电化学原理及其应用
电化学方法原理和应用

电化学方法原理和应用
电化学方法是一种通过电化学现象来研究物质的方法。
其原理基于物质在电解质溶液中的电离和电荷转移过程,通过测量电流、电势和电荷等参数来研究物质的化学性质和电化学反应动力学。
电化学方法有多种应用,在化学、材料科学、能源、环境保护等领域具有重要地位。
以下是一些主要的应用:
1. 电镀:通过电解质溶液中的电流,使金属离子在电极上还原形成金属层,从而实现电镀过程。
电化学方法在电镀工艺的控制和优化方面发挥着重要作用,能够改善金属镀层的质量和性能。
2. 腐蚀研究:电化学方法可用于研究金属在腐蚀介质中的电极反应和腐蚀过程。
通过测量电位和电流等参数,可以评估金属的腐蚀倾向性,并制定腐蚀控制措施。
3. 能源储存:电化学方法在燃料电池、锂离子电池等能源储存和转换装置中得到广泛应用。
通过电势和电流的测量,可以评估电池的性能和效率,并指导电池材料的设计和优化。
4. 电化学分析:电化学方法可以通过测量电流和电势来确定物质的化学成分和浓度。
常见的电化学分析方法包括电位滴定、极谱法和循环伏安法等,广泛应用于环境监测、食品检测等领域。
5. 电催化:电化学方法在催化反应中具有重要作用。
通过施加外加电势,可以调控反应动力学和选择性,提高催化反应的效率和选择性。
总之,电化学方法是一种重要的实验手段,具有广泛的应用领域。
通过电化学方法的研究,可以对物质的电化学性质、化学反应动力学和催化机理等进行深入理解,为化学和材料科学的发展提供有力支持。
电化学原理方法与应用

电化学原理方法与应用电化学是研究电子在化学反应中的转移和反应过程的学科。
它的原理方法和应用领域非常广泛,涵盖了能源、环境、材料科学等多个领域。
本文将介绍电化学的基本原理、常用方法以及其在各个领域中的应用。
一、电化学的基本原理电化学的基本原理建立在电荷转移的概念上。
在电化学反应中,电子会在电极表面进行转移,形成氧化和还原两个半反应。
同时,离子也会在电解质溶液中进行迁移。
这个过程是通过电压或电流来促进的。
常见的电化学反应包括腐蚀、电解、电池和电解质溶液的导电等。
二、常用的电化学方法1. 循环伏安法:循环伏安法是研究电化学反应动力学的重要手段。
通过在电极上施加连续变化的电位,可以得到电流-电压曲线,从而揭示反应的机理和动力学参数。
2. 电化学阻抗谱法:电化学阻抗谱法通过测量交流电位和电流之间的相位差和振幅,得到电化学系统的阻抗谱。
通过分析阻抗谱,可以得到电解质溶液的电导率、电极反应速率等信息。
3. 原位电化学扫描探针显微镜:原位电化学扫描探针显微镜(SECM)是一种结合了电化学和显微镜技术的方法。
它可以在原位观察电极表面的反应过程,并通过扫描探针的移动来测量电位、电流等参数。
4. 旋转圆盘电极法:旋转圆盘电极法是研究电极反应速率的一种方法。
通过将电极固定在旋转器上,控制旋转速度和电位,可以得到电流与旋转速度之间的关系,从而计算出电极反应的速率常数。
三、电化学在不同领域的应用1. 能源领域:电化学在能源领域有着广泛的应用,如燃料电池、锂离子电池和太阳能电池等。
这些应用利用电化学反应将化学能转化为电能,实现能源的高效利用。
2. 环境领域:电化学在环境领域中主要用于废水处理和大气污染控制。
电化学氧化和电化学还原技术可以有效降解有机污染物,并去除废水中的重金属离子。
3. 材料科学:电化学在材料科学中的应用主要集中在电化学沉积、阳极氧化和电化学腐蚀等方面。
这些方法可以制备多种功能性材料,并改善材料的表面性能。
4. 生物医学:电化学在生物医学领域的应用包括生物传感、电刺激和组织修复等。
电化学反应的原理与应用

lay的用法和例句一、Lay的基本含义和用法在英语中,动词"Lay"是指将物体放置在某个位置或表面上的行为。
