原电池

电极反应
2H+ + 2e- →H2(g)
2. 电极电势的测定
欲确定某电极的电极电势 可把该电极与标准氢电极组成原电池
测其电动势(E ) 则 E 即为待测电极的电极电势
2. 电极电势的测定
例1. 测定E(Cu2+/Cu)
设计原电池
() Pt, H2(100kPa) | H+(1molL-1) || Cu2+(1 molL-1) | Cu (+) 测得原电池电动势：E = 0.340 V
0.0592V p(Cl2)/p (Cl2/Cl + lg 2 [c(Cl-)/c ]2
注意：
2. 纯固体或纯液体物质不写入
例 Zn2+ + 2e(Zn2+/Zn)
Zn
0.0592V + 2 lg [c(Zn2+)/c ]
E(Zn2+/Zn)=E
例
E(Br2 /Br-)
Br2(l) +
=E
2e-
2Br
氧化还原电对：
由同一种元素的氧化型物质和还原型物质构成
氧化还原电对表示方法 氧化型物质/还原型物质 如 Cu2+/Cu Zn2+/Zn
H+/H2
Sn4+/Sn2+
2.原电池的表示方法 (-)Zn| Zn2+(c1) Cu2+(c2)|Cu(+)
注 若组成电极物质中无金属时， 意 应插入惰性电极 惰性电极： 如Pt ，石墨 能导电而不参与电极反应的电极 Fe3+(c1)，Fe2+(c2) | Pt (+) (-) Pt, Cl2(p) | Cl-(c)
原电池
（二）
李 珩
第二节电极电势
4-2 电极电势 4-2-1 原电池 1.原电池的概念
原电池
是将化学能转变为电能的装置
1.原电池的概念(动画演示)
Cu~Zn 原电池
Cu 极——正极 Cu2+ + 2e- → Cu Zn 极——负极 Zn - 2e- → Zn2+
eZn + Cu2+ → Zn2+ + Cu
6
[c(Cr2O7 ) /c ]· +)/c ]14 [c(H lg [c(Cr3+)/c ]2
注意：
1.浓度
1.浓度
计算结果
1 2 3
1.0 0.1 [氧化型] c(Co3+)/molL- 1.0 1 0.01 1.0 [还原型] c(Co2+)/molL- 1.0 1 E (Co3+/Co2+)/V +1.92 +1.92 +1.92 ∧ ∨ ‖ E(Co3+/Co2+)/V +1.92 +2.04 +1.86
E = E(+) - E(-) = E (H+/H2) - E(Zn2+/Zn) E(Zn2+/Zn) = E (H+/H2) - E = 0V- 0.7626 V= -0.7626 V
3. 标准电极电势
待测电极处于标准态 物质皆为纯净物 有关物质的浓度为1mol· -1 L 涉及到的气体分压为100kPa 所测得的电极电势即为标准电极电势 记为 E (M+/M)
常用电对的标准电极电势(298.15K)
E /V 电对 电极反应 Li+/Li Li+ + eLi -3.040 K+/K K+ + eK -2.924 Zn2+/Zn Zn2+ + 2eZn -0.7626 H+/H2 2H+ + 2eH2 0 Cu2+/Cu Cu2+ + 2eCu 0.340 O2/H2O O2+4H+ + 4e2H2O 1.229 Cl2/ClCl2 + 2e2Cl1.229 F2/HF(aq) F2+2H+ + 2e3.053 2HF(aq) XeF/Xe(g) XeF + eXe(g) + 3.4
2.原电池的表示方法 (-)Zn| Zn2+(c1) Cu2+(c2)|Cu(+)
注 组成电极中的气体物质应靠近 意 电极，在括号内注明压力 H+(c1) | H2(p), Pt(+)
(-)Pt, O2(p) | OH- (c1)
(-)Zn |
2+(c Zn
) H+(c1) | H2(p), Pt(+) 1
0.0592V 1 + lg 2 [c(Br- )/c ]2
(Br2/Br-)
注意：
3.电极反应中电对以外物质也应 写入，但溶剂(如H2O)不写入
例
2Cr2O7 + 6e- +14 H+
2Cr3+ + 7H2O
2-
E(Cr2O2- /Cr3+) =E (Cr2O2- /Cr3+) 7 7 +
0.0592V
