修改版——浅谈电极电势的理解和应用
编号： 119060141011
内蒙古民族大学化学化工学院
本科生学年论文
题目：浅谈对电极电势的理解和应用
专业：化学
年级： 2011级
姓名：郭学良
指导教师：赵玉英导师
完成日期： 2013 年 6 月 1 日
浅谈对电极电势的理解和应用
郭学良
摘要
化学反应可以分为两大类：氧化还原反应和非氧化还原反应，因此可以说氧化还原反应是无机化学学习中最重要的一类反应；而标准电极电势是氧化还原反应很好的定量标度，因此我们就有必要对标准电极电势进行必要的解析和研究。而对于初入门的化学学习者来说，深入的了解电极电势可以从电极电势与电动势的关系、电极电势的能特斯方程、影响电极电势的因素、电极电势的图示法……这几方面入手，接下来我们就从这几方面展开讨论。
关键词：标准电极电势氧化还原反应拉提莫图能特斯方程
引言
标准电极电势是氧化还原反应很好的定量标度，氧化还原反应是无机化学学习中最重要的一类反应，对了解各种元素及其物质的性质及其联系有着重要的意义。因此我们就有必要对标准电极电势进行必要的解析和研究。而对于初入门的化学学习者来说，深入的了解电极电势可以从电极电势与电动势的关系、电极电势的能特斯方程、影响电极电势的因素、电极电势的图示法……这几方面入手，接下来我们就从这几方面展开讨论。
浅谈对电极电势的理解和应用
一、电极电势与电动势的关系
要想了解电极电势与电动势的关系，首先需要明白这两者的概念；
1)电动势：大小等于非静电力把单位正电荷从电源的负极，经过电源内部
移到电源正极所作的功。如设W为电源中非静电力(电源力)把正电荷量
q从负极经过电源内部移送到电源正极所作的功，则电动势大小为
E=W/q。
2)电极电势：当金属放入盐溶液中，溶液中的金属离子受到金属表面电子
的吸引而在金属表面面积形成双电层，双电层之间的电势差就是相应电
极的电极电势。
3)标准电极电势：单个电极的的电极电势是无法测定的，根据IUPAC建议
采用标准氢作为标准电极，给定电极电势与标准电极电势所组成的原电
池的电动势即为该电极的标准电极电势。
从定义可以看出电动势与电极电势是有联系的，即当指定的电极与标准氢电极构成原电池时，指定电极电势大小的绝对值与原电池的电动势的大小相等。但这两者是不同的概念：
1)电动势大小等于原电池两电极电势之差；而单个电极的电势是无法求得
的，标准电极电势大小等于指定电极的电势与标准氢电极E○一（H+/H2）电
势的差值。
2)电动势只有正值；而标准电极电势可以有负值。
3)电动势的对象是原电池；标准电极电势的对象时单个电极。
电动势是我们熟悉的定义，通过电极电势与电动势的对比，可以增进我们对电极电势概念的理解，对于初学者来说只有熟悉了电极电势的概念，下一步的讨论才有意义。
二、电极电势的能特斯方程
1. 首先我们看一下电动势的能特斯方程
对于电池反应 aA+bB=cC+dD,有化学等温式
△rGm=r Gθm+RTln([C]c[D]d/[A]a[B]b) （1）将△rGm=-zEF和rGm=-zEθF代入（1）中
得-zEF=-zEθF+RTln([C]c[D]d/[A]a[B]b) （2）故有E=Eθ-(RT/zF)ln([C]c[D]d/[A]a[B]b) （3）换底，得E=Eθ (2.303RT/zF)lg([C]c[D]d/[A]a[B]b) （4）298K时，有E=Eθ-(0.059V/z)lg([C]c[D]d/[A]a[B]b) （5）即E=Eθ-(0.059V/z)lgQ （6）2. 电极电势的能特斯方程
将电池反应aA+bB=cC+dD 分成两个半反应
正极 aA=cC A:氧化型 C:还原型
负极 dD=bB D:氧化型 B:还原型
其电子转移数为z。则电池反应电动势的能特斯方程为
E=Eθ–(0.059V/z)lg([C]c[D]d/[A]a[B]b) （7）将其改写成如下形式
E +-E
–
=（Eθ
+
–Eθ
-
)-0.059V/zlg([C]c[D]d/[A]a[B]b) （8）
将正极和负极的数据分别归在一起，得
E +-E
-
=（Eθ
+
+0,059Vlg([A]a/[C]c)-(E+0.059V/zlg([D]d/[B]b)) （9）
对应有 E
+=Eθ
+
+0.059V/zlg([A]a/[C]c) （10）
E
-=Eθ
-
+0.059V/zlg([D]d/[B]b) （11）
一般关系式为 E=Eθ +0.059V/zlg([氧化型]/[还原型]) （12）式（12）即电极电势的能特斯方程。它反映的是非标准电极电势和标准电极电势在298K时的关系，同时还反映了电极电势与浓度的关系。
换句话说：只要知道了原电池中相应的浓度就可以根据能特斯方程求出给定电极在非标准状态下的电极电势进而可以判断反应进行的程度与可能性。
三、影响电极电势的因素
根据课本我们已经知道影响电极电势的因素主要有酸度、沉淀物生成与配位化合物的生成三个方面。这三个方面已经得到了前人的证明，在此无需重复，对于我们初学者来说如何更好地理解这三个因素对电极电势的影响才是我们需要
做的。那么如何更好地理解这三个方面对电极电势的影响呢？下面以酸度和浓度对电极电势的影响为例来进行介绍：
1． 能特斯公式分析法
前面我们已经对电极电势的能特斯方程进行过讨论，我们知道电极电势的能特斯方程反映了电极电势与浓度的关系，而能特斯方程我们也已经有所了解，所以我们可以通过对能特斯方程的进一步的分析来从理论上了解浓度与电极电势的关系。首先我们以最简单的铜锌原电池为例：
E=φCu 2+/Cu-φZn 2+ / Zn （1） φCu 2+/Cu=φθCu 2+/Cu+ 0.059 2/2 lg ［Cu 2+］ （2） φZn 2+/ Zn=φθ Zn 2+/ Zn+ 0.059 2/2 lg ［Zn 2+］ （3） E=E θ- 0.059 2/2 lg ［Zn 2+］/［Cu 2+］ （4）
根据能特斯方程我们可以得到相应的二元函数图像；以1mol/L 的ZnSO 4和1mol/L 的CuSO 4溶液的电动势E 1为参考标准。由式子（4）和相应的函数曲线可
得当Zn 2+浓度不变，Cu 2+浓度增大时E 的值的变换规律，同理可得当Cu 2+浓度不变，Zn 2+增大时E 值的变换规律。
2.实验分析法
根据能特斯方程所得到的结论我们通过设计实验来进行验证，改变Zn 2+和Cu 2+的浓度的方法主要有三种：加水稀释、形成沉淀、形成配离子。因此我们可以设计实验反别进行探讨，并与理论分析的结果进行比对。
