可逆电池（ppt 精品）.pptVIP

H2O的电势-pH图 H2O的电势-pH图 将氧电极和氢电极的电势pH图画在同一张图上，就得到了H2O的电势-pH图。因两者的斜率相同，仅是截距不同，所以是一组平行线，平行线之间的距离就是该燃料电池的电动势，其值与pH无关。 H2O的电势-pH图 ? 显然，氧气和氢气压力越高，组成的电池电动势越大，反应趋势也越大。 从电势-pH图上还可以看出： ? 氧电极的电势高，氢电极的电势低。只有氧电极做正极，氢电极做负极，所以总的反应是氧气和氢气生成水。这样组成的电池才是自发电池。 ? 氧电极和氢电极的电势—pH线的斜率相同，这样组成的电池的电动势与溶液的pH无关。 从热力学求得 Ka = 0.0362 Fe2O3(s) + 6H+→2Fe3+ + 3H2O lgKa = 2lga(Fe3+) + 6pH lga(Fe3+) = – 0.7203 – 3pH 该反应不是氧化还原反应，只与溶液的pH有关，所以在电势-pH图上是一组垂直于横坐标的垂线。如(A)垂线。 铁的各种电势-pH图 铁的各种电势-pH图 随着三价铁离子浓度的不同，pH值也会不同。 pH值越小，三价铁的浓度越大，所以在(A)线的左侧是三价铁离子的稳定区，右侧是三氧化二铁的稳定区。 设三价铁的活度为10-6，则pH = 1.76。 Fe3+ + e - →Fe2+ 该反应是氧化还原反应，但与溶液的pH值无关，所以在图上是一组平行于pH轴的水平线，如(B)线。 铁的各种电势-pH图 铁的各种电势-pH图 三价铁离子活度越大，电极电势越高，所以(B)线以上是三价铁离子稳定区，(B)线以下是二价铁离子的稳定区。 设a(Fe2+) = a(Fe3+) Fe2+ + 2e - →Fe(s) 该反应是氧化还原反应，但与溶液的pH值无关，所以在电势-pH图上也是一组平行于 pH轴的水平线。如(C)线。 铁的各种电势-pH图 铁的各种电势-pH图 二价铁离子浓度增大，电极电势也增大，所以(C)线以上是二价铁的稳定区，以下是金属铁的稳定区。 设a(Fe2+) = 10-6 4. Fe2O3与Fe2+ Fe2O3 + 6H+ + 2e - →2Fe2+ + 3H2O a(Fe2+) =10-6 该反应既是氧化还原反应，又与pH值有关，所以在图上是一组斜线。斜线截距是它的标准电极电势，为1.083 V。 铁的各种电势-pH图 斜线的斜率随着铁离子浓度不同而不同。 斜线左下方是二价铁离子稳定区，右上方是三氧化二铁的稳定区。 设二价铁离子的活度为10-6，则斜率为-0.117。显然，在不同pH条件下有不同的电极电势值。 铁的各种电势-pH图 铁的各种电势-pH图 将铁与水的各种电势-pH图合在一起，对讨论铁的防腐有一定的指导意义。 5. 铁防腐的电势-pH图 (1) (c)线以下是铁的免腐蚀区。外加直流电源，将铁作为阴极，处在低电位区，这就是电化学的阴极保护法。 (2) 铁与酸性介质接触，在无氧气的情况下被氧化成二价铁，所以置换反应只生成二价铁离子。 当有氧气参与下，二价铁被氧化成三价铁，这样组成原电池的电动势大，铁被腐蚀的趋势亦大。 (3) (A)(D)线以左区域是铁的腐蚀区，要远离这个区域。 常用油漆、塑料或金属在铁的表面形成保护层，将铁与氧气、水、氢离子隔离；或用强氧化剂在铁的表面形成致密的氧化铁层，使铁钝化。 5. 铁防腐的电势-pH图 (4) 在(A)、(D)线以右，铁有可能被氧化成Fe2O3或Fe3O4，这样可保护里面的铁不被进一步氧化，称为铁的钝化区。 如果在电位较低又是强碱性溶液中，则铁也有可能被腐蚀生成亚铁酸离子。 5. 铁防腐的电势-pH图 ? 膜电势与生物电化学 ? 细胞膜电势 ? 生物传感器 生物电化学是通过电化学的基本原理和实验方法来研究生物系统在分子和细胞水平上电荷和能量传输的运动规律，以及对生物系统活动功能的影响。 ? 生物氧化 ? 膜电势 在膜两边由于某离子浓度不等可产生电势差，这就是膜电势。 达渗透平衡时， 在膜内外的电化学势相等。 ? 膜电势 ? 膜电势 在生物化学中，习惯表示为 维持了细胞膜内外的电势差，就维持了生命。 膜电势 ? 细胞膜电势 生物细胞膜是一种特殊类型的半透膜，膜的两侧存在着由多种离子组成的电解质溶液。由于细胞膜两侧离子浓度不同而产生的膜电势。 经Goldman方程计算的静止电势为-75mV与实际测量-70mV接近。当神经细胞受到电的、化学的或机械的刺激时，引起膜电势的突变，经计算为50 mV，受刺激后的膜电势叫动作电势。动作电势会产生电流沿神经纤维传播，这就是生物电。 ? 生物传感器 利用生物物质与被测物质接触时所产生的物理、化学变化，将其转化为电信号的装置称为生物传感器。 ? 生物氧化 生物