第4章 换能器.ppt

40 * 41 * 42 我们看一下电解池中发生了什么 * 43 * 44 * 48 * 45 * 49 氢离子被还原为氢气，氢电极是阴极，发生还原反应，是正极，因为氢电极电势高于锌电极，电流从氢电极流到锌电极，而电子是从锌电极流向氢电极。 那么用正极减去负极之间的电动势是0.763V，正极氢电极的标准电极电势是0，所以锌电极的标准电极电势是-0.763V。 铜电极的标准电极电势是0.337V，比锌要高，因此把铜电极和锌电极连起来，铜是正极，因为标准电极电势高，电流从铜流向锌，电子从锌流向铜，铜电极上发生还原反应，是阴极，而锌是负极，是阳极。 * 65 标准电动势 * 18 那么我们看一下常见的电化学检测中电解池是怎样的。这就是一个典型的实验用的电解池，它里面包含了3个电极，那么叫做3电极系统，工作电极，电解池中的反应在工作电极上发生，检测在工作电极上实现，工作电极一般由金属或者碳的某种形式结构所组成，那么工作电极有2点要求，1是必须有良好的导电性。2必须具有一定的电化学稳定性，本身在水溶液或者有机溶液体系中，在一定的电位区间内可以保持不被氧化或还原。 在科学研究中，工作电极一般是玻碳电极或者金属电极，为什么叫玻碳电极呢，因为它的表面像玻璃一样光滑。是由聚合物在无氧条件下高温烧结而成。金属电极一般采用金或者铂，因为金和铂具有很高的稳定性。 对电极又叫做辅助电极，与工作电极组成通路，那么可以做对电极的电极材料的要求也是要求稳定，一般由金和铂制成。 那么还有一个参比电极，参比电极与工作电极的电势差就是工作电极的工作电势，参比电极一般有甘汞电极，银氯化银电极，硫酸亚汞电极。 有时候也会使用2电极系统，2电极系统工作电极依然是独立的，但是将参比电极和对电极合二为一，那么在何种情况下才可以呢？当流过工作电极的电流极小时，电极极化，就是使电极表面电荷平衡的状态发生改变，由于参比电极工作时的电流很小，因此没有极化的状态，如果在大电流通过参比电极，会导致银丝表面的氯化银镀层的电荷平衡状态打破，大家可能可以看到氯化银的溶解，氯化银膜是灰色，黑色的，一瞬间可以变成银灰色，就是氯化银被还原，那么参比电极就失效了。 * * 对同一电对而言，氧化剂的氧化性越强，还原剂的还原性就越弱，反之亦然。 从表中获得的最重要的信息之一，其实质是氧化还原反应总是由强氧化剂和强还原剂向生成弱还原剂和弱氧化剂的方向进行。 * ? 值越大，电对中氧化型物质的氧化能力越强，还原剂的还原能力越弱； ? 值越小，电对中还原型物质的还原能力越强，氧化剂的氧化能力越弱； 例： ? θ(Zn2+/Zn)= – 0.763V ?θ (Cu2+/Cu)=0.342V 所以 氧化性 Cu2+ Zn2+ 还原性 Zn Cu * ?θ无加和性 一些电对的? θ与介质的酸碱性有关, 因此有酸?Aθ表和碱?Bθ表之分。 * * 标准电极电势在课本中可以查到。那么非标准状态的电极电势如何获得，与上述各影响因素的关系如何？-----Nernst方程 * 离子浓度对电势的影响——能斯特方程 实际体系中各物质不可能都处于标准态浓度, 用非标准态条件下的电动势为判据才能得到正确的结论。 能斯特方程（Nernst equation）表达了浓度对电动势（包括电池电动势和电极电势）的影响。 德国化学家W · 能斯特 * 能斯特方程 已知电池在使用过程中，电池的电动势会降低，这是因为在使用过程中电解液中离子浓度发生了变化： 以Cu-Zn原电池为例，其电极反应为： Zn+Cu2+ = Zn2++Cu 通过热力学推导，可得电池的电动势： 其中：R 为理想气体常数(8.314J·(mol·K)-1)；F 为法拉第常数(96500C·mol-1)；T 为热力学温度K；n 为电子转移数 * 能斯特方程 对于任意反应： aA+bB = dD+eE 电池的电动势为： 此方程即能斯特方程。 当T=298 K时，能斯特方程为： * 例1：写出T=298时，Cu-Zn原电池的能斯特方程及其电极电势 ] Zn lg[ 0.0592 2 + - - + = n y j j ] Cu lg[ 0.0592 2 + + + + = n y j j ]} Zn lg[ 0.0592 { ]} Cu lg[ 0.0592 { 2 2 + - + + + - + = n n E y y j j ] Cu [ ] Zn [ lg 0.0592 ) ( 2 2 + + - + - - = n E y y j j 电极电势 电池电势 * 电极就是原电池中半电池,每个电极就对应着一个电对,就有一个半