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* 第四节 电化学平衡及其应用 第四章：溶液中的化学平衡 ? 原电池与电极电位 ? 吉布斯自由能与电动势的关系 ? 电解 ? 金属的腐蚀与防护 一、原电池 1、氧化还原反应与原电池 ? 氧化还原反应 有电子转移的化学反应——氧化还原反应。 ? 原电池 能将氧化还原反应中的化学能转变为电能的装置。 2、原电池的组成 (a)外电路：负载，电流的外部通路 (b)盐桥：电流的内部通路 (c) 电极：电池中发生氧化还原反应的场所。 正极 Cu2+ + 2e = Cu 电子（从外电路）流入原电池的一极。 正极上总是发生还原反应， 极板上是缺电子的，带正电荷。 负极 Zn = Zn2+ + 2e 电子从原电池流出（到外电路）的一极。 负极上总是发生氧化反应。 极板上电子是富余的，带负电荷。 3、半电池及氧化还原电对 *从原电池的构造来看，一个完整的原电池，由两个“半电池”所构成：1）铜板和硫酸铜；2）锌板和硫酸锌。 * 每一个半电池都包含有两类物质： 1）还原态物质，例如Cu, Zn。 2）氧化态物质，例如Cu2+, Zn2+ * 半电池中，氧化态物质与还原态物质总是共存的，构成一对，称为“氧化还原电对”。常用下列符号表示： 氧化态物质/还原态物质 例如： Cu2+ / Cu、 Cu2+/Cu+、 Zn2+ /Zn 、 H+/ H2 、 Cl2/Cl- 、PbO2/ Pb2+、 O2/H2O、 Fe3+/Fe2+、 Sn4+/Sn2+、 Hg2Cl2/Hg、AgCl/Ag等。 为了书写的方便，常用下列符号来表示原电池的结构： （1）以（+）表示原电池的正极，正极总是写在右边；以（-）表示原电池的负极，负极总是写在左边。 （2）正、负极中总是有一种导电的物质，如Zn、Cu、Ag、等还原态物质可作为电极导体，导体总是写在紧邻（+）、（-）的最旁边的位置。如果电对中的还原态物质不是导体，如Fe3+/Fe2+、 H+/ H2 、Cl2/Cl- 等，就需要加惰性电极，如：C（石墨）、Pt等。 （3）“∣”表示两相的界面 （4） “‖”表示盐桥。 举例说明： (-)Zn∣ZnSO4‖CuSO4∣Cu (+) (-)Zn∣Zn 2+ ‖H+∣H2 (Pt) (+) (-) (Pt) H2 ( 100kPa)∣ H+ (1.0 mol/dm3)‖Cu 2+ (1.0 mol/dm3) ∣ Cu (+) (-) (Pt)Fe3 (1.0 mol/dm3), Fe2+ (1.0 mol/dm3)‖Ag+ (1.0 mol/dm3) ∣Ag(+) 4、原电池的符号表示 二、电极电位 1、电极电位的产生 — 双电层理论 M n+ ne M n+ ne M M n+ + ne (1) (2) + + + + ---- (1) (2) ---- + + + + (1) (2) 金属本体 金属本体 金属本体 溶液 溶液 溶液 M M n+ 2、电极电位的测定 电极电位实质上就是双电层两边的电位差，是无法直接测量的。只能选择某一电极作为“参照”，以该电极与待测电极组成一个原电池，获得原电池的电动势，从中推算出待测电极相对于标准电极的相对的电位值。 通常采用的标准电极是氢标准电极。其结构如图所示。电池符号： (Pt) H2 ( 100kPa)∣ H+ (1.0 mol/dm3) 电极反应： 2H+ + e H2 在25C时规定标准氢电极的电极电位： EH+/H2 = 0.00 V ? 当测量其他电极的电位时，将待测电极和氢电极组成原电池。原电池的电动势，就是待测电极的电位。 例如：当用Zn2+ /Zn 电对与氢电极组成原电池，电池的电动势为0.76V，电子从Zn电极流到氢电极，Zn电极为负极，因此 E Zn2+ /Zn =