因此,它通常被用来描述人们将物品放在桌子上、床上或地板上等情境中。
"Lay"是一个及物动词,意味着它需要有一个宾语来接收动作。
与之相对的,"Lie"这个词则是指在水平位置或躺下的动作。
二、Lay和Lie的区别虽然"Lay"和"Lie"有着相似的发音和外观,但它们的含义和用法完全不同,甚至让很多人混淆。
1. "Lay"和"Lie"的含义区别:- "Lay": 通过外力在某个位置放置物体。
- "Lie": 自身以平躺方式存在于某处。
2. "Lay" 和"Lie" 的语法结构区别:- "Ley": 是一个及物动词,需要有一个宾语来接收动作,即主体施加动作于客体。
- "Lie": 是一个不及物动词,不需要宾语。
3. 举例说明:- (Correct) Please lay the book on the desk.(请把书放到桌子上。
)- (Incorrect) Please lie the book on the desk.(请把书躺到桌子上。
)三、Lay的用法和例句1. 描述物体的放置行为:- He laid the newspaper on the table.(他把报纸放在桌子上。
)- She laid the clothes neatly in the cupboard.(她将衣服整齐地放在衣橱里。
)2. 描述动物产下或放置卵的行为:- The hen laid an egg this morning.(母鸡今天早上下了一个蛋。
)- The bird laid its eggs in a nest.(鸟将它的蛋放在一个巢中。
电化学方法原理与应用

电化学方法原理与应用电化学是研究电流在电解质溶液或电解质体系中的传递现象和相关物理化学过程的学科。
电化学方法借助于电流和电势来探测和调控物质的性质和反应过程,广泛应用于分析化学、能源储存与转换、材料科学等领域。
一、电化学方法的基本原理电化学方法基于电子和离子在电解质溶液或电解质体系中的迁移和传递。
电子在金属导体中的传递通过导体的导电性实现,而离子在电解质溶液或电化学电池中的传递通过溶液的离导能力实现。
1. 电解池和电解质溶液电解池由阳极和阴极组成,通过电解质溶液连接。
阳极为电子流出的地方,阴极为电子流入的地方,电解质溶液中的离子在二者之间迁移所形成的离子流,即为电解质溶液的电解过程。
2. 电化学电池电化学电池通常由两个电极和电介质(电解质溶液或电解质)组成。
电化学电池类型包括蓄电池、燃料电池、电解水池等。
电化学电池将化学能转化为电能或者将电能转化为化学能,是电化学方法的核心。
二、电化学方法的应用1. 分析化学电化学方法在分析化学中具有广泛应用。
通过电化学方法,可以测定物质的浓度、电解质的活度、痕量元素的含量等。
常见的分析电化学方法有电位滴定法、电位分析法和电化学交流法等。
2. 能源储存与转换电化学方法在能源储存与转换方面也发挥着重要作用。
例如,通过电化学电池的工作原理,可以实现储能装置如锂离子电池、氢燃料电池等的设计和制备。
此外,电解水制氢、电化学合成燃料等也是电化学方法在能源领域的重要应用。
3. 材料科学电化学方法在材料科学中应用广泛。
通过电化学方法,可以制备功能材料如电致变色材料、电解液、电子陶瓷等。
此外,电化学方法还可用于材料的表征和性能调控,例如腐蚀行为研究、电化学沉积技术等。
4. 电化学合成电化学合成是一种重要的有机合成方法,通过电流作用下的化学反应,实现有机物的合成。
电化学合成可以在温和条件下合成具有特殊结构和性质的化合物,广泛应用于药物合成、有机材料合成等领域。
5. 环境保护电化学方法在环境保护方面也起到积极作用。
电化学原理与应用

超电势导致: 阳极析出电势升高,即φ(析,阳)=(φ阳 +η); 阴极析出电势降低,即φ(析,阴)=(φ阴 -η)。
二、电解池中两极的电解产物
