Chapter 11 氧化还原反应

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1、左池锌片插在1mol·dm-3的ZnSO4溶液中。右池铜片插在1mol·dm-3的CuSO4溶液中。两池之间倒置的U形管叫做盐桥。检流计表明电子从锌片流向铜片。左侧为负极，右侧为正极。第十一章氧化还原反应Start§1原电池一原电池1基本概念将化学能转变成电能的装置称为原电池，它利用氧化还原反应产生电流。ZnZn2+SO42-Cu2+SO42-Cue2半反应Zn极ZnZn2++2e(1)电子留在Zn片上，Zn2+进入溶液，发生氧化；Cu极Cu2++2eCu(2)从Zn片上得到电子，使Cu2+还原成Cu，沉积在Cu片上。电池

2、反应为（1）加（2），得Zn+Cu2+Cu+Zn2+（1）和（2）称为半电池反应，或半反应。3盐桥随着上述过程的进行，左池中Zn2+过剩，显正电性，阻碍反应ZnZn2++2e的继续进行；右池中SO42-过剩，显负电性，阻碍电子从左向右移动，阻碍反应Cu2++2eCu的继续。所以电池反应Zn+Cu2+Cu+Zn2+不能持续进行，即不能维持持续的电流。将饱和的KCl溶液灌入U形管中，用琼胶封口，架在两池中。由于K+和Cl-的定向移动，使两池中过剩的正负电荷得到平衡，恢复电中性。于是两个半电池反应乃至电池反应得以继续，电流得

3、以维持。这就是盐桥的作用。4电池符号原电池可以用电池符号表示，前述的Cu-Zn电池可表示如下(–)ZnZn2+(1mol·dm-3)‖Cu2+(1mol·dm-3)Cu(+)左边负极，右边正极；两边的Cu,Zn表示极板材料；离子的浓度，气体的分压要在（）内标明。‘’代表两相的界面；‘‖’代表盐桥。盐桥连接着不同的溶液或不同浓度的相同溶液。Zn插入Zn2+的溶液中,构成锌电极。这种电极属于“金属-金属离子电极”.当Zn与Zn2+接触时，有两种过程可能发生：ZnZn2++2e(1)Zn2++2eZn（2）二电极电势和电动

4、势1电极电势（金属-金属离子电极）Cu-Zn电池中，Cu为正极，Zn为负极，在中学化学课程中这是依据金属活动顺序表进行判断的。电极是多样的，仅靠这一方法去判断是远不够的。我们必须学习一些新的概念和新的方法。金属越活泼，溶液越稀，则过程（1）进行的程度越大；金属越不活泼，溶液越浓，则过程(2)进行的程度越大.达成平衡时,对于Zn-Zn2+电极来说,一般认为是锌片上留下负电荷,而Zn2+进入溶液.锌电极的双电层++++++++++----------++++++++++----------铜电极的双电层当Zn和Zn2+溶液均处于标

5、准态时，这个电极电势称为锌电极的标准电极电势，用表示，非标准态的电极电势用表示。电极电势的物理学单位是V(伏特)。上述的锌电极的标准电极电势为-0.76V，表示为:如图所示，在Zn和Zn2+溶液的界面上，形成双电层。双电层之间的电势差就是Zn-Zn2+电极的电极电势。（本书是指金属高出溶液的电势差）2原电池的电动势电极电势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:铜电极的双电层的结构与锌电

6、极的相反，如前面的图示。故有=0.34V电池中电极电势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。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>0是氧化还原反应可以自发进行的判据。(–)ZnZn2+(1mol·dm-3)‖Cu2+(1mol·dm-3)Cu(+)3标准氢电极（气体-离子电极）至此，我们定义了电极电势和，电池的电动势E和E。电池的电动势可以测得，这将在物理学实验中学习。但是电极电势值的测定中仍有一些问题需要说明。测值必

7、须组成一个电路，组成电路就必须有两个电极，其中一个是待测电极，而另一个应该是已知值的参比电极。测出由待测电极和参比电极组成的原电池的电动势E,由公式和参比电极的值，就可以计算出待测电极的电极电势。现在的问题在于用什么电极作为参比电极，参比电极的电极电势如何得知。电化学和热力学上规定，标准氢电极=0V=0.34V-(-0.76V)=1.10V所以，电池反应Zn+Cu2+Cu+Zn2+可以自发进行。氢电极作为电池的正极时的半反应为2H++2e——H2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

8、H2(1.0

9、13105Pa)

10、H+(1mol·dm-3)如图，铂丝连接着涂满铂黑（一种极细的铂微粒）的铂片，作为极板，插入到标准态的H+(1mol·dm-3)溶液中，并向其中通入标准态的H2(1.013105Pa)构成标准氢电极。标准氢电极与标准铜电极组成的电池，用电池符号表示为(-