1、电极电势,Cu Zn 原电池Cu2+ (aq) + Zn (s) Zn2+ (aq) + Cu（s）H= - 218.66kJmol-1,盐桥(饱和KCl溶液琼脂胶冻)的作用是中和溶 液中过剩的电荷，沟通电路，保持两溶液的电中 性，保证了Zn的氧化和Cu2的还原继续进行。,CuZn原电池的符号为：,4,若组成电极物质中无金属时，应插入惰性电极。,2Fe2+(aq)+Cl2(g)=2Fe3+(aq)+2Cl-(aq),电极中含有不同氧化态同种离子时，高氧化态离子靠近盐桥，低氧化态离子靠近电极，中间用“ ，”分开。,Sn4+(c1)，Sn2+(c2) | Pt (+),5,气体物质应靠近电极，后面
2、应注明压力。中间用“ ，”分开气体物质和电极。,电池符号的书写规则,1、负极写左边，正极写右边；,2. 以化学式表示电池中各物质的组成，溶液要标浓度(molL -1)，气体物质应注明其分压(Pa)，还应标明当时的温度。如不写，则温度为298.15K，气体分压为101.325kPa，溶液浓度为1molL -1。,3. 以符号“”表示不同相之间的界面，用“”表示盐桥。同一相中的不同物质之间用“,”隔开。,4.当无金属参与反应，用惰性电极Pt或C做电极。,Cl2+ 2I - 2Cl - +I2,Fe(s)+ Cu2+(aq)= Cu(s)+ Fe2+(aq) c(Cu2+)=1mol/L c(Fe2
3、+)=1mol/L,电池符号：,电池符号：,(-)Fe(s) Fe2+(1mol/L) Cu2+(1mol/L) Cu(s) (+),负极：Fe(s)-2e = Fe2+(aq) 正极：Cu2+(aq)+2e = Cu(s),负极：2I -I2 + 2e - (氧化反应) 正极：Cl2 +2e - 2Cl - (还原反应),电池符号为： (-)Pt I2 (s)I - (c)Cl -(c)Cl2 (P)Pt(+),每个半电池由金属(或石墨)和电解质溶液组成，其中必须同时存在某一物质的氧化态和还原态。氧化态物质与其还原态构成电对。每一个电对产生氧化或还原反应(半电池反应)，每两个电对产生氧化还原
4、反应(原电池反应)。电对简记为：氧化态还原态(或氧化态还原态)。氧化态要写在前面。,如锌与硫酸锌溶液 铜与硫酸铜溶液 简记 为ZnZn CuCu,氧化还原电对及其种类电对： 氧化态/还原态 如 Zn2+/Zn Cu2+/Cu,金属同 金属离子间,Zn2+ / Zn,中性分子同 相应离子间,H+ / H2,金属同 金属难溶盐间,AgCl / Ag,同一元素 不同价态间,Fe3+/ Fe2+,种类,电对 电极符号 电极反应,一、电池电动势的产生机理,将金属片插入水中，晶格中的金属离子将与水分子发生水合作用，而溶入水相，使金属表面带负电，而液相带正电，在固液界面上形成双电层结构。,紧密层：厚度约为1
5、0-10m，因静电吸引而形成；,双电层结构示意图,扩散层：厚度约10-10m10-6m，因离子的热运动而形成。,扩散层,金属-溶液界面上双电层的存在，阻止了金属离子进一步向溶液中的溶入或向电极表面的沉积，最后达成平衡，形成电势差。,溶解,沉积,M (s) + m H2O( l ),M(H2O)mn+ + ne -,双电层,如果将金属浸入含有该金属离子的水溶液中，在固液界面处也将形成双电层，只是当溶液中的金属离子更容易获得电子时，金属表面带正电，而液相带负电。,a. 不同电极由于沉积和溶解速率不同，电极电势也不同。 b. 电极电势与温度、浓度有关。 c. 电极电势反映物质在水溶液中得失电子的能力
