电化学工作站的原理与应用.ppt

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1、电化学工作站的原理与应用3、电池分类简表1、原电池(primarycell)：将化学能转化为电能的装置。2、电解池（electrolyticcell）：将电能转化为化学能的装置。电池｛单液电池{原电池电解池｛液态电池固态电池浓差电池化学电源双液电池电解质浓差电池电极浓差电池｛｛一次电池二次电池燃料电池（一）化学电池一、电化学的基本概念1．原电池：Daniel电池——铜锌电池结构(-)Zn︱Zn2+(1mol/L)‖Cu2+(1mol/L)︱Cu(+)电极反应（-）Zn极Zn–2eZn2+（氧化反应）（+）Cu极Cu2++2eCu（还原反应）电池反应Zn+Cu2+Zn2++

2、Cu（氧化还原反应）Cu2+/Cu=0.337V盐桥的组成和特点：高浓度电解质溶液正负离子迁移速度差不多盐桥的作用：1）防止两种电解质溶液混和，消除液接电位，确保准确测定2）提供离子迁移通道（传递电子）12．电解池：（阳）Cu︱Cu2+(1mol/L)‖Zn2+(1mol/L)︱Zn（阴）电极反应——外加电压（阴极）Zn极Zn2++2eZn（还原反应）（阳极）Cu极Cu-2eCu2+（氧化反应）电池反应Zn2++CuZn+Cu2+（被动氧化还原反应）Cu2+/Cu=0.337V电池的电动势等于右边的还原电极电势减去左边的还原电极电势.电解池中电解质溶液的导电机理溶液中

3、的阳离子向负极迁移，从负极上取得电子而发生还原反应溶液中的阴离子向正极迁移，从正极上失去电子而发生氧化反应电极反应凡是进行氧化反应的电极称为阳极电位低的电极称为负极凡是进行还原反应的电极称为阴极电位高的电极称为正极在电解池中正极为阳极，负极为阴极；在原电池中则相反-+阴极阳极-+位于金属活动性顺序铜以前的金属如Zn、Fe、Ni给出电子的能力比铜强金属活动性顺序铜之后的银、金，给出电子的能力比铜弱.Cu2+/Cu=0.337V净反应：作电解池阴极：阳极作原电池Zn(s)

4、ZnSO4

5、

6、HCl

7、AgCl(s)

8、Ag(s)净反应3、组成电池的基本要素①一对电极②电活性物质③电

9、解质④外电路⑤必要时要有隔膜（如双液电池）4、电极反应和电池反应原电池∶Zn电极：Cu电极：Zn=Zn2++2eCu2++2e=Cu电解池∶Zn电极：Cu电极：Zn2++2e=ZnCu=Cu2++2e电极反应是一种特殊的氧化还原反应，与通常的氧化还原反应不同的是前者是一种通过电极而进行的间接电子传递反应，后者是氧化剂和还原剂之间进行的直接电子传递反应。电极反应和氧化还原反应电能与化学能（Electricandchemicalpower）是指在一定温度下可以全部变为“有用功”的那部分能量。在可逆状态下，化学能与电能由下式确定：化学能（chemicalpower）△G=－nF

10、E1）可逆电池（Reversiblecell）在化学能和电能相互转化时，始终处于热力学平衡状态的电池。可逆电池的条件①电池反应可逆例如铅酸蓄电池∶再如Daniell电池∶②电池中的一切过程均可逆，工作电流趋于零5、可逆电池和不可逆电池2）不可逆电池（Irreversiblecell）凡是不能满足可逆电池条件的电池通称为不可逆电池。如图所示的电池，其电池反应不可逆∶放电时∶充电时：电池反应不可逆，电池不是可逆电池使用盐桥的双液电池可近似地认为是可逆电池，但并非是严格的热力学可逆电池，因为盐桥与电解质溶液界面存在因离子扩散而引起的相间电势差，扩散过程不是热力学可逆过程。1、电

11、极指与电解质溶液接触的电子导体或半导体。电化学体系分为二电极、三电极体系、四电极体系。（二）电化学体系的基本单元①工作电极（WE）又称研究电极，指示电极。（主体浓度无显著变化）对工作电极的要求：所研究的电化学反应不会因电极自身发生的反应而受到影响，测定的电位区域较宽，电极不与溶剂或电解液组分发生反应，电极面积不宜太大，表面均一、平滑、易净化等。工作电极固体电极:玻碳（GC）、Pt、Au、Ag、Pb液体电极:汞或汞齐与工作电极组成回路，使工作电极上电流畅通，以保证研究的反应在电极上发生。若测量过程中通过的电流较大时，为使参比电极的电位保持稳定，必须使用辅助电极，否则将影响测

12、量的准确性。②辅助电极（CE）(又称对电极)参比电极：其电位则不受试液组成变化的影响，具有较恒定的数值。理想的参比电极为：（a）电极反应可逆，符合Nernst方程;（b）电势不随时间变化;（c）微小电流流过时，能迅速恢复原状;（d）温度影响小.虽无完全符合的，但一些可以基本满足要求.③参比电极（RE）半电池:Hg│Hg2Cl2，KCl(xM)

13、

14、电极反应:Hg2Cl2(s)+2e2Hg+2Cl-A、甘汞电极甘汞电极示意图因为：Hg及Hg2Cl2为固体，上式可简化为：根据能斯特方程，25℃时的电极电位为：从上式可知，在一定温度下