯铂酸）即成镀液。
②在 100～200 mA/cm2的电流密度下，电镀 1～3 分钟，得到均匀一致的铂黑镀层。
(2)标准电极电势将任意一待测电极（指定为阴极）与标准氢电极（阳极）组成电池，在消除液接电势后用对消法测其电动势，则此电动势的数值和符号就是待测电极电势的数值和符号。
例如，298K 时以标准氯化银电极与标准氢电极构成一电池：测得电池电动势为 0.2224V 。
则此值即为氯化银电极的标准电极电势。
又例如，298K 时，以标准锌电极与标准氢电极构成一电池，测得电池电动势为 0.763V 。
但由于电池自发放电时，锌电极上实际进行的是氧化反应，锌电极应为负极。
故锌电极的标准电极电势为 -0.763V 。
表11-5列举一些水溶液中标准电极电势的数据。
表11-5 水溶液中的标准电极电势(298K)电极电极反应酸性溶液(a H+=1)Pt,F2F-F2(g)+2e-=2F-+2.87PtH2O2,H+H2O2+2H++2e-=2H2O +1.77PtMn2+,MnO-4MnO-4+8H++5e-=Mn2++4H2O +1.51Pt,Cl2Cl-Cl2+2e-=2Cl-+1.3595PtTl+,Tl3+Tl3++2e-=Tl++1.25PtBr2,Br-Br2+2e-=2Br-+1.065AgAg+Ag++e-=Ag 0.7991 PtFe2+,Fe3+Fe3++e-=Fe2++0.771Pt,O2H2O2O2+2H++2e-=H2O2+0.682PtI2,I-I-3+2e-=3I-+0.536CuCu2+Cu2++2e-=Cu +0.337 PtHgHg2Cl2,Cl-Hg2Cl2+2e-=2Cl-+2Hg +0.2676AgAgCl,Cl-AgCl+e-=Ag+Cl-+0.2224PtCu+,Cu2+Cu2++e-=Cu++0.153AgAgBr,Br-AgBr+e-=Ag+Br-+0.0713Pt,H2H+2H++2e-=H20.0000PbPb2+Pb2++2e-=Pb -0.126AgAgI,I-AgI+e-=Ag+I--0.1518CuCuI,I-CuI+e-=Cu+I--0.1852 PbPbSO4,SO42-PbSO4+2e-=Pb+SO42--0.3588 PtTi2+,Ti3+Ti3++e-=Ti2+-0.369 CdCd2+Cd2++2e-=Cd -0.403 FeFe2+Fe2++2e-=Fe -0.4402 CrCr3+Cr3++3e-=Cr -0.744 ZnZn2+Zn2++2e-=Zn -0.7628 MnMn2+Mn2++2e-=Mn -1.180 AlAl3+Al3++3e-=Al -1.662 MgMg2+Mg2++2e-=Mg -2.363 NaNa+Na++e-=Na -2.7142 CaCa2+Ca2++2e-=Ca -2.866 BaBa2+Ba2++2e-=Ba -2.906 KK+K++e-=K -2.925 LiLi+Li2++e-=Li -3.045 碱性溶液(a OH-=1)PtMnO2,MnO-4MnO-4+2H2O+3e-=MnO2+4OH-+0.588 Pt,O2OH-O2+2H2O+4e-=4OH-+0.401 PtS,S2-S+2e-=S2--0.447 Pt,H2OH-2H2O+2e-=H2+2OH--0.82806 PtSO32-,SO42-SO42-+H2O+2e-=SO32-+2OH--0.93氢电极装置和实验手续均较麻烦，一般只用作一级基准，实际使用中常用一类微溶盐电极如甘汞电极、氯化银电极和硫酸亚汞电极作为二级基准，这类电极常称为"参比电极"。
电对的标准电极电势
电对的标准电极电势电对是指在标准状态下，以氢离子为参比电极的电极对。
它是电化学中常用的标准电极系统，用来测定其他电极的电势。
电对的标准电极电势是指电对在标准状态下的电极电势，通常用E°表示。
标准电极电势是电极反应的热力学性质，对于电化学研究和工业生产具有重要的意义。
在标准状态下，电对的标准电极电势是固定不变的，因此可以作为其他电极电势的参考。
电对的标准电极电势的测定是通过比较电对与其他电极的电势差来实现的。
在实际测定中，常用的电对有标准氢电极、标准铜电极、标准银电极等。
标准氢电极是电化学研究中最常用的电对之一，其标准电极电势被定义为0V。
在标准状态下，标准氢电极与氢离子之间的反应为：2H⁺ + 2e⁻→ H₂。
标准氢电极的标准电极电势被定义为0V，是因为它是电极电势的标准参比。
其他电极的标准电极电势是通过与标准氢电极的电势差来测定的。