若电解的是熔融盐,则产物只能是熔融盐的正、负离子分别在两极上进行还原和氧化后的产物。如:电解CuCl2,在阴极得到金属铜,在阳极得到氯气。
在阴极上进行还原反应的首先是析出电势代数值较大的氧化态物质。
在阳极上进行氧化反应的首先是析出电势(考虑超电势因素后的实际电极电势)代数值较小的还原态物质;
若电解的是盐类水溶液,电解液中除了盐类离子外,还有 H+ 和 OH- 离子。那么综合考虑电极电势和超电势的因素得出:
1) 析氢腐蚀
在酸性较强的条件下钢铁发生析氢腐蚀,电极反应为:
阳极: Fe-2e-=Fe2+ 阴极: 2H++2e-=H2↑
3 锂-铬酸银电池
以锂为负极的还原剂,铬酸银为正极的氧化剂,其导电介质为含有高氯酸锂(LiClO4)的碳酸丙烯酯(PC)溶液。
电池符号: (-)Li | LiClO4, PC | Ag2CrO4 | Ag(+) 电极反应: 负极: Li - e → Li+ 正极:Ag2CrO4 + 2Li+ + 2e → 2Ag + Li2CrO4
极化有两种:
超电压是由超电势构成的。由于两极的超电势均取正值,所以电解池的超电压:
E(超)= η (阴)+ η(阳)
影响超电势的三个因素: ①电解产物:金属的超电势一般很小,气体的超电势较大,而氢气、氧气的超电势则更大。
②电极材料和表面状态:同一电解产物在不同的电极上的超电势数值不同,且电极表面状态不同时超电势数值也不同。
电化学原理和应用

电化学原理和应用电化学原理是研究电与化学之间相互作用的学科,通过电势差、电流和离子迁移等现象来探索化学反应的机制和动力学过程。
电化学的应用广泛,涵盖了许多领域和技术。
一种常见的电化学应用是电池技术。
电池通过将化学能转化为电能,实现能源的存储与释放。
根据电化学原理,电池内部发生氧化还原反应,产生电子和离子,在外部电路上产生电流。
这种能量转换机制被广泛应用于各种设备,如手提电子设备、电动车和能源存储系统等。
另一个重要的电化学应用是电解和电沉积技术。
电解是通过在电解质中通电,使化学物质发生电解,分解为离子和气体等物质的过程。
电沉积则是指通过电解方法将金属离子沉积在电极上,实现金属的精制、镀铜等操作。
这种技术被应用于金属加工、电镀、电解铜等行业。
电化学还在环境保护中起着重要的作用。
例如,电化学方法可以用于废水处理,通过电解氧化或还原等反应来去除有害物质。
此外,电化学还被应用于空气净化、电化学传感器等技术,用于检测和监测环境中的有害物质。
此外,电化学在能源领域也有广泛应用。
燃料电池是一种将燃料的化学能转化为电能的设备,通过电化学反应产生电流。
燃料电池具有高效、低污染的特点,被认为是未来的清洁能源之一。
此外,电解水也被用于产氢技术,通过电解水分解产生氢气,用做燃料或工业原料。
在生命科学中,电化学被应用于生物传感器、电生理学等领域。
例如,电活性物质的浓度可以通过电流的变化来测量,用于药物分析、生物传感器等。
此外,一些生物学研究中使用的技术,如西鲍尔渗析、电泳等,也涉及了电化学原理。
综上所述,电化学原理和应用涉及了许多领域,包括能源、环境、材料等。
电化学的研究和应用有助于我们更好地理解和利用化学和电学的相互作用,为解决实际问题提供了新的思路和方法。
电化学技术的基本原理与应用

电化学技术的基本原理与应用电化学技术是一种利用电力作为驱动力进行反应的技术。
它广泛应用于许多领域,例如金属腐蚀保护、化学电源、电沉积、电化学制备等等。
本文将介绍电化学技术的基本原理和应用领域,并讨论一些最新的电化学研究进展。
一、电化学技术的基本原理1.1 电解作用电解是指在电化学过程中,通过加电位差使固体电解质中的离子发生移动并发生反应的过程。
在电解过程中,正极被称为阳极,而负极被称为阴极。
当阳极受到电子的流入,它上面的物质将会氧化,而在阴极上,物质则会被还原。
