普通化学课件4.ppt

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1、第四章电化学金属腐蚀14.1原电池和电极电势4.1.1原电池中的化学反应原电池的组成：Zn+Cu2+===Zn2++Cu负极：Zn－2e===Zn2+正极：Cu2++2e===Cu4.1原电池和电极电势ZnCuSO4ZnSO4KClACu–+图4-1铜锌原电池e–盐桥24.1原电池和电极电势电对：氧化态/还原态例：Zn2+/Zn、Cu2+/Cu电池符号：(－)ZnZnSO4CuSO4Cu(+)半电池符号：ZnZnSO4PtFe3+Fe2+CuCuSO4、、3例1:根据反应式写出原电池图式(或符号)Fe2++Ag+===Fe3++Ag(－

2、)PtFe3+Fe2+Ag+Ag(+)Cd+2H+(1.0mol/L)===Cd2+(1.0mol/L)+H2(101325Pa)(－)CdCd2+(1.0mol/L)H+(1.0mol/L)H2(101325Pa)Pt(+)4.1原电池和电极电势4例2:根据图式写出反应式:(－)PtH2(101325Pa)H+(1.0mol/L)Cu2+Cu(+)H2(101325Pa)+Cu2+===2H+(1.0mol/L)+Cu(－)PtFe3+Fe2+Pt(+)MnO4Mn2+H+-负极：Fe2+-e===Fe3+正极：4.1原电池和电极电势

3、54.1.2原电池的热力学P164原电池的标准态:有关的离子浓度为1.00mol.L-1压力p=p0=101.325kPa。标准态时：△Gθ=-nFEθEθ——原电池的标准电动势△rGm=-nFEE——原电池的电动势F——96485C.mol-1Eθ——VC×VJ∴此公式中△G的单位是：J.mol-11、电池反应的△rGm与电动势E的关系4.1原电池和电极电势6aA(aq)+bB(aq)====gG(aq)+dD(aq)nFE=-nFEθ+两边同除外–nF:E=Eθ–E=E0–(4.2b)原电池的能斯特(W.Nernst)方程式4.1原

4、电池和电极电势7aA(aq)+bB(aq)====gG(aq)+dD(aq)∴平衡时:平衡时:E=0比较:2.电池反应的标准平衡常数K0与标准电动势E0的关系(4.3b)4.1原电池和电极电势E=E0–8电极电势及原电池的电动势E的关系：PtH2E=正－负4.2电极电势4.2.1标准电极电势P1664.2电极电势电化学中规定:H2(100Pa)H+(1.0mol/L)PtH2(H+(1.0mol/L)9例:测(1)组装原电池:Cu2+(1.0mol/L)CuH2(101325Pa)H+(1.0mol/L)PtH2(H+(1.0mol/L

5、)Pt4.2电极电势10(2)用万能表确定正负极,Cu为正极，氢为负极。(3)测原电池的电动势。Eθ=0.337V4.2电极电势11(4)计算电池反应:Cu2++H2===Cu+2H+4.2电极电势12例:测(1)与标准氢电极组装原电池:Zn2+(1.0mol/L)ZnH2(101325Pa)H+(1.0mol/L)PtH2H+(1.0mol/L)Pt4.2电极电势13(2)用万能表确定正负极,氢为正极，Zn为负极。(3)测原电池的电动势。E0=0.76V(4)计算电池反应:Zn+2H+===Zn2++H20.76V4.2电极电势电极电

6、势也可通过热力学数据计算14例:由热力学数据计算Zn+2H+===Zn2++H2△fGθ29800-147.190kJ/mol根据△Gθ=-nFE0△Gθ298=-147.19kJ/mol讲解P399附录104.2电极电势154.2电极电势16甘汞电极：电势分别是：0.2412V、0.2801V、0.3337V。参比电极（其电位相对于标准氢电极）氯化银电极：电势是：0.2223V。4.2电极电势17参比电极当c(KCl)为饱和溶液时，E=0.2412V(Pt)Hg，Hg2Cl2∣KCl稳定性好，使用方便Hg2Cl2(s)+2e–2Hg(

7、l)＋2Cl－(aq)图4.3甘汞电极示意图铂丝纯汞甘汞(Hg2Cl2)和汞的糊状物KCl溶液烧结陶瓷芯或玻璃砂芯4.2电极电势1802pH计结构外形该型号pH计为老产品，多数学校基本上不用了，但从画面上仍可以看到玻璃电极和甘汞电极，而不是一个复合电极。例:常用酸度计就是用参比电极和“玻璃电极”组成原电池，原电池的电动势：4.2电极电势194.2.2电极电势的能斯特方程式P168aA(氧化态)+bB(还原态)===a`A(还原态)+b`B(氧化态)原电池的能斯特方程式：=－4.2电极电势20=－4.2电极电势21浓度对电极电位的影响：浓

8、度对原电池电动势的影响：以上公式统称为Nernst方程式(4.4a)(4.4b)aA(aq)+bB(aq)====gG(aq)+dD(aq)A氧化态+ne===b还原态4.2电极电势E=E0–22对Nern