以铜锌原电池进行试验试验思路为：
1. 测定ZnSO 4和CuSO 4溶液浓度均是1 mol/L 时电池电动势E0，作为比较电动势
变化情况的参考标准.并与理论值进行对比，如不一致分析原因。
2. 加水稀释，使ZnSO 4或CuSO 4的浓度由1.0 mol/L 变为0.1 mol/L ；分别向ZnSO 4或CuSO 4溶液中滴加氨水形成Cu 2（OH ）2SO 4或Zn （OH ）2沉淀，再继续滴加过
量氨水可形成［Cu （NH 3）4］2 +或［Zn （NH 3）4］2 +配离子. 分别测量每组实验
的电动势，记录实验数据。
3. 对实验数据进行分析，比较实验数据与理论值的异同，并分析原因。
当然以上仅是我对如何更好地了解浓度与酸度对电极电势的影响而发表的一些看法，我认为通过能特斯方程的推导和作图，可以从理论上了解浓度与酸度与
电极电势的关系，然后通过我们学生自己设计实验、完成实验、分析实验。我可以更好地了解理论与实践的联系与差别，我认为通过以上方法可以让学生对电极电势有一个完美的了解。
四、电极电势的图示法
在无机化学下册的学习中，总会听到身边的同学会有这样的疑问：“无机化学下册的知识点太散，联系性太差，学习起来过于困难”刚开始学习的过程中我也曾有过这样的疑问，一度困惑过，后来我发现在每一章的开始的地方总会有拉提莫图，因此我又重新复习了电极电势图示法中有关于拉迪莫图的内容，我发现当明白了拉迪莫图后，对于集中而全面地了解某一种元素的相关氧化态有着很大的帮助。因此我们也有必要对拉提莫图进行分析和总结。
电极电势的图示法常用的有拉提莫图、弗罗斯特图与泡佩克斯图三种，对于我们初学者来说可以从最简单的表示方法拉提莫图开始学习。
拉提莫图又称元素电势图，指在特定的PH条件下，将元素各种氧化数的存在形式依氧化数降低的顺序从左向右排成一行，用线段将各种氧化态连接起来，
一值，即为该PH下该元素的元素在线段上写出其两端的氧化态所组成的电对φA○
电极电势图。
我们以碘在酸性和碱性条件下的元素电势图为例进行说明：
根据电极电势我们可以看出某些酸的强弱以及非强酸在给定的PH条件下的解离方式。如上图我们可以判断：高碘酸在酸性介质中以分子态H5IO6形式存在，故而可以判断高碘酸不是强酸，再看碘元素在PH=14的碱性条件下，H5IO6将解离出两个氢原子，以H3IO62-形式存在。
其次可以根据已知电对的电极电势求某未知电对的电极电势，如下图所示：
而元素电势图的另一个重要应用就是判断歧化反应能否发生。
换句话说：无机化学第二册的知识点杂乱繁多，我们可以借助拉提莫图来进行某一元素知识点的总结和概括，元素电势图能提供给我们的信息很多，如果在加上一些旁注的话，便可以表达一整章的内容。相信经过我对电极电势的总结可以对我们对接下来的学习有所帮助。
小结
电极电势作为氧化还原反应的量度，对无机化学的学习的意义非凡。在这篇论文中通过分析电极电势的学习过程总结了大学生对于学习方法的应用，通过对标准电极电势和电动势的对比深入了解电极电势的概念，通过能特斯方程的理论解析和实验数据相结合，深入的学习电极电势与反应物浓度的关系，通过电极电势的图示法的探究，深入的学习和分析电极电势的应用范围。通过对电极电势的深入分析，可以帮助我们理清无机化学学习的思路，理解化学反应的原理，让我们从更深一层上理解氧化还原反应的的实质。
参考文献
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电位差计的原理和使用
实验八 电位差计的原理和使用 【实验目的】 1．掌握电位差计的工作原理和正确使用方法，加深对补偿法测量原理的理解和运用。 2．训练简单测量电路的设计和测量条件的选择。 【实验仪器】 UJ31型直流电位差计、SS1791双路输出直流稳压电源、标准电池、标准电阻、AC15/5灵敏电流计、FJ31型直流分压箱、滑线变阻器、直流电阻箱、待校验电表、待测干电池、待测电阻、开关和导线等。 【实验原理】 如图5.8.1所示，电位差计的工作原理是根据电 压补偿法，先使标准电池E n 与测量电路中的精密电阻R n 的两端电势差U st 相比较，再使被测电势差（或电压）E x 与准确可变的电势差U x 相比较，通过检流计G 两次指零来获得测量结果。电压补偿原理也可从电势差计的“校准”和“测量”两个步骤中理解。 校准：将K 2打向“标准”位置，检流计和校准电路联接，R n 取一预定值，其大小由标准电池E S 的电动势确定；把K 1合上，调节R P ，使检流计G 指零，即E n = IR n ，此时测量电路的工作电流已调好为 I = E n /R n 。校准工作电流的目的：使测量电路中的R x 流过一个已知的标准电流I o ，以保证R x 电阻盘上的电压示值（刻度值）与其（精密电阻R x 上的）实际电压值相一致。 测量：将K 2打向“未知”位置，检流计和被测电路联接，保持I o 不变（即R P 不变），K 1合上，调节R x ，使检流计G 指零，即有E x = U x = I o R x 。 由此可得x n n x R R E E = 。由于箱式电位差计面板上的测量盘是根据R x 电阻值标出其对应的电压刻度值，因此只要读出R x 电阻盘刻度的电压读数，即为被测电动势E x 的测量值。 所以，电位差计使用时，一定要先“校准”，后“测量”，两者不能倒置。 【实验装置】 1. UJ31型电位差计 UJ31型箱式电位差计是一种测量低电势的电位差计，其测量范围为 mV .V 1171-μ(1K 置1?档)或mV V 17110-μ（1K 置10?档）。使用 图5.8.1 电位差计的工作原理 图5.8.2 UJ31型电位差计面板图 + - -++- + -标准 检流计 5.7-6.4V 未知1 未知2 K 1 R P2 R P3 R P1 R n K 2 I II III 1.01×10 ×1 未知1 未知2 标准断断粗 中 细 ×1 ×0.1 ×0.001 粗细短路
电极电势变化对电极反应速率的影响
