化学电池与电极电位.ppt

1、13:32:26，第7章电化学分析导论，第2节化学电池和电极电位，1。化学电池2。电极电位和测量电极电位并检测3。液体结电势和盐桥4。电极和电极的分类，电化学分析导论，电化学电池和电极电位，13:32336026，1。化学电池，电极：将金属放入相应溶液中形成的系统。化学电池：由两个电极组成的系统；化学能和电能相互转换的装置；电化学分析涉及两种化学电池：原电池：自发电极反应将化学能转化为电能；电解池：从外部电源提供电能，使电流通过电极，电极反应在电极上发生的装置。当电池工作时，电流必须在电池内外流动形成一个回路。13:32:26，外部电路的电流：电子在溶液中的运动电流：正负离子的运动。13:32

2、:26，原电池，阳极：经历氧化反应的电极(负电极);阴极：发生还原反应的电极(正极)；阳极、阴极和阴极的正电势为正电极，13:32336026，电解槽，阳极：发生氧化反应的电极(正电极)；阴极：发生还原反应的电极(负电极)；阳极=正极=负极，13:32336026。2.电极电位和检测。1.平衡电极电位可以将金属视为离子和自由电子。以硫酸锌-硫酸锌为例，当锌片与硫酸锌溶液接触时，金属锌中Zn2的化学势大于溶液中Zn2的化学势，因此锌在溶液中不断溶解，同时电子保留在锌片上。结果：金属带负电，溶液带正电。形成电双层。双电层的形成建立了相之间的电位差。电位差阻止Zn2进入溶液。金属表面的负电荷吸引Zn

3、2。实现动态平衡，平衡各相之间的电位，以平衡电极电位。13:32:26，2。电极电位的测量不能确定单个电极的绝对电极电位；相对电极电位。规定标准氢电极(其电极电位在任何人为规定的温度下为零)应用作负极，以与待测电极形成电池。电位差，即电极的相对电极电位，高于标准氢电极时为正，负(-)铂| H2 (101 325帕)，氢(1摩尔/分)|银(1摩尔/分)|银电极的标准电极电位：0.799伏。在298.15 K，以水为溶剂，氧化态和还原态的活性等于1时的电极电位称为标准电极电位。13:32336026，Table，13:32:26。第三，液体结电势和盐桥，在两种不同的电解质溶液或两种不同浓度的相同电

4、解质溶液之间的接触界面处存在微小的电势差，这被称为液体结电势。液体结势的原因是不同的离子具有不同的迁移速率。(动画)，13:323:26，盐桥：在饱和KCl溶液中加入3%琼脂，将其放入一个U形管中，并将两端分别插入两个溶液中；钾和氯的扩散速率很接近，液体结电势在12mV时保持不变。1:32:26，4。极化和超电势极化和超电势。极化通常可分为两种类型：浓差极化和电化学极化。极化是指当电流通过电极和溶液之间的界面时，电极电位偏离平衡电位的现象。超电势：电极电势和平衡电势之间的差值。1:32:26，这是由电极表面附近的溶液浓度和电极反应过程中的主溶液浓度之间的差异引起的，这使得正电势增加而负电势减少

5、。在电解过程中，阴极反应：锰和锰，减少浓差极化的方法：a .减少电流和增加电极氩如果是阳极，金属的溶解将使电极表面附近的金属离子浓度大于主溶液中的浓度，阳极电位将被校正。产生超电势。13:32:26，电化学极化由一些动力学因素决定。许多电极反应是逐步进行的。当某一步很慢时，整个电极反应的速率是有限的。这一步需要相对较高的活化能。对于阴极反应，阴极电势必须比平衡电势更负，以便克服其活化能的增加，并允许马达反应进行。相反，阳极需要一个正确的电位。产生超电势。1:32:26；5.电极及电极分类，1)电极电位稳定，可逆性好，2)重现性好，3)使用方便，寿命长，1:32336026，1。标准氢电极(SH

6、E)基准，具有零电位值(任何温度)，电极反应2h 2e，1:32:26。2.甘汞电极由金属汞、其不溶性盐氯化亚汞(甘汞)和含有氯离子的电解质溶液组成。电极反应：Hg2Cl2 2e-=2Hg 2 Cl-半电池符号：Hg|Hg2Cl2(固体)，氯离子电极电位(25):非常稳定，仅与内部氯离子活性有关。电极中溶液的氯离子活性是恒定的，甘汞电极电位是固定的。13:32:26，表面甘汞电极(25)的电极电位，温度校正，对于SCE，t时的电极电位为：et=0.2438-7.610-4 (t-25) (v)，1:32:26，3。银-测试时的电极电位为：Et=0.2223- 610-4(t-25)(伏)。银线

7、上涂有氯化银沉淀，浸入一定浓度的KCl溶液中，形成银-氯化银电极。电极反应：AgCl e-=Ag Cl-半电池符号：AgCl | AgCl(固体)，Cl-电极电位(25):EAG Cl/Ag=EAG Cl/Ag-0.059 LGA Cl-表面银-氯化银电极电位(25)，20000.000000000005 (1)第一种电极金属-金属离子电极由金属和金属离子溶液组成。用途：银-硝酸银电极(银电极)和锌-硫酸锌电极(锌电极)等金属离子的电极反应为：锰-锰-锰当量/锰=锰当量/锰当量0.059钒/锰当量(25)。第一种电极的电位只与金属离子的活性有关。(2)第二类电极金属-金属不溶性盐电极由金属、其

8、不溶性盐和不溶性盐的阴离子溶液组成。应用：阴离子测定实例：Aggcl，C1-AgCl，E-AgCl-，1:32:26；(3)第三种类型的电极是由金属和两种具有相同阴离子的不溶性盐(或络合物)以及含有第二种不溶性盐(或络合物)的阳离子组成的电极系统。应用：已确定阳离子如草酸根离子可与银离子和钙离子形成草酸根阴离子和草酸钙的不溶性盐。在草酸银和草酸钙饱和的含有钙离子的溶液中，插入银电极可以用来指示钙离子的活性。Ag | ag2c2o4，cac2o4，Ca2，13:32336026，(4)零型电极(惰性金属电极)由惰性金属(铂或金)和含有可溶性氧化和还原物质的溶液组成。电极不参与反应，但其晶格间的自

9、由电子可以与溶液交换。因此，惰性金属电极可以用作在溶液的氧化和还原状态下获得或释放电子的场所。用途：测定氧化型和还原型的浓度或比例：PtFe3 (Fe3)，Fe2 (Fe2)，Fe3E-Fe2，1:32:26，(5)膜电极，带敏感膜并能产生膜电位的电极。这是一种电化学传感器。应用：特定离子的测定例如：玻璃电极；各种离子选择电极的特点(不同于上述四种):1)无电子转移，离子扩散和离子交换产生膜电位；2)仅对溶液中的特定离子有选择性反应(离子选择电极)，具有良好的选择性。膜电极的关键是被称为选择性膜的敏感元件。敏感元件：单晶、混晶、液膜、高分子功能膜和生物膜。膜内外测得的离子活性的差异产生了电位差。13:32:26，膜电极。将膜电极