修改版浅谈电极电势的理解和应用.doc

 PAGE 8 编号： 119060141011 内蒙古民族大学化学化工学院 本科生学年论文 题 目： 浅谈对电极电势的理解和应用 专 业： 化学 年　　级：　　 2011级 姓 名： 郭学良 指导教师： 赵玉英导师 完成日期： 2013 年 6 月 1 日 浅谈对电极电势的理解和应用 郭学良 摘要 化学反应可以分为两大类：氧化还原反应和非氧化还原反应，因此可以说氧化还原反应是无机化学学习中最重要的一类反应；而标准电极电势是氧化还原反应很好的定量标度，因此我们就有必要对标准电极电势进行必要的解析和研究。而对于初入门的化学学习者来说，深入的了解电极电势可以从电极电势与电动势的关系、电极电势的能特斯方程、影响电极电势的因素、电极电势的图示法……这几方面入手，接下来我们就从这几方面展开讨论。 关键词：标准电极电势 氧化还原反应 拉提莫图 能特斯方程 引言 标准电极电势是氧化还原反应很好的定量标度，氧化还原反应是无机化学学习中最重要的一类反应，对了解各种元素及其物质的性质及其联系有着重要的意义。因此我们就有必要对标准电极电势进行必要的解析和研究。而对于初入门的化学学习者来说，深入的了解电极电势可以从电极电势与电动势的关系、电极电势的能特斯方程、影响电极电势的因素、电极电势的图示法……这几方面入手，接下来我们就从这几方面展开讨论。 浅谈对电极电势的理解和应用 电极电势与电动势的关系 要想了解电极电势与电动势的关系，首先需要明白这两者的概念； 电动势：大小等于非静电力把单位正电荷从电源的负极，经过电源内部移到电源正极所作的功。如设W为电源中非静电力(电源力)把正电荷量q从负极经过电源内部移送到电源正极所作的功，则电动势大小为E=W/q。 电极电势：当金属放入盐溶液中，溶液中的金属离子受到金属表面电子的吸引而在金属表面面积形成双电层，双电层之间的电势差就是相应电极的电极电势。 标准电极电势：单个电极的的电极电势是无法测定的，根据IUPAC建议采用标准氢作为标准电极，给定电??电势与标准电极电势所组成的原电池的电动势即为该电极的标准电极电势。 从定义可以看出电动势与电极电势是有联系的，即当指定的电极与标准氢电极构成原电池时，指定电极电势大小的绝对值与原电池的电动势的大小相等。但这两者是不同的概念： 电动势大小等于原电池两电极电势之差；而单个电极的电势是无法求得的，标准电极电势大小等于指定电极的电势与标准氢电极E eq \o\ac(○,一)（H+/H2）电势的差值。 电动势只有正值；而标准电极电势可以有负值。 电动势的对象是原电池；标准电极电势的对象时单个电极。 电动势是我们熟悉的定义，通过电极电势与电动势的对比，可以增进我们对电极电势概念的理解，对于初学者来说只有熟悉了电极电势的概念，下一步的讨论才有意义。 电极电势的能特斯方程 首先我们看一下电动势的能特斯方程 对于电池反应 aA+bB=cC+dD,有化学等温式 △rGm=r Gθm+RTln([C]c[D]d/[A]a[B]b) （1） 将△rGm=-zEF和rGm=-zEθF代入（1）中 得-zEF=-zEθF+RTln([C]c[D]d/[A]a[B]b) （2） 故有E=Eθ-(RT/zF)ln([C]c[D]d/[A]a[B]b) （3） 换底，得E=Eθ (2.303RT/zF)lg([C]c[D]d/[A]a[B]b) （4） 298K时，有E=Eθ-(0.059V/z)lg([C]c[D]d/[A]a[B]b) （5） 即E=Eθ-(0.059V/z)lgQ （6） 电极电势的能特斯方程 将电池反应aA+bB=cC+dD 分成两个半反应 正极 aA=cC A:氧化型 C:还原型 负极 dD=bB D:氧化型 B:还原型 其电子转移数为z。则电池反应电动势的能特斯方程为 E=Eθ –(0.059V/z)lg([C]c[D]d/[A]a[B]b) （7） 将其改写成如下形式 E+-E–=（Eθ+ –Eθ- )-0.059V/zlg([C]c[D]d/[A]a[B]b) （8） 将正