电极电势变化对电极反应速率的影响 电极上电势变化是怎样影响反应速率的？布特勒尔(Butler)和伏尔默(Volmer)假 设得电子或失电子的步骤均为基元步骤，并应用化学动力学中的过渡态理论导出了电极过程动力学的基本方程-"布特勒尔-伏尔默方程"-以说明这一问题。布特勒尔-伏尔默提出的模型简单，能说明一些实验规律，为一重要关系式。但分析问 题时仅从能量观点出发，没有虑及可能存在的过程细节，故有一定的局限性。 在化学动力学中，反应速率r与反应速度常数k以及反应级数n之间有如下关系： 对于以下电极基元反应，在不考虑电子的作用时，反应为一级的： 由活化络合物理论可知，反应速率常数取决于反应物通过势垒的频率以及反应的活化焓（），即 而电极反应速率r与电流密度i之间满足下式： 将上式联系起来： 在一定温度下为一常数。式(11-72)表述了电极反应在无外加电场影响（即电极表面不带电荷）时的反应速率（以电流密度表示）。在这种条件下进行的反应为纯化学反应，而非电极反应，其速率常数以k区别之。 事实上，电极上同时进行着还原反应和氧化反应：
若以分别表示还原电流密度和氧化电流密度，而c1和c2分别表示氧化态物质和还原物质浓度，其对应的常数分别为k0,1和k0,2，则： 在加上外加电压条件下，例如，在阴极加上一电势φi（φi为负值），则额外能量为，这一能量中，将有一部分用于加速还原反应而另一部分用于减慢氧化反应的进行。设作用于还原部分为a，而作用于氧化反应为(1-a)，a称为对称因子(Symmetry factor)。由动力学观点，这相当于使还原反应的活化焓由变为，因为φi为负电势，实质上相当于使其势垒降低，反应加速。而氧化反应的活化焓则由变为，相当于使其势垒提高，反应减慢（参考图）。而还原电流密度和氧化电流密度分别可表示为：
电动势的测定及其应用(实验报告)
实验报告 电动势的测定及其应用 一．实验目的 1．掌握对消法测定电动势的原理及电位差计，检流计及标准电池使用注意事项及简单原理。 2．学会制备银电极，银～氯化银电极，盐桥的方法。 3．了解可逆电池电动势的应用。 二．实验原理 原电池由正、负两极和电解质组成。电池在放电过程中，正极上发生还原反应，负极则发生氧化反应，电池反应是电池中所有反应的总和。 电池除可用作电源外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质，从化学热力学得知，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系： △r G m =-nFE 式中△r G m 是电池反应的吉布斯自由能增量；n 为电极反应中电子得失数；F 为法拉第常数；E 为电池的电动势。从式中可知，测得电池的电动势E 后，便可求得△r G m ，进而又可求得其他热力学参数。但须注意，首先要求被测电池反应本身是可逆的，即要求电池的电极反应是可逆的，并且不存在不可逆的液接界。同时要求电池必须在可逆情况下工作，即放电和充电过程都必须在准平衡状态下进行，此时只允许有无限小的电流通过电池。因此，在用电化学方法研究化学反应的热力学性质时，所设计的电池应尽量避免出现液接界，在精确度要求不高的测量中，常用“盐桥”来减小液接界电势。 为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，一般均采用电位差计测量电池的电动势。原电池电动势主要是两个电极的电极电势的代数和，如能分别测定出两个电极的电势，就可计算得到由它们组成的电池电动势。 附【实验装置】（阅读了解） UJ25型电位差计 UJ25型箱式电位差计是一种测量低电势的电位差计，其测量围为 mV .V 1171-μ(1K 置1?档)或 mV V 17110-μ（1K 置10?档） 。使用V V 4.6~7.5外接工作电源，标准电池和 灵敏电流计均外接，其面板图如图5.8.2 所示。调节工作电流（即校准）时分别调节1p R （粗调）、2p R （中调）和3p R （细 调）三个电阻转盘，以保证迅速准确地调 节工作电流。n R 是为了适应温度不同时标准电池电动势的变化而设置的，当温度不同 图5.8.2 UJ31型电位差计面板图 + - -++- + -标准 检流计 5.7-6.4V 未知1 未知2 K 1 R P2 R P3 R P1 R n K 2 I II III 1.01×10 ×1 未知1 未知2 标准断断粗 中 细 ×1 ×0.1 ×0.001 粗细短路
实验五氧化还原反应与电极电势(精)
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： 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HNO3， 1mol·L-1 HNO3，3mol·L-1HAc，1mol·L-1 H2SO4，3mol·L-1 H2SO4，0.1mol·L-1 H2C2O4，浓NH3·H2O（2mol·L-1），6mol·L- 1NaOH，40%NaOH。 1mol·L-1 ZnSO4，1mol·L-1 CuSO4，0.1mol·L-1KI，0.1mol·L-
原电池电动势的测定及应用
原电池电动势的测定及应用 姓名： 学号： 班级：2012级化工班 指导老师： 日期：2014-09-24 成绩： 一、实验目的： 1.掌握对消法测定电池电动势的原理及电位差计的使用。 2.了解可逆电池电动势的应用。 3.学会银电极、银—氯化银电极的制备和盐桥的制备。 二、实验原理： 1.原电池是由正，负两个电极和相应电解质溶液组成，电池反应中正极起还原作用，负极起氧化作用，电池反应是电池中两个电极反应的总和。电池电动势不能直接用伏特计来测量，因为当伏特计与待测电池接通后，整个线路中便有电流通过，电池内部由于存在内电阻而产生某一电位降，并在电池两极发生化学反应，溶液浓度发生变化，电动势数值不稳定，所以只有在无电流通过的情况下进行测定，即采用对消法。 测量电动势只能在无电流通过电池的情况下进行，因此需要用对消法（补偿法）来测定电动势。对消法测定电动势就是在所研究的电池的外电路上加一个方向相反的电压。当两者相等时，电路的电流为零（通过检流计指示）。对消法测电动势常用的仪器为电位差计,其简单原理如图所示： 1 2R R E E S X = 电极电势的测定原理：原电池是化学能转变为电能的装置，在电池放电反应中，正极（右边）起还原反应，负极起氧化反应。电池的电动势等于组成的电池的两个电极电位的差值。即： 氧化还原左 右αα??????θln _ZF RT E -=-=-=+