除了标准氢电极外，还有一些其他常用的电对，它们的标准电极电势也被广泛应用于电化学研究和工业生产中。
标准铜电极的标准电极电势为0.34V，标准银电极的标准电极电势为0.80V。
这些电对的标准电极电势的测定，为电化学研究和实际应用提供了重要的参考数据。
在实际应用中，电对的标准电极电势可以用来计算其他电极的电势，从而推导出电极反应的热力学性质。
通过测定电对与其他电极的电势差，可以确定电极反应的标准电极电势，从而计算出反应的标准生成焓、标准生成自由能等热力学参数。
这些参数对于电化学工艺的设计和优化具有重要的意义。
总之，电对的标准电极电势是电化学研究和工业生产中的重要参数，它为测定电极反应的热力学性质提供了重要的参考数据。
通过测定电对与其他电极的电势差，可以确定其他电极的电势，从而推导出电极反应的热力学参数，为电化学研究和工业生产提供了重要的参考依据。
标准氢电极标准电极电势
标准氢电极标准电极电势标准氢电极是电化学中常用的参比电极，其标准电极电势被定义为零。
标准氢电极是一种重要的电化学参比电极，它在电化学测量中扮演着至关重要的角色。
标准氢电极的标准电极电势是电化学反应的参考电位，对于电化学研究和实验具有重要意义。
标准氢电极是以氢气在标准状态下的氧化还原反应为基础构建的电极。
在标准状态下，氢气在标准氢电极上与质子发生氧化还原反应，反应式为：H2(g) → 2H+(aq) + 2e-。
标准氢电极的标准电极电势被定义为零，这使得标准氢电极成为了其他电极电势测量的基准。
在电化学测量中，通过与标准氢电极连接，可以测量其他电极的电势，从而确定其他物质的氧化还原能力。
标准氢电极的标准电极电势的确定是通过实验测定得到的。
在标准状态下，标准氢电极的电势被定义为零，这是因为氢气在标准状态下的氧化还原反应是电极电势的基准。
通过实验测定，可以得到标准氢电极的标准电极电势为0V。
标准氢电极的标准电极电势的准确测定对于电化学研究和实验具有重要意义。
它不仅可以作为其他电极电势测量的基准，还可以用于确定其他物质的氧化还原能力。
在实际应用中，通过与标准氢电极连接，可以测定其他物质的氧化还原电势，从而了解其在化学反应中的活性和稳定性。
总之，标准氢电极是电化学研究和实验中不可或缺的重要参比电极，其标准电极电势的准确测定对于电化学研究和实验具有重要意义。
标准氢电极的标准电极电势被定义为零，这使得它成为其他电极电势测量的基准，同时也可以用于确定其他物质的氧化还原能力。
通过实验测定，可以得到标准氢电极的标准电极电势为0V，这为电化学研究和实验提供了重要的参考依据。
化学氧化还原反应的电极电势
化学氧化还原反应的电极电势化学氧化还原反应是化学中常见的一种反应类型，其中电极电势是其中一个重要的概念。
本文将探讨化学氧化还原反应的电极电势及其相关原理和应用。
一、电极电势的概念电极电势是指在电化学反应中，电极与电解质溶液界面上的电势差。
在化学氧化还原反应中，电极电势是指电极上所发生氧化或还原反应的趋势。
二、电极电势的原理电极电势与化学反应的进行是息息相关的。
根据势差产生的方向，电极电势可以分为标准电极电势和电动势。
1. 标准电极电势标准电极电势是指在标准状况下（温度为298K，浓度为1mol/L），相对于标准氢电极而言，其他电极所产生的电势差。
标准电极电势可以通过电池电势计进行测量。
2. 电动势电动势是指在非标准条件下，电极发生氧化还原反应产生的电势差。
电动势会受到温度、浓度、压力等因素的影响。
三、电极电势的计算方法电极电势的计算方法基于标准电极电势和Nernst方程。
1. 标准电极电势计算方法标准电极电势可以通过与标准氢电极配对进行测量得到。
标准氢电极的电极电势被规定为0V，其他电极的电势则是相对于标准氢电极的值。
2. Nernst方程Nernst方程是计算非标准电极电势的公式，其表达式为：E = E° - (RT/nF) ln(Q)其中，E是电动势，E°是标准电极电势，R是气体常量，T是温度，n是电子转移的摩尔数，F是法拉第常数，Q是反应物浓度的乘积。
通过Nernst方程可以计算非标准电极电势。
四、电极电势的应用电极电势在化学和生物学领域有着广泛的应用。
1. 电池电池是一种将化学能转化为电能的装置，其中涉及化学氧化还原反应和电极电势的运用。
电池中正极和负极的电极电势差可以产生电流。
2. 腐蚀与防腐蚀金属的腐蚀过程也涉及到电极电势的概念。
电极电势差会影响金属与环境中其他物质发生氧化还原反应的趋势，从而导致金属的腐蚀。
通过外加电势或使用防腐剂，可以改变电极电势差，从而防止金属的腐蚀。
