电极电势1

盐桥 电极板 电极板
半电池 Zn2+/Zn
半电池 Cu2+/Cu
（二）、电池的反应 ）、电池的反应
溶液和Zn片构成 半电池， 片构成Zn半电池 将ZnSO4 溶液和 片构成 半电池，是原电池 的负极(anode)； CuSO4溶液和 片构成 半 溶液和Cu片构成 片构成Cu半 的负极 ； 电池，是原电池的正极(cathode)。 电池，是原电池的正极 。 Zn → Zn2+ + 2e- （氧化反应） 氧化反应） 负极反应 Cu2+ + 2e- → Cu （还原反应） 还原反应） 正极反应 由正极反应和负极反应所构成的总反应， 由正极反应和负极反应所构成的总反应，称为 电池反应(cell reaction)。 电池反应 。 Cu + Zn2+ Zn + Cu2+
Zn+ Cu 2+ →Cu +Zn2+
如Cu—Zn原电池的符号为： Zn
Cu
（—）Zn │ Zn SO4（C1） CuSO4（C2）│Cu（+） “│”表示两相的界面，“ ”表示盐桥，习惯上负极 在左，正极在右。
（一）、原电池的组成 ）、原电池的组成 两个半电池（或电极）。 ）。半电池包括电极材料 ① 两个半电池（或电极）。半电池包括电极材料 电极板）和电解质溶液， （电极板）和电解质溶液，电极板是电池反应中 电子转移的导体， 电子转移的导体，氧化还原电对的电子得失反应 在溶液中进行。 在溶液中进行。 ② 盐桥连接两个半电池，沟通原电池的内电路。 盐桥连接两个半电池，沟通原电池的内电路。
解：应用能斯特方程得到
φ
Θ
= φ +
0.05916
lg
c(MnO4-) . c8(H+ )
2
c(Mn2+) . 1
代入数值即可得到， ＝＋ ＝＋0.939V 代入数值即可得到，φ＝＋
由上例可知， 由上例可知，氧化型物质的浓度越大或还原型物质的浓 度越小，电极电势的数值就越高； 度越小，电极电势的数值就越高；介质的酸碱度也对电极电 势有较大影响。通常， 势有较大影响。通常，氧化剂的氧化能力在酸性介质中比在 碱性介质中强，还原剂的则相反。 碱性介质中强，还原剂的则相反。 生物体系中，由于 的浓度等于1时会引起生物大分子 生物体系中，由于H+的浓度等于 时会引起生物大分子 变性，所以生物化学标准状态规定pH=7.0(接近生理 值)， 接近生理pH值 ， 变性，所以生物化学标准状态规定 接近生理 而其它各物质仍然取正常规定浓度（或气体物质的分压） 而其它各物质仍然取正常规定浓度（或气体物质的分压）的 状态。医学相关的体内氧化还原反应， 状态。医学相关的体内氧化还原反应，需要应用生物化学标 准状态下的电极电势来讨论。 准状态下的电极电势来讨论。
第二节
影响电极电势的因素
g 还原型
一、能斯特方程 电极反应： a 氧化型 + ne 电极反应
2.303RT
则非标准状态下的可通过能斯特方程进行计算： 则非标准状态下的可通过能斯特方程进行计算：
φ
Θ = φ +
nF
lg
ca(氧 氧 氧 ) cg(还 还 氧 )
R为气体常数，其值为8.314J·K-1 · mol-1，F为法拉第常数， 为气体常数，其值为 为法拉第常数， 为气体常数 为法拉第常数 ， 为热力学温度 为热力学温度， 其值为96485C · mol –1， T为热力学温度，当T = 298K时 时 其值为
第三节 电极电势的应用
一、比较氧化剂和还原剂的相对强弱
电极电势的大小反映了电对中氧化型和还原型物质 氧化还原能力的强弱，电对φ 值愈大， 氧化还原能力的强弱，电对 θ值愈大，即电极电势愈 高，则该电对中氧化型物质的氧化能力愈强，是强氧 则该电对中氧化型物质的氧化能力愈强， 化剂。而对应的共轭还原型物质的还原能力就愈弱， 化剂。而对应的共轭还原型物质的还原能力就愈弱， 是弱的还原剂。反之，电对φ 值愈小， 是弱的还原剂。反之，电对 θ值愈小，即电极电势愈 则该电对中还原型物质的还原能力愈强， 低，则该电对中还原型物质的还原能力愈强，是强还 原剂。而对应的共轭氧化型物质的氧化能力就愈弱， 原剂。而对应的共轭氧化型物质的氧化能力就愈弱， 是弱的氧化剂。（可通过查表知φ θ值大小） 是弱的氧化剂。（可通过查表知 值大小） 。（可通过查表知
2 氧化还原电对通常表示为“氧化型/还原型”，例如 还原型” 例如： 氧化还原电对通常表示为“氧化型 还原型 Zn + Cu 2+
还原剂1 氧化剂2 还原剂 氧化剂
Zn 2+ + Cu
氧化剂1 还原剂2 氧化剂 还原剂
上述反应两个电对是：Cu 2+/Cu , Zn2+/Zn 上述反应两个电对是
二、标准电极电势
φ
Θ = φ +
0.05916
lg
ca(氧 氧 氧 ) cg(还 还 氧 )
2