三、仪器与药品： 1. 仪器：电位差计 直流辐射式检流计 铂电极 银电极 饱和甘汞电极 稳压直流电源 导线 标准电池 盐桥 小烧杯若干 2. 药品：HCl （0.100m ） AgNO3（0.100m ）KCl 饱和溶液 醌氢醌 未知PH 溶液 四、实验步骤 ： 本实验测定如下两个电池的电动势： 1.①Hg －Hg 2Cl 2|饱和KCl 溶液||AgNO 3(0.100m)|Ag ②Hg －Hg 2Cl 2|饱和KCl 溶液||饱和有醌氢醌的未知PH 溶液|Pt 2.电极的制备 （1）铂电极、银—氯化银参比电极和饱和甘汞电极采用现成的商品，在使用前用蒸馏水洗净。若铂电极有油污，应在丙酮中浸泡，然后用蒸馏水冲洗。 （2）醌氢醌电极：将少量醌氢醌固体加入待测的未知PH 溶液中使成为饱和溶液，然后插入干净的铂电极即可。 3.（1）矫正电位计：先将功能选择开关扳到“外标”档。再将电位计的正负极短接，按“校准”归零。最后将外标正极与基准正极，外标负极与基准负极接，调数字至基准数（每台仪器都不同），按校准键归零。 （2）组成两个电池。 （3）将标准电池和待测电池分别接入电位差计上。在测标准电池是电位差计的正极连接Ag 电极，在测待测电极时电位计的正极连接Pt 电极。 （4）将功能选择开关扳到“测量”档。把标准电池正确接入电位差计上，从大到小从左到右旋转六个电势测量旋钮，直到调至检流计示数为零为止。按同样的方法测定未知电池电动势。 （5）根据Nernst 公式计算实验温度下电池①②的电动势理论值。 五、数据处理 ： 室温：21℃ 测量值/V E 测量平均值/V V Ag Ag //+? V Ag Ag //θ?+ 相对 误差 一次 两次 三次 0.495453 0.7393 0.8031 7.944% 0.495880 0.495195 0.495283 0.327874 0.326129 0.324568 0.326190 1、已知饱和甘汞电极和银电极的电极电位与温度的关系如下 当t=21℃ 甘汞?=0.2412-6.61×10-4（t-25℃）-1.75×10-6(t-25℃)2-9.16×10-10(t-25℃)2 =0.2438V =+θ ?Ag Ag /0.7991-9.88×10-4(t-25℃)+7×10-7(t-25℃)2 =0.8031V 由于电池的电动势为甘汞??-=+Ag Ag E /，所以
第二节 电极电势
2-1 第二节 电极电势 知识要点 一、电极电势和电池电动势 1. 电极电势 (金属－金属离子电极) 在铜锌原电池中,为什么电子从Zn 原子转移给Cu 2＋ 离子而不是从Cu 原子转移给Zn 2＋ 离子? 这与金属在溶液中的情况有关,一方面金属M 表面构成晶格的金属离子和极性大的水分子互相吸引,有一种使金属棒上留下电子而自身以水合离子M n ＋ (aq)的形式进入溶液的倾向,金属越活泼,溶液 越稀,这种倾向越大,另一方面,盐溶液中的M n ＋ (aq) 离子又有一种从金属M 表面获得电子而沉积在金属表面上的倾向,金属越不活泼,溶液越浓,这种倾向越大.这两种对立着的倾向在某种条件下达到暂时的平衡: M n ＋ (aq)＋ne － M 在某一给定浓度的溶液中,若失去电子的倾向大于获得电子的倾向,到达平衡时的最后结果将是金属离子M n ＋ 进入溶液,使金属棒 上带负电,靠近金属棒附近的溶液带正电,如右图所示,这时在金属和 盐溶液之间产生电位差,这种产生在金属定于温度. 在铜锌原电池中,Zn 片与Cu 片分别插在它们各自的盐溶液中,构成Zn 2＋ /Zn 电极与Cu 2＋ /Cu 电 极.实验告诉我们,如将两电极连以导线,电子流将由锌电极流向铜电极,这说明Zn 片上留下的电子要比Cu 片上多,也就是Zn 2＋ /Zn 电极的上述平衡比 Cu 2＋/Cu 电极的平衡更偏于右方,或Zn 2＋ /Zn 电对与Cu 2＋ /Cu 电对两者具有不同的电极电势,Zn 2＋ /Zn 电对的电极电势比Cu 2＋ /Cu 电对要负一些.由于两极电势不同,连以导线,电子流(或电流)得以通过. 2. 原电池的电动势 电极电势 φ表示电极中极板与溶液之间的电势差.当用盐桥将两个电极的溶液连通时,若认为两溶液之间等电势,则两极板之间的电势差即两电极的电极电势之差,就是电池的电动势.用 E 表示电动势,则有E ＝φ＋ －φ－ 若两电极的各物质均处于标准状态,则其电动势为电池的标准电动势,E ○— =φ ○— (+) －φ ○— (－) 电池中电极电势 φ大的电极为正极,故电池的电动势 E 的值为正.有时计算的结果 E 为负值,这说明计算之前对于正负极的判断有误.E > 0 是氧化还原反应可以自发进行的判据. 3. 标准氢电极 (气体 － 离子电极) 电极电势的绝对值无法测量,只能选定某种电极作为标准,其他电极与之比较,求得电极电势的相对值,通常选定的是标准氢电极. 标准氢电极是这样构成的:将镀有铂黑的铂片置于H +浓度(严格的说应为活度a )为 1.0mol·kg －1 的硫酸溶液(近似为 1.0mol·dm － 3)中,如右图.然后不断地通入压力为1.013×105Pa 的纯H 2,使铂黑吸附H 2达到饱和,形成一个氢电极.在这个电极的周围发生了如下的平衡: 2H + +2e － H 2 氢电极属于气体 －离子电极.标准氢电极作为负极时,可以表示为 Pt | H 2(1.013×105Pa) | H +(1mol·dm － 3) 这时产生在标准氢电极和硫酸溶液之间的电势,叫做氢的标准电极电势,将它作为电极电势的相对标准,令其为零.在任何温度下都规定标准氢电极的电极电势为零(实际上电极电势同温度有关).所以很难制得上述那种标准氢电极,它只是一种理想电极. 用标准氢电极与其他各种标准状态下的电极组成原电池,测得这些电池的电动势,从而计算各种电极的标准电极电势,通常测定时的温度为298K.所谓标准状态是指组成电极的离子其浓度为1mol·dm － 3(对于氧化还原电极来讲,为氧化型离 子和还原型离子浓度比为1),气体的分压为1.013×105Pa,液体或固体都是纯净物质.标准电极电势用符号φ○— 表示. 例如:标准氢电极与标准铜电极组成的电池,用电池符号表示为 (－)Pt | H 2(p ○— ) | H +(1mol·dm － 3)‖Cu 2+(1mol·dm － 3) | Cu(+) 在298K,用电位计测得该电池的电动势E ○— = 0.34V E ○— =φ○— (+) －φ○— (－),得φ○— (+) = E ○— +φ○— (－), 故φ○— ( Cu 2+/Cu)= E ○— ＋φ○— (H +/H 2)
可逆电池的电动势及其应用习题
