现代化学基础13-氧化还原反应和电化学_4.ppt

《现代化学基础13-氧化还原反应和电化学_4.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、4.元素的标准电势图元素可以有多种氧化数，不同氧化数的物种可以组成电对。在特定的pH条件下，将某元素不同氧化数的存在形式按氧化数从左到右由高到低排成一行，用横线将各种氧化态连接起来，在横线上写出两端的氧化态所组成电对的电极电势值。便得到该pH值下该元素的电势图。元素电势图简明、直观地表明了元素各电对的标准电极电势，对于讨论元素各氧化数物种的氧化还原性和稳定性非常重要和方便，在元素化学中得到广泛的应用。铜族元素的标准电势图EAEB硼族元素的标准电势图氮元素的标准电势图元素标准电势图的应用：1.判断歧化反应能否发生某元素中间氧化数的物种发生自身氧化还原反应，生成高氧化数物种和低氧化数物种(向

2、两端变化),叫做歧化反应。相反,由同一元素的高氧化数物种和低氧化数物种生成中间氧化数物种的反应叫做归中反应(反歧化)。在标准状态下,歧化反应能否发生可用元素电势图来判断。2.计算某些未知电对的标准电极电势常常不是所有电对的标准电极电势都在元素电势图上标出，可以利用已给出的电对的标准电极电势很简便地计算出某些电对的未知标准电极电势。(归中)(歧化)5.水的电势-pH图电势E为纵坐标，pH为横坐标描绘元素-水系中各种反应的平衡条件图。为比利时M.Pourbaix首创，文献常称为普巴(Pourbaix)图。a线称为氢线：2H++2e-→H2b线称为氧线：O2+4H++4e-→2H2Oa线和b线将电

3、势-pH图划分为三个部分：a线下方是H2稳定区；b线上方O2稳定区；中间区是H2O的稳定区。氢线氧线H2稳定区O2稳定区H2O稳定区水的电势-pH图应用：可判断氧化剂和还原剂能否在水中稳定存在。化学电池：发生化学反应而产生电动势的电池。Pt│H2(p1)│HCl(a)│Cl2(p2)│(Pt)电池反应：H2+Cl2→2HCl浓差电池：物质从高浓度向低浓度迁移产生的电动势浓度变化：压差或浓差6.浓差电池A.电极浓差电池Pt│H2(p1)│HCl(a)│H2(p2)│Pt(p1>p2)阳极：阴极：Pt│H2(p)│HCl(a1)‖HCl(a2)│H2(p)│Pt(a1

4、极：阴极：①电解质溶液的离子平均活度系数的测定Pt│H2(p)│HCl(m)│AgCl(s)│Ag7.电动势测定的应用测定查手册已知求得②求难溶盐的标准溶度积设计电池：③pH值的测定Ag│AgCl(s)│缓冲液│被测溶液(pH=x)│甘汞电极玻璃电极玻璃电极参比电极1.电解现象及分解电压五、不可逆电极过程-电解测定分解电压的装置测定分解电压的电流－电压曲线定义：使电解质继续不断地进行分解时所需的最小外加电压，称为该电解质的实际分解电压，E分解。理论分解电压E理论：电解产物吸附在电极表面上，与溶液中相应的离子构成原电池,与该电池电动势的数值相等、符号相反的外加电压，称为该电解质的理论分

5、解电压，E理论（如何计算？？）。2.极化作用(1)极化与极化曲线当电化学系统中有电流通过时，两个电极上的实际电极电势E{电极}偏离其平衡电极电势Ee{电极}的现象叫做电极的极化。实际电极电势E{电极}偏离平衡电极电势Ee{电极}的趋势可由实验测定的极化曲线来显示，如下图所示。极化曲线(J~E)E(平)aE(电极)J0阳极E(平)c三电极法测极化曲线J0阴极E(电极)从图中可看出：实际电极电势E{电极}偏离平衡电极电势Ee{电极}的程度随电流密度的增大而增大，但阴阳两极极化规律不同：极化使得阳极电极电势升高：E{电极}a>Ee{电极}a极化使得阴极电极电势下降：E{电极}c

6、偏离程度可用超电势表征。(2)超电势定义η(阳),η(阴),—分别为阳极超电势和阴极超电势。超电势定义通式：=

7、E{电极}-Ee{电极}

8、>0(阳)=E(阳)-E(阳,平)>0(阴)=E(阴,平)-E(阴)>0Ee{电极}cEe{电极}aE{电极}{a}c(a)电解池的极化曲线jE{电极}E{电极}eEe{电极}aEe{电极}cj(b)化学电源的极化曲线{c}aE{电极}E{电极}E{电极}e(3)电解池与原电池极化的差别A.浓差极化例：Ag++e-Agv扩慢，v反应快阴Ag++e-AgAg+cAg+

9、极极化使阳极电势升高(4)电极极化产生的原因离子扩散速度慢浓差极化反应速度慢电化学极化极化产生的原因B.电化学极化例：2H++e-H2反应慢，阴极积累电子e2H++2e-H2电化学极化使阴极电势降低；使阳极电势升高。两种极化结果均使阴极电势降低阳极电势升高电解时：阳极：极化电势低的物质优先被氧化；阴极：极化电势高的物质优先被还原。例：电解a=1的ZnSO4水溶液，在阴极上Zn2+和H+哪