大学化学_甘孟瑜_第4章电化学原理及其应用范例.ppt

* 能斯特（Walther Hermann Nernst,1864-1941年） 德国物理化学家, 23岁博士，27岁教授，68岁皇家学会会员。由于纳粹政权的迫害，69岁退 职，在农村度过了他的晚年。 能斯特方程；引入溶度积这个重要概念；提出光化学的“原子链式反应”理论；热力学第三定律；研制出含氧化锆及其它氧化物发光剂的白炽电灯；设计出用指示剂测定介电常数、离子水化度和酸碱度的方法；发展了分解和接触电势、钯电极性状和神经刺激理论。 1920年诺贝尔化学奖金。 * 法拉第(Michael Faraday 1791－1867) 英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家。出生在一个贫苦铁匠家庭。仅上过几年小学，13岁时便在一家书店里当学徒。在 此读到许多科学书籍。在送报、装订等工作之余，自学化学和电学，并动手做简单的实验，验证书上的内容。利用业余时间听自然哲学讲演，因而受到了自然科学的基础教育。1813年3月由戴维举荐到皇家研究所任实验室助手。这是法拉第一生的转折点，从此他踏上了献身科学研究的道路。同年10月戴维到欧洲大陆作科学考察，讲学，法拉第作为他的秘书、助手随同前往。历时一年半，先后经过法国、瑞士、意大利、德国、比利时、荷兰等国，结识了安培、盖.吕萨克等著名学者。沿途法拉第协助戴维做了许多化学实验，这大大丰富了他的科学知识，增长了实验才干，为他后来开展独立的科学研究奠定了基础。1824年1月当选皇家学会会员，1825年2月任皇家研究所实验室主任，1833----1862任皇家研究所化学教授。1846年荣获伦福德奖章和皇家勋章。1867年8月25日逝世。 * 若干电对的标准电极电势 电对 E(电对) 电对 E(电对) K+/K -2.925 Cu2+/Cu +0.34 Zn2+/Zn -0.763 Ag2+/Ag +0.7999 Fe2+/Fe -0.44 F2/F- +2.87 * NaSO4 R 电化学原理及应用 Chapter 4 Electrochemistry 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。 * 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。 * 4.1原电池（Electrochemistry Cell） 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 。 * 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/mol0)。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 * Zn2+ SO42- Cu2+ SO42- A +Cu -Zn KCl饱和溶液胶冻 铜-锌原电池 e- * Ⅳ原电池的图示（cell diagram）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列各个相的组成及相态； 3单实线(single vertical real line)表示相之间的界面，双虚线(double vertical broken line)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。 * Zn ZnSO4(c1) CuSO4(c2) Cu Pt H2(p) H+(c1) Fe3+(c2), Fe2+(c3) Pt Cu(s)+Cl2(g)=Cu2++2Cl- Cu Cu2+ Cl- Cl2 Pt 甘汞电极 Hg2Cl2(s)+2e-=2Hg+2Cl- Cl- Hg Hg2Cl