第九章可逆电池的电动势及其应用习题一、选择题 1．某电池的电池反应可写成: （1）H 2 (g)+ 2 1 O 2 (g)→ H 2 O(l) （2）2H 2 (g)+ O 2 (g)→ 2H 2 O(l) 相应的电动势和化学反应平衡常数分别用E 1，E 2 和K 1 ，K 2 表示，则 （A）E 1=E 2 K 1 =K 2 （B）E 1 ≠E 2 K 1 =K 2 （C）E 1=E 2 K 1 ≠K 2 （D）E 1 ≠E 2 K 1 ≠K 2 2．通过电动势的测定，可以求难溶盐的活度积。欲测AgCl(s)的活度积K SP ，应设计的电池是： （A）Ag|AgCl(s)|HCl(aq)|Cl 2 (g,pθ)|Pt （B）Pt| Cl 2 (g,pθ)| HCl(aq)||AgNO 3 (aq)|Ag （C）Ag |AgNO 3 (aq)| HCl(aq)|AgCl(s)|Ag （D）Ag|AgCl(s)| HCl(aq)||AgNO 3 (aq)|Ag 3．下列电池中，电动势E与Cl-的浓度无关的是 （A）Ag|AgCl(s)|KCl(aq)| Cl 2 (g,100kPa)| Pt （B）Ag|Ag+(aq)|| Cl- (aq)| Cl 2 (g,100kPa)| Pt （C）Ag|Ag+(aq)|| Cl- (aq)| AgCl(s) |Ag （D）Ag|AgCl(s) |KCl(aq)|Hg 2Cl 2 (s)|Hg 4．在电池Pt| H2 (g,pθ)| HCl （1mol·kg-1）||CuSO4（0.01 mol·kg-1）|Cu 的阴极中加入下面四种溶液，使电池电动势增大的是 （A）0.1 mol·kg-1CuSO 4 （B）0.1 mol·kg-1Na 2 SO 4 （C）0.1 mol·kg-1Na 2 S （D）0.1 mol·kg-1氨水 5．298K时，电池Zn|ZnCl2(m=0.5mol·kg-1)|AgCl(s)-Ag的电动势E=1.015V，其温度系数为-4.92×10-3V·K-1，若电池以可逆方式输出2法拉第的电量， 则电池反应的Δ r H m (单位：kJ·mol-1)应为 （A）–196 （B）–95 （C）224 （D）–224 6．在298K时，为了测定待测液的pH值而组成电池： Pt，H 2 (p?)|pH(x)溶液|甘汞电极
标准氢电极
标准氢电极 品名:氢标准电极 拼音:qingbiaozhundianji 英文名称：standard hydrogen electrode 说明:由于单个电极的电势无法确定，故规定任何温度下标准状态的氢电极的电势为零，任何电极的电势就是该电极与标准氢电极所组成的电池的电势，这样就得到了“氢标”的电极势。标准状态是指氢电极的电解液中的氢离子活度为1，氢气的压强为0.1兆帕（约1大气压）的状态，温度为298.15K。 这只是一种假定的理想状态，通常是将镀有一层海绵状铂黑的铂片，浸入到H＋浓度为1.0mol/L的酸溶液中，在298.15K时不断通入压力为100kPa的纯氢气，使铂黑吸附H2气至饱和，这是铂片就好像是用氢制成的电极一样。 实际测量时需用电势已知的参比电极替代标准氢电极，如甘汞电极、氯化银电极等。它们的电极势是通过与氢电极组成无液体接界的电池，通过精确测量用外推去求得的。 电极电势 一，电极电势的产生—双电层理论 德国化学家能斯特（H．W．Nernst）提出了双电层理论（electron double l ayer theory）解释电极电势的产生的原因。当金属放入溶液中时，一方面金属晶体中处于热运动的金属离子在极性水分子的作用下，离开金属表面进入溶液。金属性质愈活泼，这种趋势就愈大；另一方面溶液中的金属离子，由于受到金属表面电子的吸引，而在金属表面沉积，溶液中金属离子的浓度愈大，这种趋势也愈大。在一定浓度的溶液中达到平衡后，在金属和溶液两相界面上形成了一个带相反电荷的双电层(electron double layer)，双电层的厚度虽然很小(约为10-8厘米数量级), 但却在金属和溶液之间产生了电势差。通常人们就把产生在金属和盐溶液之间的双电层间的电势差称为金属的电极电势（electrode potential），并以此描述电极得失电子能力的相对强弱。电极电势以符号E Mn+/ M表示, 单位为V(伏)。如锌的电极电势以EZn2+/ Zn 表示, 铜的电极电势以ECu2+/Cu 表示。 电极电势的大小主要取决于电极的本性，并受温度、介质和离子浓度等因素的影响。 2．标准电极电势 为了获得各种电极的电极电势数值，通常以某种电极的电极电势作标准与其它各待测电极组成电池,通过测定电池的电动势, 而确定各种不同电极的相对电极电 势E值。1953年国际纯粹化学与应用化学联合会（IUPAC）的建议，采用标准氢电极作为标准电极，并人为地规定标准氢电极的电极电势为零。 （1）标准氢电极电极符号: Pt|H2(101.3kPa)|H+(1mol.L-1) 电极反应: 2H+ + 2e = H2（g）
电极电势的应用
?无机及分析化学?课程单元教学设计 ──?电极电势的应用? 一、教案头： 本次课题：电极电势的应用 二、教学设计 第一部分：组织教学和复习上次课主要内容（时间：5分钟） ①考勤 ②标准电极电势的测定及利用Nernst方程计算电极电势 第二部分：学习新内容（时间：38分钟） 步骤一告知，宣布本次课的教学内容、目标（时间：3分钟）
课件演示本次课的标题：电极电势的应用 教师讲述引入：我们在上次课中学习了电极电势的知识，电极电势除了可以计算原电池电动势以外，还有其它的一些应用，这节课我们就要一起学习电极电势的这些应用。 教学内容： 一、氧化剂、还原剂的相对强弱 二、氧化还原反应进行的方向 三、氧化还原反应进行的程度 四、元素电势图及其应用 教学目的：通过学习能能根据标准电极电势大小判断氧化剂、还原剂的相对性强弱：判断反应进行的方向，能利用元素电势图判断能否发生歧化反应或逆歧化反应、掌握E?与K?的互算。 步骤二讲授新课（时间：30分钟） 一、判断氧化剂、还原剂的相对强弱 教师讲述：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 深化对上述知识点的理解：讲解例题9-11 巩固练习：P127简答题第四题 二、判断氧化还原反应进行的方向 教师讲述：E?值大的的氧化态(O)氧化E?值小的还原态(R) 深化对上述知识点的理解：讲解例题9-12、例题9-12 巩固练习：P127简答题第四题 三、氧化还原反应进行的程度