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11.10.2 标准氢电极和标准电极电势
二、标准氢电极和标准电极电势
(1)标准氢电极
为确定各不同电极的相对电极电势，目前国际上采
用标准氢电极作为标准电极，并令其电极电势为
零。
氢电极电极电势的温度系数很小。
若条件控制得
当，电极电势稳定，重现性好。
其构造如图11-21所示。
它是由镀有铂黑﹡的铂片浸入a H+=1 的溶液中，并以P H2=100kPa 的纯净干燥氢气不断冲击到铂电极上而构成的。
氢气为一还原剂，氧气或其他氧化剂的存在会影响实验测定，而含砷、硫化物的气体易被铂黑吸附而使它失去吸附氢气的能力（即"中毒"现象），故氮气通入之前应预先流经碱性没食子酸溶液和碱性高锰酸钾溶液以净化之。
*铂黑是由许多微小铂晶体组成的，表面积很大，当光线射入经过不断反射均被吸收，因而呈现黑色。
镀铂黑的工艺为：
① 1～1.5 克铂用热硝酸洗过后用 HCl:HNO3:H2O=3:1:4 的王水溶解加入 2ml HCl得红棕色H2PtCl6（无水氯铂酸）即成镀液。
②在 100～200 mA/cm2的电流密度下，电镀 1～3 分钟，得到均匀一致的铂黑镀层。
(2)标准电极电势
将任意一待测电极（指定为阴极）与标准氢电极（阳极）组成电池，在消除液接电势后用对消法测其电动势，则此电动势的数值和符号就是待测电极电势的数值和符号。
例如，298K 时以标准氯化银电极与标准氢电极构成一电池：
测得电池电动势为 0.2224V 。
则此值即为氯化银电极的标准电极电势。
又例如，298K 时，以标准锌电极与标准氢电极构成一电池，测得电池电动势为 0.763V 。
但由于电池自发放电时，锌电极上实际进行的是氧化反应，锌电极应为负极。
故锌电极的标准电极电势为 -0.763V 。
表11-5列举一些水溶液中标准电极电势的数据。
表11-5 水溶液中的标准电极电势(298K)
PtTi2+,Ti3+Ti3++e-=Ti2+-0.369 CdCd2+Cd2++2e-=Cd -0.403 FeFe2+Fe2++2e-=Fe -0.4402 CrCr3+Cr3++3e-=Cr -0.744 ZnZn2+Zn2++2e-=Zn -0.7628 MnMn2+Mn2++2e-=Mn -1.180 AlAl3+Al3++3e-=Al -1.662 MgMg2+Mg2++2e-=Mg -2.363 NaNa+Na++e-=Na -2.7142 CaCa2+Ca2++2e-=Ca -2.866 BaBa2+Ba2++2e-=Ba -2.906 KK+K++e-=K -2.925 LiLi+Li2++e-=Li -3.045 碱性溶液(a OH-=1)
PtMnO2,MnO-4MnO-4+2H2O+3e-=MnO2+4OH-+0.588 Pt,O2OH-O2+2H2O+4e-=4OH-+0.401 PtS,S2-S+2e-=S2--0.447 Pt,H2OH-2H2O+2e-=H2+2OH--0.82806 PtSO32-,SO42-SO42-+H2O+2e-=SO32-+2OH--0.93
氢电极装置和实验手续均较麻烦，一般只用作一级基准，实际使用中常用一类微溶盐电极如甘汞电极、氯化银电极和硫酸亚汞电极作为二级基准，这类电极常称为"参比电极"。
(3)参比电极
a.甘汞电极
甘汞电极是由汞、甘汞(Hg2Cl2)和一定浓度的氯化钾溶液所构成的微溶盐电极。
其构造如图11-22(1)所示。
此半电池可标记为：
甘汞电极制备容易，只需在纯汞表面上加一层氯化亚汞和汞的糊体，充入一定浓度的氯化钾溶液即可制成，放置数日后，电势趋于稳定，故使用极为方便。
现在，常作为外参比电极使用。
甘汞电极根据所用 KCl 浓度不同分为三种，数据见表11-6 。
表11-6 常用甘汞电极数据(298.15K)
由表中数据可以看出：饱和甘汞电极配制最为方便，但其温度系数较大。
而0.1mol·dm-3KCl 溶液的甘汞电极温度系数最小，适用于精密测量。
商品电极使用比较方便，可直接插入待测溶液中，然而其内阻较大。
b.氯化银电极
氯化银电极如图11-22所示。
将银丝作为阳极在含 Cl-溶液中电解沉积上一层氯化银，插入一定浓度的氯化钾溶液中即可构成。
氯化银电极因其构成简便，故其应用日益广泛，常用作为内参比电极。
微溶盐电极相当于为溶度积制约着的金属电极，以氯化银为例，其电极反应包括以下两个步骤：
工作时，由于溶度积制约，Ag+浓度很小，故可逆性较好。