6、。金属越活泼 , 失电子能力越强，电极电势越小。 金属越不活泼 , 失电子能力越弱，电极电势越大。,一、电极电势,1.电极电势() ：产生与金属表面与其盐溶液 双电层之间的电势差称为金属的电极电势。,(1) 标准氢电极 (H+/H2) = 0.0000V标准氢电极符号 H + (1.0 mol / L) | H2 ( 101.325kPa ) | Pt (+)电对符号 H+ / H2,2. 电极电势的确定,T = 298.15 K P= 101.325 kPa,c( H+ ) = 1.0 mol / L,(2) 其它电对 的确定方法：将待测电极与标准氢电极组成原电池,如 Cu2+ / Cu E
7、= 0.3419VE= (Cu 2+ /Cu) - ( H+ / H2 ) = 0.3419V( Cu2+ / Cu ) = 0.3419V如 Zn2+ / Zn E= 0.7618VE= ( H+ / H2 ) - (Zn 2+ / Zn) = 0.7618V( Zn2+ / Zn ) = - 0. 7618V,注意：,( Zn2+/Zn ) = - 0.7618V,(2)电极反应同乘(除)以某数时,电极电势值不变,( Zn2+/Zn ) = - 0.7618V,( Zn2+/Zn ) = - 0.7618V,(1)电极反应不管是氧化形式，还是还原形式，其电极电势值不变。,酸性介质 ( Mn
8、O4-/Mn2+ ) = 1.507V中性或弱碱性介质 ( MnO4-/MnO2 ) = 0.588V强碱性介质 ( MnO4-/MnO42- ) = 0.564V,(3)查阅时注意具体的电对形式,( Cu2+/Cu) ( Cu2+/Cu+) ( Cu+/Cu),( Hg2Cl2 / Hg)= 0.26808V ( Hg22+ / Hg)= 0.851V,(4)同一氧化态，介质不同，还原产物有差异,3.电极电势的计算 电极电势与温度、浓度间的关系遵从以下的 能斯特(W.Nemst)方程：,298.15K时：,注意： (1)计算前，首先配平电极反应式。 (2)若电极反应式中氧化态、还原态物质前的
9、计 量数不等于1时，则氧化态、还原态物质的浓度 应以该计量数为指数代入公式。,(3)若电极反应中氧化态、还原态为纯固体或纯 液体(包括水)不必代入方程式中。若为气体则 用分压表示(气体分压代入公式时，应除以标 准态压力101.3kpa)。,(4)若在电极反应中，有H或OH离子参加反应，则这些离子的浓度也应根据反应式写在方程式中。,例1、计算298.15K Fe3(1mol.L1)，Fe2(0.0001molL-1) Pt 电极的电极电势。,解：查表知 Fe3e - Fe2， 0.771V，代入能斯特方程得：,例2、判断下列电池(298.15K)的正负极，计算其 电动势，并写出电极反应和电池反应
10、式。 ZnZn2(0.001mol.L1)Cd2(0.1.mol.L1)Cd,解：查表知,由于镉电极电势高于锌电极电势，故镉电极为正极。锌电极为负极。原电池的电动势为：0.4326(0.8515)0.419V,负极的电极反应为：Zn-2e- Zn2+ 正极的电极反应为：Cd22e- Cd 电池反应为：ZnCd2 Zn2Cd,电极电势越大，电对中氧化态物质得电子能力越强，氧化能力越强 。电极电势越小，电对中还原态物质失电子能力越强，还原能力越强 。,组成电对,I2 / I- Br2 / Br- Cl2 / Cl- F2 / F-,(V),0.536 1.066 1.358 2.866,4 3 2
11、 1,X2氧化性,(1)比较氧化剂和还原剂的相对强弱,请判断 I2、 Br2 、 Cl2 、 F2 在标态下氧化性强弱？,3. 电极电势的应用,氧化态的氧化能力或还原态的还原能力的强弱， 在标准状态下用 值判断 ，在非标准状态下用 值判断。有OH -或 H+参与电极反应时，应考虑其对电极电势的影响。,注意：,例1. 两个电对： (MnO4-/Mn2+) = 1.507V, (Cl2/Cl-) = 1.35827V在(1)标态 (2)c(MnO4-) = 0.1mol/L (3) pH = 2.00 (4)P (Cl2)= 10P 条件下，哪个是最强的氧化剂 ？哪个 是最强的还原剂 ？,MnO4