教师指出：氧化还原反应的平衡常数K Θ与标准电极电势E Θ 的关系 ) -E (E 0.0592 0.0592¨ ¨lg -+==Z ZE K E ?越大，电势差越大，K ?也越大，所以K ?能判断氧化还原反应程度 深化理解：K Θ与E Θ关系之互算 例题9-14、 例题9-15已知298K 时下列电极反应的E ?值: 试求AgCl 的溶度积常数。 能力训练：有关K Θ与E Θ关系之互算的计算 （1） 0.2222V )aq (Cl Ag(s) e (s) AgCl 0.7991V Ag(s) e )aq (Ag =++=+---+E E g(s)A )L 1.0mol (g A )L 1.0mol (Cl AgCl(s) g(s)A 11-+--??解：设计一个原电池： 1 (s) AgCl )aq (Cl )aq (Ag )aq (Cl Ag(s) e (s) AgCl Ag(s) e )aq (Ag sp K K = ++++-+---+10-sp sp ¨101.80 7449.90.0592V 0.5769V 0.0592V ¨ lg - 0.0592V ¨ lg 0.5769V 0.222V 0.7991V ) Ag /AgCl ()Ag /Ag ( ¨ ?======+=-=+K ZE K ZE K E E E 24224)aq (6H )aq (O C 5H )aq (2MnO ++++-例：求反应
中科院电化学问答答案
2005年电化学和电分析化学 1、标准电极电位和条件电位 各种标准状态下的被测电极与标准氢电极组成原电池，标准氢电极作为阳极（发生那氧化反应）用实验的方法测得的该电池电动势的数值，就是被测电极的标准电极电位。 对于实际体系，在某一特定条件下，该电对的氧化型的总浓度和还原型的总浓度均为1mol/L时的实际电位，就叫条件电位。 2、双电层 当电极插入溶液中后，在电极和溶液之间便有一个界面。如果导体电荷带正电荷，会对溶液中的负离子产生吸引作用，同时对正离子也有一定的排斥作用。结果在电极附近就会聚集很多负离子，叫做吸附层，在吸附层外一微小区域，由于静电引力的存在，也有电荷过剩现象存在，称为扩散层，这种结构就叫做双电层。3、极限电流和扩散电流 在电化学反应中，电解开始后，随着外加电压的继续增大，电流急剧上升，最后当外加电压增加到一定数值时，电流不再增加，达到一个极限值。此时的电流称为极限电流。极限电流与残余电流之差称为扩散电流。 4、半电池的形式电势 5、交流伏安法 在电路里负载两端并联一电压表，电路里串联电流表，通过电压和电流计算出阻抗，包括电容的容抗和电感的感抗。 二简答题 1、何谓循环伏安法？主要用于研究什么？从可逆性角度简述循环伏安曲线有几 类？具体依据及特点？ 循环伏安法是以快速线性扫描的形式施加以三角波电压于工作电极上，得到循环伏安曲线的一种方法。 一般用于研究电极过程的可逆性、吸附性以及测定可逆体系标准电极电位，鉴别电极反应产物和研究化学反应控制的各个电极过程。 从可逆性的角度可有三类循环伏安曲线：（1）可逆过程ΔEp= 2.2RT/nF = 56.5/n mv，一般说来，ΔEp与实验条件有关，其数值在55/n ~65/n mv 时，可判断为
电动势的测定及其应用(实验报告)
实验报告电动势的测定及其应用 一．实验目的 1．掌握对消法测定电动势的原理及电位差计，检流计及标准电池使用注意事项及简单原理。 2．学会制备银电极，银～氯化银电极，盐桥的方法。 3．了解可逆电池电动势的应用。 二．实验原理 原电池由正、负两极和电解质组成。电池在放电过程中，正极上发生还原反应，负极则发生氧化反应，电池反应是电池中所有反应的总和。 电池除可用作电源外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质，从化学热力学得知，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系： △r G m=-nFE 式中△r G m是电池反应的吉布斯自由能增量；n为电极反应中电子得失数；F为法拉第常数；E为电池的电动势。从式中可知，测得电池的电动势E后，便可求得△r G m，进而又可求得其他热力学参数。但须注意，首先要求被测电池反应本身是可逆的，即要求电池的电极反应是可逆的，并且不存在不可逆的液接界。同时要求电池必须在可逆情况下工作，即放电和充电过程都必须在准平衡状态下进行，此时只允许有无限小的电流通过电池。因此，在用电化学方法研究化学反应的热力学性质时，所设计的电池应尽量避免出现液接界，在精确度要求不高的测量中，常用“盐桥”来减小液接界电势。 为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，一般均采用电位差计测量电池的电动势。原电池电动势主要是两个电极的电极电势的代数和，如能分别测定出两个电极的电势，就可计算得到由它们组成的电池电动势。 附【实验装置】（阅读了解） UJ25型电位差计
UJ25型箱式电位差计是一种测量低电势的电位差计，其测量范围为 mV .V 1171-μ(1K 置1?档)或 mV V 17110-μ（1K 置10?档） 。使用V V 4.6~7.5外接工作电源，标准电池和 灵敏电流计均外接，其面板图如图5.8.2所示。调节工作电流（即校准）时分别调节1p R （粗调）、2p R （中调）和3p R （细 调）三个电阻转盘，以保证迅速准确地调节工作电流。n R 是为了适应温度不同时标准电池电动势的变化而设置的，当温度不同引起标准电池电动势变化时，通过调节n R ，使工作电流保持不变。x R 被分成Ⅰ（1?）、Ⅱ（1.0?）和Ⅲ（001.0?）三个电阻转盘，并在转盘上标出对应x R 的电压值，电位差计处于补偿状态时可以从这三个转盘上直接读出未知电动势或未知电压。左下方的“粗”和“细”两个按钮，其作用是：按下“粗”铵钮，保护电阻和灵敏电流计串联，此时电流计的灵敏度降低；按下“细”按钮，保护电阻被短路，此时电流计的灵敏度提高。2K 为标准电池和未知电动势的转换开关。标准电池、灵敏电流计、工作电源和未知电动势x E 由相应的接线柱外接。 UJ25型电位差计的使用方法： （1）将2K 置到“断”，1K 置于“1?”档或“10?”档（视被测量值而定），分别接上标准电池、灵敏电流计、工作电源。被测电动势（或电压）接于“未知1”（或“未知2”）。 (2)根据温度修正公式计算标准电池的电动势)(t E n 的值，调节n R 的示值与其相等。将2K 置“标准”档，按下 “粗”按钮，调节1p R 、2p R 和3p R ，使灵敏电流计指针指零，再按下 “细”按钮，用2p R 和3p R 精确调节至灵敏电流计指针指零。此操作过程称为“校准”。 (3) 将2K 置“未知1”(或“未知2”)位置，按下“粗”按钮，调节读数转盘Ⅰ、 图5.8.2 UJ31型电位差计面板图 + - -++- + -标准 检流计 5.7-6.4V 未知1 未知2 K 1 R P2 R P3 R P1 R n K 2 I II III 1.01×10 ×1 未知1 未知2 标准断断粗 中 细 ×1 ×0.1 ×0.001 粗细短路