1.2 电化学反应电化学反应是电解作用的结果。
在电化学反应的过程中,会发生氧化还原反应和非氧化还原反应。
氧化还原反应是指电化学过程中,物质失去或获得电子的过程,而非氧化还原反应则是物质通过电解进一步转化成其他物质的过程。
1.3 电化学反应的参数电化学反应的过程和结果受到许多因素的影响。
其中,温度、反应物浓度、电压和电流密度是最重要的因素之一。
温度的影响很容易理解,因为反应温度的升高会影响到化学反应的速度。
反应物浓度对电化学反应同样也有重要的影响。
当反应物浓度越高时,反应速率越快。
电压和电流密度则是电化学反应的另外两个重要参数。
电压决定了反应方向和速率,而电流密度则决定了化学反应的强度。
二、电化学技术应用领域2.1 电化学污染治理电化学污染治理技术通过加入电解剂和电导介质来清理废物污染物。
该技术不仅能够很好地处理某些有毒物质,而且还能减少固体废物对环境的影响。
2.2 电化学制氧和制氢电化学制氢技术是指利用电化学反应从水中将氢分离出来的技术。
这种技术可以非常有效地将包括清洁能源在内的可再生能源转化为电力和燃料。
相似的,电化学制氧技术可以用来制备氧气,这种技术从废气和废水中制取氧气已经开始应用于工业环境中。
2.3 电化学沉积电化学沉积是指将金属沉积在电解资料的表面上的技术。
这种技术被广泛地用于制备导电膜,防腐蚀涂料和其他专业材料。
此外,电化学沉积还可以用来在半导体材料表面制备非常细致的电路图形。
电化学原理及应用

电化学原理及应用电化学是研究电与化学之间相互作用的学科。
它是现代化学、物理、电学的交叉学科之一。
自从第一堆电池被发明以来,电化学就成为了化学的基础部分,电化学原理也被广泛应用于各个领域。
本文将简单介绍电化学原理及其应用。
一、电化学原理电荷是电化学的核心概念。
原子和分子可以带有正电荷,负电荷或中性电荷。
电子是负电荷物质,可以从一个物质移到另一个物质。
正电荷物质可以失去电子而变得更加正电荷,负电荷物质可以获得电子变得更加负电荷。
当物质得到或失去电子时,它的电荷就改变了,这个过程就叫做“氧化还原反应”。
在电解质中,正离子与负离子之间通过电解质中的离子通道交换电子和正负电荷。
在这些过程中,电子和离子的流向成为电流。
电流产生的原因是化学反应、电学反应或两者的组合。
二、电化学应用1. 电池。
电池是由两个半电池组成的。
每个半电池包括一个电解质和一个电极。
当两个半电池通过导线连接时,电子开始在半电池之间流动。
这引发了氧化还原反应,并在电池之间产生电能。
电化学电池在各类设备中应用广泛,如电子时钟、数码相机和行星探测器。
2. 电解。
电解是指用电流处理电解质溶液。
当电流通过电解质溶液时,离子在电极上排列,产生氧化还原反应。
电解的应用非常广泛。
例如,氧化铝的工业生产就是通过电解水溶性铝化合物获得的。
3. 防腐蚀及涂层技术。
电化学反应通常是一种可控的氧化还原反应,可以用于保护金属,如抑制或减弱腐蚀反应等。
因此,电化学防腐蚀可以用于保护建筑及其它构造物、船舶和管道等。
电化学反应还可以用于制备涂层,例如电镀技术以及化学电镀技术等。
4. 生物化学。
电化学的原理在生物化学中有广泛的应用。
例如,身体的细胞是电解质溶液,细胞膜的心脏是一个电势差(一个半电池)。
这种电势差推动细胞之间的化学反应。
总之,电化学原理被广泛应用于许多行业中,如电子学、制药、化学等。
通过电化学反应来加工金属和非金属材料,制备生物材料,以及生产天然资源等都是电化学的重要应用领域。
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第4章电化学原理及应用5课时教学目标及基本要求1. 明确原电池及相关的概念。
了解电极的分类,了解电极电势的概念。
2. 能用能斯特方程式进行有关计算。