应用能斯特方程时需注意以下几点： 应用能斯特方程时需注意以下几点 1、计算前，首先配平电极反应式。 、计算前，首先配平电极反应式。 2、纯固体、纯液体（包括水）不必代入方程中，气体 、纯固体、纯液体（包括水）不必代入方程中， 以分压表示（ 以分压表示（P/100KPa） ） 3、电极反应中若有 +、OH-等物质参加反应， H+或 等物质参加反应， 、电极反应中若有H OH-的浓度也应根据反应式写在能斯特方程中
三、电势法测定溶液的pH值 电势法测定溶液的 值
将适当的指示电极、 将适当的指示电极、参比电极与被测溶液共同组成电池 或称为工作电池）。 ）。该电池的电动势即指示电极相对于参比 （或称为工作电池）。该电池的电动势即指示电极相对于参比 电极电势，与被测溶液中的H 浓度（ 电极电势，与被测溶液中的 +浓度（或pH值）存在一定的函数 值 关系，通过测定电池的电动势就可以测出溶液的pH值了 值了。 关系，通过测定电池的电动势就可以测出溶液的 值了。
第一节 电极电势与标准电极电势
一、原电池
借助于氧化还原反应而产生电流， 借助于氧化还原反应而产生电流，从而使化学能转变成 电能的装置叫做原电池。 电能的装置叫做原电池。 盐桥： 盐桥：在U型管中装满用饱和 KCl溶液和琼胶作成的 KCl溶液和琼胶作成的 冻胶。 冻胶。 这种装置能将化学能转 变为电能， 变为电能，称为原电池 Cell） （Primary Cell）
第六章 电极电势
【教学目标】 1. 掌握原电池的组成、电极电势的概念以及影响电极电 势的因素 2. 熟悉应用电极电势比较氧化剂和还原剂的相对强弱及 判断氧还原反应进行的方向 3. 了解标准电势表和电势法测定溶液的pH值 【教学重点】 原电池的组成，能斯特方程 【教学难点】 电极电势的应用 【教学方法】 讲解，讨论，练习
Zn
应用能斯特方程得到
φ
= φ +
Θ
lg c(Zn 2+)
2
代入c(Zn2+)即可得到，φ分别等于－0.821和－0.744V 即可得到， 分别等于 分别等于－ 代入 即可得到 和
+ Mn2++4H2O 例2：已知电极反应 MnO4 +8H +5e ： ＋均处于标准态（ φΘ＝+1.507V.若MnO4-和Mn2＋均处于标准态（1 mol·L-1）， 若 求25℃，pH=6时该电极的电极电势 ℃ 时该电极的电极电势。
1 电极由共轭的氧化还原电氧化数高的称 为氧化型物质,氧化数低的称为还原型物质 其关系如下: 氧化数低的称为还原型物质,其关系如下 为氧化型物质 氧化数低的称为还原型物质 其关系如下 a 氧化型 + ne g 还原型
(a、g为计量系数，n为转移的电子数。) 、 为计量系数 为计量系数， 为转移的电子数 为转移的电子数。
（一） 标准氢电极
Pt 2H+ (aq) +2e H2
100Ka
H2(g)
H+=1mol·L-1
标准氢电极示意图
（二） 标准电极电势的测定
通常将测定温度为298K，组成电极的各离子浓 ， 通常将测定温度为 度为1mol·L-1，各气体压力为 各气体压力为100KPa时的状态称为 度为 时的状态称为 电极的标准状态，（用上标“θ”表示）在标准状态下， 电极的标准状态，（用上标“ 表示）在标准状态下， ，（用上标 表示 某电极与标准氢电极组成原电池，测定其电动势E 某电极与标准氢电极组成原电池，测定其电动势 θ ， 根据E 就可求出该电极的标准电极电势φ 根据 θ = φ θ+ - φ θ- 就可求出该电极的标准电极电势 θ 。
（三）标准电极电势表
1、 氢以上的电势为负号，负值越大，电极电势越低； 、 氢以上的电势为负号，负值越大，电极电势越低； 氢以下的电势为正号，正值越大，电极电势越高。 氢以下的电势为正号，正值越大，电极电势越高。 2、 φθ值与电极的写法无关。 、 值与电极的写法无关。 3、电极式中的各组分乘以或除以一个系数，其值φθ不变。 电极式中的各组分乘以或除以一个系数，其值 不变。 电极式中的各组分乘以或除以一个系数
二、影响电极电势的因素及有关计算
例1：将锌片浸入含有 ：将锌片浸入含有0.01mol·L-1或4.0 mol·L-1浓度 溶液中,计算 5℃时锌电极的电极电势 计算25℃ 的 Zn2+溶液中 计算 5℃时锌电极的电极电势 已知φ ＝－0.762V） （已知 Θ＝－ ） 解：电极反应式
Zn2+
+ 2e0.05916
• •
（三）、原电池组成式 ）、原电池组成式
表示相界面， ① “ |”表示相界面 ， 同一相 表示相界面 的不同物质用“ 隔开 隔开。 的不同物质用“,”隔开。 表示盐桥。 ② “||”表示盐桥。 表示盐桥 溶质标浓度；气体标压力。 ③ 溶质标浓度；气体标压力。 溶液靠盐桥， ④ 溶液靠盐桥，电极板在两 边。 负极在左，正极在右。 ⑤ 负极在左，正极在右。 (-) Zn | Zn2+ (c1) || Cu2+ (c2) | Cu (+)