电化学原理及应用.ppt

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1、李泽全电化学原理及应用Chapter4Electrochemistry化学化工学院本章内容提要本章从氧化还原反应出发，简单介绍原电池的组成、半反应式以及电极电势的概念，着重讨论浓度对电极电势的影响以及电极电势的应用：比较氧化剂还原剂的相对强弱，判断氧化还原反应进行的方向和程度，计算原电池的电动势等。介绍电解池中电极产物及电解的应用，电化学腐蚀及其防护的原理。2本章学习要求本章教学时数:5学时。本章学习的主要要求可分为以下几点：(1)了解电极电势的概念；摩尔吉布斯能变△rGm与原电池电动势、△rG与氧化还

2、原反应平衡常数的关系；电解的基本原理及在工程实际中的某些应用；金属腐蚀及防护原理。(2)理解掌握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和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。34.1原电池（ElectrochemistryCell）引入A.Volta于1800用一对金属锌盘与银盘固定在盐水浸泡的硬纸上，当手接触这两个金属时，感觉有微弱电流通过；1836年英国化学家J.F.Daniell发展了A.Volta的工作，形成了原电池。Ⅰ定义使化学能变为电能的装置称为原电池。4

3、Ⅱ条件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。Ⅲ构成将Zn浸入CuSO4溶液中(△rGm=-271kJ/mol<0)。可知反应能够自发发生，但不能形成电流。原因：设计不合理。但如果设计合理可以形成电流，A.Volta电池5Zn2+SO42-Cu2+SO42-A+Cu-ZnKCl饱和溶液胶冻铜-锌原电池e-6Ⅳ原电池的图示（celldiagram）表示1负极(anode)写左边，正极(cathode)写右边；2按顺序从左到右依次排

4、列各个相的组成及相态；3单实线(singleverticalrealline)表示相之间的界面，双虚线(doubleverticalbrokenline)表示“盐桥”；4溶液应注明浓度，气体应注明分压；5若含有两种离子参与电极反应，用逗号分开；6当无金属参与反应，用惰性电极Pt或C；7有g(纯)、l(纯)或s(纯)，则应写在惰性电极一边。7ZnZnSO4(c1)CuSO4(c2)CuPtH2(p)H+(c1)Fe3+(c2),Fe2+(c3)PtCu(s)+Cl2(g)=Cu2++2Cl-CuCu2+C

5、l-Cl2Pt甘汞电极Hg2Cl2(s)+2e-=2Hg+2Cl-Cl-HgHg2Cl2Pt84.1.2电极类型（electrodetype）划分依据氧化态和还原态物质的状态具体类型第一类金属或吸附某种惰性金属放在含有该元素离子的溶液中构成；第二类：金属与难溶盐或难溶氧化物；第三类：惰性材料，运输电子94.2电极电势4.2.1电极电势的产生4.2.2电极电势的测量4.2.3影响电极电势的因素4.2.4电动势与吉布斯自由能变的关系4.2.5电极电势的应用104.2.1电极电势的产生电极电势的定义构成原电池

6、的两极各自具有的不同电极电势。用E（正）和E（负）表示。原电池的电动势两电极的电极电势之差称为原电池的电动势。E=E（正）-E（负）电极电势的产生电子运动方向和电流方向11动态平衡当金属浸入其盐溶液存在两个不同的动态平衡M（s）Mn++ne-双电层⑴金属越活泼或溶液中金属离子浓度越小溶解大于沉积，金属表面带负电荷⑵金属越不活泼或溶液中金属离子浓度越大溶解小于沉积，金属表面带正电荷金属平衡电极电势金属本性、盐溶液浓度、温度124.2.2电极电势的测量由于无法直接测定单个电极电势的绝对值，而只能用电位计测出

7、两电极的电动势，因此，为了能够比较出所有电极电势的大小，就必须选择一个电极。并规定其E（电极电势）=0。标准氢电极。饱和甘汞电极13标准氢电极PtCH+=1mol.l-114具体测量测定其它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。测定时，首先要确定正负极，一般可以确定在金属排列顺序氢以后的金属与氢电极组成原电池时，氢电极为负极，待测电极为正极；反之，氢电极为正极，待测电极为负极。KCaNaMgAlZnTeSnPbHCuHgAgPtAu15饱和甘汞电

8、极导线KCl溶液Hg2Cl2HgPt丝164.2.3影响电极电势的因素⒈电极电势的大小取决于：⑴构成电极的物质自身性质；⑵溶液中离子的浓度；⑶气态物质的分压，温度；⑷物质状态；⒉能斯特（Nernst）方程aO+ze-bR17备注：a，b代表电极反应方程式中相应物质的化学计量系数；若有纯固态、纯液体和水等物质参与电极反应，则不能列入能斯特方程。问题：E(电极)与方程式的写法？例题：P80-81184.2.4电动势E与△rGm的关系条件等温、等