电极电势和液体接界电势.ppt

关于电极电势和液体接界电势第1页，共27页，星期日，2025年，2月5日一.电极电势

1.电动势的产生在原电池的构成装置中，存在着几种界面：金属导线—金属电极，金属电极—溶液，溶液—溶液。在这些界面上由于各种原因都会产生双电层，都会产生电势差。以铜锌电池为例ΔΦ1ΔΦ2ΔΦ3ΔΦ4Cu|Zn|ZnSO4(b1)┊CuSO4(b2)|Cu不同金属，电子逸出功不同，相接触时，相互渗入的电子数不同；在接触界面上会产生双电层。其电势差接触电势由于金属离子的溶剂化作用，使部分金属离子进入电极附近的水层，金属电极带负电荷，电极附近的溶液带正电，界面上形成双电层，其电势差电极电势两种不同的电解质溶液接触时，由于离子扩散作用，且离子的迁移速率不同，在界面上产生双电层，其电势差液体接界电势第2页，共27页，星期日，2025年，2月5日电池的电动势等于各个界面上双电层电势差的代数和E=ΔΦ1+ΔΦ2+ΔΦ3+ΔΦ4很小，可忽略借助于盐桥可使之降低到忽略不计E=ΔΦ2+ΔΦ4负极电极电势正极电极电势这样，电池的电动势等于两电极电极电势代数和。考虑到正、负号的情况，电池的电动势E=E+-E-即两电极电势之差任何一个电极的电极电势的绝对值都无法得到，但我们可使用统一的基准，即标准氢电极的电位为0，相对的确定各电极的电极电势。下面我们讨论标准氢电极与标准电极电势。第3页，共27页，星期日，2025年，2月5日当氢气的压力pH2=100kPa，溶液中氢离子的活度aH+=1时，此时的氢电极为标准氢电极，可表示为2.标准氢电极H+{a(H+)=1}|H2(g,100kPa)|Pt其电极电势为标准电极电势氢电极的图式表示将镀有铂黑的铂片浸入含有H+或OH-溶液中，并不断通H2（g）即构成酸性或碱性氢电极。第4页，共27页，星期日，2025年，2月5日3.标准电极电势以标准氢电极作为负极，其它给定电极作为正极，组成下列电池：Pt|H2(g,100kPa)|H+{a(H+)=1}┋┋给定电极电动势规定∴E=E(电极)所测电动势即为给定电极的电极电势。当待测电极中各组分均处于标准态，则与标准氢电极构成一个标准电池标准氢电极┊┊标准给定电极这样，所测得的标准电动势即为各电极的标准电极电势。各电极的标准电极电势列表P329表7.7.1中。第5页，共27页，星期日，2025年，2月5日还原电极电势的高低，为该电极氧化态物质获得电子被还原成还原态这一反应趋势的大小。Eθ(电极)愈正，其氧化态物质愈易被还原；Eθ(电极)愈负，其还原态物质愈易被氧化。所以通过比较电极电势的大小、正负，我们可判断各种物质氧化与还原能力的强弱。4.电极电势的计算电极的标准电极电势我们可查表，但如果构成电极的各种物质不处于标准态，即电极处于任意状态，其电极电势又如何计算呢？同样，可推导出电极的能斯特方程第6页，共27页，星期日，2025年，2月5日⑴不论电极在实际电池中充当正极还是负极，须按电极上的还原反应使用上式计算单个电极的电极电势。比如Zn|Zn2+(a1)┊┊Cu2+(a2)|Cu要计算锌电极在Zn2+活度为a1时的电极电势。虽然它在此电池中为负极，发生的是氧化反应：Zn→Zn2++2e但使用上式时要按还原反应来操作，还原反应：Zn2++2e→Zn第7页，共27页，星期日，2025年，2月5日⑵同样，溶液中组分用活度，气体物质用压力，纯固液物质不出现。比如氯电极Cl-|Cl2(g,p)|Pt要计算氯电极在Cl2压力为p时的电极电势还原反应Cl2(g)+2e→2Cl-⑶要注意写出参与电极反应但本身未发生氧化、还原的物质的活度，比如Ag-AgCl电极Cl-{a(Cl-)}|AgCl(s)|Ag还原反应AgCl(s)+e→Ag(s)+Cl-可简写为第8页，共27页，星期日，2025年，2月5日⑷25℃时亦可写为我们既然可以利用上述电极的能斯特方程计算电极在任意状态下的电极电势，那么电池电动势即可通过两电极电势之差，方便得到双液电池两法均可单液电池使用该法习题：P3577.19第9页，共27页，星期日，2025年，2月5日二、原电池电动势的计算1.原电池