能应用电极电势的数据判断氧化剂、还原剂的相对强弱及氧化还原反应自发进行的方向和程度。
3. 了解摩尔吉布斯自由能变与原电池电动势,标准摩尔吉布斯自由能变与氧化还原反应平衡常数的关系。
4. 了解电解、电镀、电抛光的基本原理,了解它们在工程上的应用。
了解金属腐蚀及防护原理。
教学重点1. 原电池符号的书写2. 影响电极电势的因素3. 电极电势与吉布斯的关系4. 电极电势的应用教学难点1. 电极类型2. 能斯特方程及相关计算3. 应用电极电势判断氧化剂、还原剂的相对强弱本章教学方式(手段)及教学过程中应注意的问题本章采用多媒体结合板书的方式进行教学。
在教学过程中注意1. 原电池的设计2. 浓度、酸度对电极电势的影响3. 电极电势的应用主要教学内容4.1 原电池(Electrochemical cell)任何自发进行的氧化还原(oxidation-reduction) 反应,只要设计适当,都可以设计成原电池用以产生电流。
4.1.1 原电池的结构与工作原理Zn(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(aq)+Cu(s)负极Zn(s) → Zn2+(aq)+2e-(Oxidation)正极Cu2+(aq)+2e-→ Cu(s) (Reduction)总反应:Zn(s)+ Cu2+(aq) → Zn2+(aq)+ Cu(s)原电池的符号(图式)(cell diagram) 表示: 如铜- 锌原电池, :Zn ∣ZnSO4(c1) ┊┊CuSO4(c2) ∣Cu规定:(1) 负极(anode) 在左边,正极(Cathode) 在右边,按实际顺序从左至右依次排列出各个相的组成及相态;(2) 用单实竖线表示相界面, 用双虚竖线表示盐桥;(3) 溶液注明浓度,气体注明分压;(4) 若溶液中含有两种离子参加电极反应, 可用逗号隔开,并加上惰性电极.4.1.2 电极类型按氧化态、还原态物质的状态分类:第一类电极:元素与含有这种元素离子的溶液一起构成的电极。
(1) 金属──金属离子电极:Zn2+| Zn ;Cu2+| Cu ;Ni2+| Ni(2) 气体——离子电极:H+ |H2(g) | Pt 2H+ + 2e-=H2(g) Cl-| Cl2(g) | PtCl2(g) + 2e-=2Cl-第二类电极:(1) 金属──金属难溶盐电极:甘汞电极:Cl-|Hg2Cl2(s)| HgHg2Cl2(s) + 2e-=2 Hg (s) + 2 Cl-银-氯化银电极:Cl-| AgCl(s) | AgAgCl(s) + e-=Ag (s) + Cl-(2) 金属──难溶金属氧化物电极:锑—氧化锑电极:H+ ,H2O(g) | Sb2O2(s) |SbSb2O2(s) + 6 H+ + 6 e-=2Sb +3H2O(g)第三类电极:氧化还原电极:MnO4-,Mn2+| Pt2 MnO4-+ 16H+ + 10e-→ 2Mn2++8H2O4.2 电极电势4.2.1 双电层理论原电池能够产生电流说明在电池的两个电极之间有电势差,构成原电池的两个电极各自具有不同的电势。
M(s) - Ze- --> M Z+(aq)在金属表面与附近溶液间形成双电层,产生电势差。
每一个电极的电势称为电极电势。
4.2.2 电极电势的测量电极电势是强度性质。
同时不能测定电极电势的绝对值,只能用电位差计测出两电极电势的差值。
通常选择标准氢电极作为比较的标准,规定标准氢电极电势为零。
标准氢电极的组成如图将镀有铂黑的铂片浸入c(H+)=1mol.dm-3的溶液中,通入压力为100kPa 的纯氢气流,使氢气冲打铂片并建立平衡:2H+(aq)+2e-H2(g)标准氢电极表示为:H+(1mol.dm-3) │ H2(100kPa) │ Pt并规定,标准氢电极电势恒为零。
