《电化学基础课件》第2章 电动势与电极电位.pptVIP

第2章 电动势与电极电位 2.1 可逆电池的电动势 化学反应和电池 2.1 可逆电池的电动势 化学反应的自由焓变化和可逆电池的电动势 －ΔGT.P=W电=Q.E=nFE 2.1 可逆电池的电动势 可逆电池和不可逆电池… 可逆电池的要素 反应可逆 过程可逆 例： 铅酸电池： (－)Pb|H2SO4(比重1.22～1.28)|PbO2(+) 铅酸蓄电池 正极活性物质：二氧化铅 负极活性物质：海绵铅 电解液：稀硫酸溶液 放电反应：二氧化铅、海绵铅与电解液反应生成硫酸铅和水 Pb（负极）+PbO2（正极）+2H2SO4==2PbSO4+2H2O 充电反应：硫酸铅和水转化为二氧化铅、海绵铅与稀硫酸 2PbSO4+2H2O==Pb（负极）+PbO2（正极）+2H2SO4 可逆电池电动势的测定 对消法 2.1 可逆电池的电动势 可逆电池电动势与参加反应的各物质活度的关系 Nernst方程 可逆电池的电动势与温度的关系 因为 Q可逆=TΔS 关于电动势温度系数的结论 (1) 若 =0，即电动势不随温度而变，则Q可逆=0，这就表明，电池可逆工作时与环境没有热量交换，因此， －ΔH=nFE，即反应热全部转变为电能。 (2) 若 ＞0，即电动势随温度升高而增大，Q可逆＞0，电池恒温可逆工作时，从环境吸热，因此－ΔH＜nFE，即反应热比电功小。这表明，除反应热全部转变为电能外，电池在恒温可逆工作时，从环境吸收的可逆热也变为电能。 (3) 若 ＜0，即电动势升高而减小，Q可逆＜0，电池恒温可逆工作时要向环境放热，因此－ΔH＞nFE。这表明，反应热除一部分转化为电功外，另一部分传给了环境。 电动势 电极和溶液之间的相界面电位差 接触电位 液体接界电位 2.2 电极电位和标准电极电位（复习） 电极电位表达式 标准电极电位 可逆电极的种类 电极电位和电动势的计算 2.3 浓差电池和液体接界电位 浓差电池 电解质浓差 电极浓差 2.3 浓差电池和液体接界电位 液体接界电位 2.4 电动势测定的应用 求电池反应的各种热力学参数 判断氧化还原反应自发进行的方向 测定强电解质溶液的离子平均活度系数 计算化学反应的平衡常数，包括电离常数、溶度积等等 2.4 电动势测定的应用 离子选择性电极 离子选择性电极 阳离子 阴离子 实际测定 离子选择性电极的结构 电极腔体―玻璃或高分子聚合物材料做成 内参比电极―通常为Ag/AgCl电极 内参比溶液―由氯化物及响应离子的强电解质溶液组成 敏感膜―对离子具有高选择性的响应膜 膜电位的产生 晶体膜 硫离子 Ag2S粉末压片 卤离子 AgX与Ag2S?粉末混匀压片 铜、铅、镉离子 CuS、PbS、CdS与Ag2S?粉末混匀压片 离子选择性电极的种类 离子选择性电极的种类 玻璃电极 主要响应离子 玻璃膜组成（摩尔分数，10－2) 选择性系数 Na2O Al2O3 SiO2 Na+ 11 18 71 K+?3.3×10-3(pH?7),3.6×10-4(pH?11),Ag+?500 K+ 27 5 68 Na+?5×10-2 Ag+ 11 18 71 Na+?1×10-3 28.8 19.1 52.1 H+?1×10-5 Li+ Li2O?15 25 60 Na+?0.3 K+1×10-3 离子选择性电极的种类 流动载体电极 离子选择性电极的种类 气敏电极 离子选择性电极的种类 生物电极 酶电极 组织电极 组织电极 利用动、植物组织内存在的某种酶，将这些物质覆盖在指示电极上，可以做成组织电极。 将猪肝切片夹在尼龙网中紧贴在氨气敏电极上，猪肝组织中的谷氨酰胺酶能催化谷氨酰胺反应释放出氨，从而可以测定试样中的谷氨酰胺。 将香蕉与碳糊混合贴在氧电极上，可以测定多巴胺的含量。 More… 组织 测定对象 使用指示电极 猪肾 谷氨酰胺 NH3 兔肝 鸟嘌呤 NH3 黄瓜 谷氨酸 CO2 大豆 尿素 NH3、CO2 香蕉肉 多巴胺 O2 离子选择性电极的种类 离子敏感场效应晶体管(ISFET) 漏流Id的大小受栅极g与源极S之间的电压Ugs控制，并为栅压和源极与漏极d间电压Uds的函数。 ISFET ISFET是一种微电子化学敏感元件，它既有ISE对敏感离子响应的特性，又保留场效应晶体管的性能，是ISE制造工艺和半导体微电子技术结合的产物。 用ISE的敏感膜代替MOSFET的金属栅极时，即成为ISFET，当它与试液接触并与参比电极组成测量体系时，电池的电动势加到源－栅极之间，即膜电位叠加在栅压上，产生的Id将与响应离子活度之间有类似于Nernst方程式的关系。 优点：可以做成全固态器件，体积小，易微型