(-)Pt, Cl2(p) Cl-(c) 2Cr2O7 (c1), H+(c2), Cr3+(c3) Pt(+)
原电池的表示方法课堂练习
2H2 + O2 → 2H2O
电极反应
H2 - 2e- → 2H+ 氧化 O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O 还原
原电池符号
(-) Pt, H2(p1) | H+(c1) || H+(c1), H2O | O2(p2), Pt(+)
RT [氧化型] 0.0592V [氧化型] ln = lg zF [还原型] z [还原型]
注意：
1. 气体物质用分压(Pa)表示 并除以 p (105 Pa) 溶液中的物质用浓度(molL-1)表示 并除以c (1molL-1) 例 Cl2(g) + 2e-)
2Cl-
E(Cl2/Cl-)=E
常用电对的标准电极电势(298.15K)
电 电 E /V 电对 电极反应 对 对 +/Li + + eLi Li Li 中 -3.040 中 K+/K K+ + eK 还 氧 -2.924 氧还 原 化 -0.7626 Zn2+/Zn (Li+Zn2+ + 2eZn化 原 E(XeF/Xe)最大 型 型 /Li)最小 型型 E +/H + + 2eH 2 2H 2H2 物 物 物 0 物 Li的还原性最强 2+/Cu 质 质 质 CuXeF的氧化性最强 Cu 质 0.340 Cu2+ + 2eLi+的氧化性最弱 的 的 的 + + 4e Xe的还原性最弱 - 2H2O的 1.229 O2/H2O O2+4H 还氧 氧还 原化 Cl2/ClCl2 + 2e2Cl-化 原 1.229 能能 + +2e- 能 能 3.053 F2/HF(aq) F2+2H 力力 力力 2HF(aq) 越 越 越越 XeF/Xe(g) XeF + eXe(g)弱 F- 强 3.4 + 强 弱
电池反应 Cu2+ + Zn →Cu + Zn2+
原电池: 使氧化还原反应产生电流的装置
Zn2+
(氧化型物质) Zn (还原型物质) Zn2+/Zn 氧化还原电对
Cu2+ (氧化型物质) Cu (还原型物质) Cu2+/Cu 氧化还原电对
半电池 半电池 原电池 氧化还原电对： 理论上讲，任何两个氧化还原电对构成的 由同一种元素的氧化型物质和还原型物质构成 电极都可以组成原电池
电对在某 一浓度的 电极电势 摩尔气 体常数 热力学 温度
氧化型 还原型 一侧 各物种 相对浓 度幂的 乘积
RT㏑ [氧化型] E=E + zF [还原型]
电对的 标准电 极电势
电极反 应中转 移的电 子数 法拉第 常数
4-2-4 影响电极电势的因素
<Nerns方程 氧化型 + ze-
还原型
RT ㏑ [氧化型] E=E + zF [还原型]
规定它的电极电势值为零 即E (H+/H2)= 0 V
1. 标准氢电极(动画演示)
E (H+/H2)= 0 V H2←
Pt →
H2(100kpa) →
←H+(1mol· -1) L
标准氢电极的电极电势
(H+/H2)= 0 V E
电极符号
(-) Pt, H2(100kPa) H+(1mol· -1)‖ L H+(1mol· -1) H2(100kPa), Pt (+) L
常用电对的标准电极电势(298.15K)
E /V 电对 电极反应 该表中为还原电势 Li+/Li Li+ + eLi -3.040 即该电对构成的电极与标准氢电极 K+/K K+ + eK -2.924 组成原电池，若待测电对为正极， Zn2+/Zn Zn2+ 2e Zn -0.7626 发生还原反应,+ E - (M+/M)为正值。 H+/H2 2H+ + 2e2H2 0 Cu2+/Cu Cu2+ + 2eCu 0.340 O2/H2O O2+4H+ Cu2+-/Cu 2H2O 1.229 如 + 4e Cl2/ClCl2 + 2e2Cl1.229 与标准氢电极组成电池时为正极 F2/HF(aq) F2+2H+ + 2e3.053 2HF(aq) 发生还原反应，E (Cu2+/Cu) 为正值 XeF/Xe(g) XeF + eXe(g) + 3.4