记为;=0V测定其他电极的标准电极电势时,可将标准态的待测电极与标准氢电极组成原电池,测定原电池的电动势,即可确定电极的标准电极电势EΘ(电极)EΘ= EΘ( 正)- EΘ( 负)例Eθ(Cu2+/ Cu ) 的测量Pt|H2(g, 105Pa)|H+(1mol.dm-3)|| Cu2+(1mol.dm-3)|Cu测出Eθ=0.342VEθ=Eθ(Cu2+/ Cu ) -Eθ(H+/ H2)Eθ(Cu2+/ Cu ) =Eθ+Eθ(H+/ H2)=0.342V -0=0.342V( 电极电势的测定)由于氢标准电极携带不便,常用饱和甘汞电极来代替。
饱和甘汞电极由糊状的Hg2Cl2和KCl 饱和溶液组成。
表示为Cl-( 饱和)| Hg2Cl2(s)|Hg电极反应: Hg2Cl2 (s)+2e-2Hg+2Cl-298.15K 时E{ Hg2Cl2 (s)/Hg }=0.2410V附表11 列出了标准电极电势4.2.3 电极电势的影响因素(1)Nernst 方程式非标准状态下的电极电势不仅与电极自身的组成有关,还与所处的条件有关( 温度,浓度, pH 值等).电极反应通式:aO+ze-bR热力学研究表明, 非标准态下的电极电势为:E (electrode) = E (electrode) + (4.1)R=8.315J.mol-1.K-1;T-K;z- 电极反应中电子的化学计量数;F= 96485C .mol-1简化式:E( 电极)= E ( 电极)+ (4.2)应用Nernst 方程式应注意:1)浓度以化学计量数为指数2)纯l 、s 物质的浓度不列入方程中:例:Cu(s)+2Ag+(aq)=2Ag(s)+Cu2+(aq)3)气体用相对分压,浓度用相对浓度例:O2(g)+2H2O(l)+4e←→4OH-4)有H+或OH-参与反应,应列入Nernst 方程中MnO4-/Mn2+电对MnO4- (aq)+8H+(aq)+5e←→Mn2+(aq)+4H2O(l)5)E (O/R )的值与电极反应方程式书写无关例,计算OH-浓度为0.100mol·dm-3时,氧的电极电势[P(O2)=100Kpa T=298.15K]解:O2(g)+2H2O(l)+4e←→4OH-(aq) =0.401V =0.1mol·dm-3时= 0.460V电极反应写成:1/2 O2(g)+H2O(l)+2e=2OH-(aq)从上可知,电极电势与反应式书写无关(2)Nernst 方程式讨论:• c(O) ——氧化态一侧各物质浓度的乘积c(R ) ——还原态一侧各物质浓度的乘积•固体、纯液体(H2O )不列入方程式中•改变物质的浓度可以改变电极电势的大小•电极物质自身浓度发生变化•溶液的酸度发生变化•生成沉淀使电极物质浓度发生变化•生成配合物使电极物质浓度发生变化例计算Cr2O72-/Cr3+电对在pH=1 和pH=6 是的电极电势。
298.15K 时,设c(Cr2O72-)=c (Cr3+) 1mol·dm-3。
解:Cr2O72-+14H++6e-= 2Cr3++ 7H2OE(Cr2O72-/Cr3+) = Eθ(Cr2O72-/Cr3+) + (0.0592V/6) lg= 1.23V+(0.0592V/6) lg {c( H+) /cθ} 14= 1.23V -0.138pH当pH=1 时,E(Cr2O72-/Cr3+) =1.062V当pH=6 时,E(Cr2O72-/Cr3+) =0.402V可见:含氧酸及含氧酸盐的电极电势极大地受酸度的影响。