标准电极电势表(全)
在酸性溶液中(298K) 电对方程式E/V Li(I)－(0)Li＋＋e－＝Li－Cs(I)－(0)Cs＋＋e－＝Cs－Rb(I)－(0)Rb＋＋e－＝Rb－ K(I)－(0)K＋＋e－＝K－Ba(II)－(0)Ba2＋＋2e－＝Ba－Sr(II)－(0)Sr2＋＋2e－＝Sr－Ca(II)－(0)Ca2＋＋2e－＝Ca－Na(I)－(0)Na＋＋e－＝Na－La(III)－(0)La3＋＋3e－＝La－Mg(II)－(0)Mg2＋＋2e－＝Mg－Ce(III)－(0)Ce3＋＋3e－＝Ce－ H(0)－(－I)H2(g)＋2e－＝2H－－Al(III)－(0)AlF63－＋3e－＝Al＋6F－－Th(IV)－(0)Th4＋＋4e－＝Th－Be(II)－(0)Be2＋＋2e－＝Be－ U(III)－(0)U3＋＋3e－＝U－Hf(IV)－(0)HfO2＋＋2H＋＋4e－＝Hf＋H2O－Al(III)－(0)Al3＋＋3e－＝Al－Ti(II)－(0)Ti2＋＋2e－＝Ti－Zr(IV)－(0)ZrO2＋4H＋＋4e－＝Zr＋2H2O－Si(IV)－(0)[SiF6]2－＋4e－＝Si＋6F－－Mn(II)－(0)Mn2＋＋2e－＝Mn－Cr(II)－(0)Cr2＋＋2e－＝Cr－Ti(III)－(II)Ti3＋＋e－＝Ti2＋－ B(III)－(0)H3BO3＋3H＋＋3e－＝B＋3H2O－*Ti(IV)－(0)TiO2＋4H＋＋4e－＝Ti＋2H2O－Te(0)－(－II)Te＋2H＋＋2e－＝H2Te－Zn(II)－(0)Zn2＋＋2e－＝Zn－Ta(V)－(0)Ta2O5＋10H＋＋10e－＝2Ta＋5H2O－Cr(III)－(0)Cr3＋＋3e－＝Cr－Nb(V)－(0)Nb2O5＋l0H＋＋10e－＝2Nb＋5H2O－As(0)－(－III)As＋3H＋＋3e－＝AsH3－ U(IV)－(III)U4＋＋e－＝U3＋－Ga(III)－(0)Ga3＋＋3e－＝Ga－
电化学原理思考题答案解析
第三章 1.自发形成的双电层和强制形成的双电层在性质和结构上有无不同为什么2．理想极化电极和不极化电极有什么区别它们在电化学中有什么重要用途答：当电极反应速率为0，电流全部用于改变双电层的电极体系的电极称为理想极化电极，可用于界面结构和性质的研究。理想不极化电极是指当电极反应速率和电子反应速率相等时，极化作用和去极化作用平衡，无极化现象，通向界面的电流全部用于电化学反应，可用作参比电极。 3．什么是电毛细现象为什么电毛细曲线是具有极大值的抛物线形状 答：电毛细现象是指界面张力随电极电位变化的现象。溶液界面存在双电层，剩余电荷无论带正电还是负电，同性电荷间相互排斥，使界面扩大，而界面张力力图使界面缩小，两者作用效果相反，因此带电界面的张力比不带电时小，且电荷密度越大，界面张力越小，因此电毛细曲线是具有极大值的抛物线形状。 4．标准氢电极的表面剩余电荷是否为零用什么办法能确定其表面带电状况答：不一定，标准氢电极电位为0指的是氢标电位，是人为规定的，电极表面剩余电荷密度为0时的电位指的是零电荷电位,其数值并不一定为0;因为形成相间电位差的原因除了离子双电层外,还有吸附双电层\ 偶极子双电层\金属表面电位。可通过零电荷电位判断电极表面带电状况，测定氢标电极的零电荷电位，若小于0则电极带正电，反之带负电。 5．你能根据电毛细曲线的基本规律分析气泡在电极上的附着力与电极电位有什么关系吗为什么有这种关系（提示：液体对电极表面的润湿性越高，气体在电极表面的附着力就越小。）6．为什么在微分电容曲线中，当电极电位绝对值较大时，会出现“平台”7．双电层的电容为什么会随电极电位变化试根据双电层结构的物理模型和数学模型型以解释。 8．双电层的积分电容和微分电容有什么区别和联系9．试述交流电桥法测量微分电容曲线的原理。10．影响双电层结构的主要因素是什么为什么 答：静电作用和热运动。静电作用使符号相反的剩余电荷相互靠近，贴于电极表面排列，热运动使荷电粒子外散，在这两种作用下界面层由紧密层和分散层组成。11．什么叫ψ1电位能否说ψ1电位的大小只取决于电解质总浓度而与电解质本性无关ψ1电位的符号是否总是与双电层总电位的符号一致为什么 答：距离电极表面d处的电位叫ψ1电位。不能，因为不同的紧密层d的大小不同，而紧密层的厚度显然与电解质本性有关，所以不能说ψ1电位的大小只取决于电解质总浓度而与电解质本性无关。当发生超载吸附时ψ1电位的符号与双电层总电位的符号不一致。 12．试述双电层方程式的推导思路。推导的结果说明了什么问题 13．如何通过微分电容曲线和电毛细曲线的分析来判断不同电位下的双电层结构答：14．比较用微分电容法和电毛细曲线法求解电极表面剩余电荷密度的优缺点。15．什么是特性吸附哪些类型的物质具有特性吸附的能力答：溶液中的各种粒子还可能因非静电作用力而发生吸附称为特性吸附。大部分无机阴离子，部分无机阳离子以及表面活性有机分子可发生特性吸附。
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)
等电位