12、-是最强氧化剂，Cl-是最强还原剂,（2）,MnO4-是最强氧化剂，Cl-是最强还原剂,解: (1),（3） pH = 2时， C(H+) = 0.01mol/dm3, ( MnO4-/ Mn2+) =,1.507 +,lg,1.00.018,1.0, 1.35827V,Cl2是最强氧化剂, Mn2+是最强还原剂,= 1.3177V,（4）P(Cl2) = 10P时：, (Cl2/Cl -) =,1.35827 +,lg,10 P/ P,1.02,= 1.3878V, 1.507V,MnO4-是最强氧化剂, Cl-是最强还原剂,(2)判断氧化还原反应方向,自发进行,E= + - - 0,E 0
13、, + -,a. 当 1 2时：,氧化态物质( 1) + 还原态物质( 2),b. 组成原电池：,自 发,逆向自发,E= 1 - 2 0,E= 1 - 2 0,指定正、负极,自发,原则：,方法：,问: 在例题1的4种情况下判断反应方向？,（2）当C(MnO4-) = 0.1mol/L时：,（3）当 pH = 2时：,（4）当 P(Cl2) =10P时：,例2、 有一氧化还原反应：,（1）标准状态下：,正向进行,正向进行,逆向进行,正向进行,解:,如果有关物质的浓度不是 l molL1 时，则须按能斯特方程分别算出氧化剂和还原剂的电势，再判断反应进行的方向。但大多数情况下，可以直接用值来判断。
14、当E 0.2V，一般不会因浓度变化而使 E 值改变符号；反应总是自发的。 而E 0.2V，一般也不会因浓度变化而使 E 值改变符号；反应总是不自发的。 当0.2V E 0.2V 离子浓度改变时，氧化还原反应的方向常因反应物的浓度和酸度的变化，可能产生逆转。,判断下列反应能否自发进行？ Pb2+(aq,0.10 molL-1)Sn(s) = Pb(s)Sn2+(aq,1.0 molL-1) 查表 Pb22e = Pb (Pb2+/Pb)= 一0.1262V Sn22e= Sn (Sn2+/Sn= 一0.1375V,解： 在标准状态下反应式中，Pb2+为氧化剂，Sn2+为还原剂，因此 E =0.1
15、262（0.1375）=0.0113V E 0.2V,=0.0113-0.030= -0.019V（0） 反应自发向逆方向进行。,判断反应 MnO2 + 4HCl = MnCl2 +Cl2 +2H2O 在标准态下能否自发进行？,查电极电势表 MnO2 +4H+ + 2e=Mn2+ 2H2O (MnO2/Mn2+)=1.23V Cl2 + 2e = 2Cl- (Cl2/Cl-)=1.36V E = (+) （-） = (MnO2/Mn2+) - (Cl2/Cl-) = 1.23-1.36= - 0.13 0 所以在标准态下不能自发进行。,但在实验室制备Cl2时，用的是浓盐酸，此时 c()c(Cl-)=12 molL-1 (MnO2/Mn2+) = + 0.05917/2lg c(H+)4/ c(Mn2+) 假定c(Mn2+) mol.L-1 (MnO2/Mn2+) =1.23+0.05917/2 lg (124)=1.36V (Cl2/Cl-)= + 0.05917/2lg(P(Cl2)/P)/c(Cl-) 2 假定P(Cl- )=1.013 105 Pa (Cl2/Cl-)= 1.36 +0.0591/2 +lg 1/(12)2= 1.30V 此时 (MnO2/Mn2+) (Cl2/Cl-) 所以反应能自发进行,