4.2.4 电动势电极电势E 与的关系在等温等压下,吉布斯自由能的减小(- ) 等于原电池可做的最大功W max. - = W max =QE=z FE (4.3)即: (4.4)若过程处于标准状态,则, (4.5)4.2.5 电极电势的应用(1)比较氧化剂和还原剂的相对强弱.越小,Re 还原强若Ox/Re 在标态下:越大,Ox 氧化性强例:电对标准电极电势/V 电极反应Sn4+/Sn2++0.15 Sn4++2e←→Sn2+Cu2+/ Cu +0.34 Cu2++2e←→CuFe3+/Fe2++0.77 Fe3++e←→Fe2+最大Fe3+是最强氧化剂最小Sn2+是最强还原剂•判断反应发生的方向任一反应判据:ΔG < 0 自发而ΔG = - zFE ≤ 0 而z > 0 F > 0反应自发性的判据为:E > 0 自发即:E(正)> E(负)反应自发例:pH=7.0 介质中判断下列反应进行的方向2MnO4-(aq)+16H+(aq)+10Cl-(aq) = 2Mn2+(aq)+5Cl2(g)+8H2O(l)解:已知:= +1.49V= +1.358V假设其反应正向进行,则Cl2/Cl-作负极,MnO4-/Mn2+为正极MnO4-+8H+(aq)+5e = Mn2++4H2O(l)故Cl2/Cl-应为正极;所以,反应逆向进行•氧化还原进行程度的判断(4.6)例:由标准钴电极与标准氯电极组成原电池测得其电动势为 1.64V. 此时钴电极为负极。
已知=1.36V 问(1)=? (2)反应方向 . (3)=? (4)当[Co2+]=0.01mol·dm-3时E= ?解:Co+Cl2==Co2++ 2Cl-•=1.36 – 1.6如E (+)> E (-)则反应自发而(正) =1.36V > (负)= – 0.28V∴正向自发(3)(4)=1.7V4.3 化学电源4.3.1 干电池(1)锌锰干电池负极:锌片(锌皮)正极:MnO2、石墨棒(碳棒)电解质:NH4Cl 、ZnCl2、淀粉电极反应负极:Zn - 2e-= Zn2+正极:MnO2+ 2 NH4+ +2e-→ Mn2O3+ 2NH3+ H2O总反应:Zn + MnO2+ 2 NH4+→ Zn2++ Mn2O3+ 2NH3+H2O电池符号Zn │ ZnCl2、NH4Cl │ MnO2,C碱性锌锰电池:Zn │ ZnCl2、KOH │ MnO2,C电压:1.5v(2)锌汞电池负极:Zn (汞齐)正极:HgO 、碳粉电解质:饱和ZnO 、KOH 糊状物电极反应负极:Zn (汞齐) + 2 OH-→ ZnO + H2O + 2e-正极:HgO + H2O +2e-→ Hg +2OH-总反应:Zn (汞齐) + HgO → ZnO + Hg电池符号:Zn (汞齐) │ KOH ( 糊状,含饱和ZnO) │ HgO (C)电压:1.34v4.3.2 蓄电池铅蓄电池负极:Pb-Sb 格板中填充海绵状Pb正极:Pb-Sb 格板的孔穴中填充PbO2电解质:稀硫酸(30% 密度:1.2~ 1.3g .cm-3)放电时的电极反应负极(Pb 极) :Pb + SO42- = PbSO4+ 2e-( 氧化) 正极(PbO2极):PbO2+ 4H++ SO42- + 2e-= PbSO4+ 2H2O (还原)总反应:PbO2+ Pb + 2H2SO4= 2 PbSO4+ 2H2O充电时的电极反应负极(Pb 极) :PbSO4+ 2e-= Pb + SO42-正极(PbO2极):PbSO4+ 2H2O = PbO2+ 4H+ + SO42- + 2e-总反应:2 PbSO4+ 2H2O = PbO2+ Pb + 2H2SO4电动势:2.0v4.3.3 新型燃料电池和高能电池•燃料电池还原剂(燃料):H2联氨(NH2-NH2)CH3OH CH4——负极氧化剂:O2空气——正极电极材料:多孔碳、多孔镍,Pt Pd Ag 等贵金属(催化剂)电解质:碱性、酸性、固体电解质、高分子等碱性氢—氧燃料电池负极(燃料极)——多孔碳或多孔镍(吸附H2)正极(空气极)——多孔性银或碳电极(吸附O2)电解液——30%KOH 溶液,置于正负极之间。