等电位联结：将建筑物内部和建筑物本身的所有的大金属构件全部用母排或导线进行电气连接，使整个建筑物的正常非带电导体处于电气连通状态。等电位联结分为总等电位联结（MEB）、辅助等电位联结（SEB）、局部等电位联结（LEB）。 什么是等电位联结？就是将建筑物内部和建筑物本身的所有的大金属构件全部用母排或导线进行电气连接，使整个建筑物的正常非带电导体处于电气连通状态。 怎样做等电位联结？等电位联结分为：总等电位联结(MEB)和局部等电位联结(LEB) 。国家建筑标准设计图集《等电位联结安装》(02D501-2)对建筑物的等电位联结具体做法作了详细介绍。 总等电位联结做法是通过每一进线配电箱近旁的总等电位联结母排将下列导电部分互相连通：进线配电箱的PE(PEN)母排、公用设施的上、下水、热力、煤气等金属管道、建筑物金属结构和接地引出线。它的作用在于降低建筑物内间接接触电压和不同金属部件间的电位差，并消除自建筑物外经电气线路和各种金属管道引入的危险故障电压的危害。 局部等电位联结做法是在一局部范围内通过局部等电位联结端子板将下列部分用 6mm2黄绿双色塑料铜芯线互相连通：柱内墙面侧钢筋、壁内和楼板中的钢筋网、金属结构件、公用设施的金属管道、用电设备外壳（可不包括地漏、扶手、浴巾架、肥皂盒等孤立小物件）等。一般是在浴室、游泳池、喷水池、医院手术室、农牧场等场所采用。要求等电位联结端子板与等电位联结范围内的金属管道等金属末端之间的电阻不超过3Ω。 等电位联结有什么作用？主要是各种保护作用： 1.雷击保护IEC标准中指出，等电位连接是内部防雷措施的一部分。当雷击建筑物时，雷电传输有梯度，垂直相邻层金属构架节点上的电位差可能达到10kV量级，危险极大。但等电位联结将本层柱内主筋、建筑物的金属构架、金属装置、电气装置、电信装置等连接起来，形成一个等电位连接网络，可防止直击雷、感应雷、或其他形式的雷，避免火灾、爆炸、生命危险和设备损坏。 2.静电防护静电是指分布在电介质表面或体积内，以及在绝缘导体表面处于静止状态的电荷。传送或分离固体绝缘物料、输送或搅拌粉体物料、流动或冲刷绝缘液体、高速喷射蒸汽或气体，都会产生和积累危险的静电。静电电量虽然不大，但电压很高，容易产生火花放电，引起火灾、爆炸或电击。等电位联结可以将静电电荷收集并传送到接地网，从而消除和防止静电危害。 3.电磁干扰防护在供电系统故障或直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物形成电磁感应，敏感电子设备处于其中，可以造成数据丢失、系统崩溃等。通常，屏蔽是减少电磁波破坏的基本措施，在机房系统分界面做的等电位连接，由于保证所有屏蔽和设备外壳之间实现良好的电气连接，最大限度减小了电位差，外部电流不能侵入系统,得以有效防护了电磁干扰。 4.触电保护1999年6月开始实行的新的建设部《住宅设计规范》中，有一项不太引人瞩目的条款：城镇新建住宅中的卫生间宜做等电位连接。专家通俗的解释是：浴室等电位连接就是保护你不会在洗澡的时候被电着。电热水器、坐浴盆、电热墙，浴霸以及传统的电灯……都有漏电的危险，电气设备外壳虽然与PE线联结，当仍可能会出现足以引起伤害的
电极电势-答案
氧化还原与电极电势——答案 1.25℃时将铂丝插入Sn 4+和Sn 2+离子浓度分别为0.1mol/L 和0.01mol/L 的混合溶液中，电对的电极电势为（ ）。 A ．)/(24++Sn Sn θ? B ． 2/05916.0)/(24+++Sn Sn θ? C ．05916.0)/(24+++Sn Sn θ? D ．2/05916.0)/(24-++Sn Sn θ? 解答或答案：B 2.对于电池反应C u 2+＋Zn = C u ＋Zn 2+ 下列说法正确的是（ ）。 A ．当[C u 2+] = [Zn 2+ ]，反应达到平衡。 B ．θ?（Cu 2+/Cu ）= θ?（Zn 2+/Zn ）, 反应达到平衡。 C ．?(Cu 2+/Cu ）= ?（Zn 2+/Zn ）, 反应达到平衡。 D ． 原电池的标准电动势等于零时，反应达到平衡。 解答或答案：C 3.今有原电池(－)Pt,H 2(ρ)H ＋(c)C u 2+ (c)C u(＋) ,要增加原电池电动势，可以采取的措 施是（ ）。 A 增大H ＋离子浓度 B 增大 C u 2+ 离子浓度 C 降低H 2的分压 D 在正极中加入氨水 E 降低C u 2+ 离子浓度，增大H ＋离子浓度 解答或答案：B 4.已知下列反应； C uCl 2＋SnCl 2 = C u ＋SnCl 4 FeCl 3＋C u= FeCl 2＋C uCl 2 在标准状态下按正反应方向进行。则有关氧化还原电对的标准电极电位的相对大小为（ ）。 A θ?（Fe 3+/Fe 2+）＞θ?（Cu 2+/Cu ）＞θ?(Sn 4+/Sn 2+) B θ?（Cu 2+/Cu ）＞θ?（Fe 3+/Fe 2+）＞θ?(Sn 4+/Sn 2+) C θ?(Sn 4+/Sn 2+)＞θ?（Cu 2+/Cu ）＞θ?（Fe 3+/Fe 2+）
第九章可逆池的电动势及其应用
第九章 可逆电池的电动势及其应用 教学目的与要求: 使学生了解和掌握电池过程的热力学函数改变m m m S H G ???,,与电功、电动势的关系，了解电动势产生的原因和熟悉电化学的惯用符号；熟练地从所给电池、电极写出有关的电化学反应方程式以及根据所给化学反应设计原电池；掌握电池电动势、电极电势的能斯特方程与电动势测定的应用。石化学能转变为电能的装置称为原电池或电池。如果这个转变过程是在热力学上的可逆的条件下进行的，则这个电池称为可逆电池。 在等温等压及可逆的条件下，系统Gibbs 自由能的减少等于系统所作的最大非体积功． () max ,,f p T W G =? 如果非膨胀功只是电功，则上式可以写成 ()nEF W G f p T -==max ,,? 式中为电池输电荷的物质的量，单位为mol ，E 为可逆电池的电动势，单位为V ，F 是Faraday 常数。如果电池在放电的过程中，按反应式发生了1=ξmol 的化学反应，系统的Gibbs 自由能的变化为 () zEF nEF G p T m -=- =ξ ?, 或中为按所写的电极反应，当反应进度1=ξmol 时，反应式中电子的计量系数，其单位为1。 上式是一个重要的关系式，是联系热力学和电化学的一个桥梁，可以使人们通过对可逆电池的电动势的测定等电化学方法求得电池反应的各种热力学函数的改变量。同时上式也揭示了化学能转变为电能的最高限度，为改善电池性能或研制新的化学电源提供了理论依据。 重点与难点: 电池过程和热力学的关系，即电池过程的热力学函数改变m m m S H G ???,,与电功、电动势的关系以及可逆电池的条件, 电动势的测定；电池电动势产生的机理；电池电动势（包括浓差电池）的计算以及可逆电池电动势的测定的应用等。 §9.１ 可逆电池与可逆电极 要使化学能可逆的转化为电能，首先必要的条件是在电极上发生一个或几个氧化还原应（只有这样，才可能由电子的转移），并且是有适当的装置—电池，其次，这个电能与化学能之间的转换必须是可逆的。 可逆电池是一个非常重要的概念，并且只有可逆电池，才能用上述关系式将电池所作的功和Gibbs 自由能的变化值联系起来。