电化学基础知识课件.ppt

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1、第二章电化学基础知识2.1电化学体系的基本结构单元1、电化学电池的结构电化学电池(eletrochemicalcell)，它是由一对电极、电解质和外电路三部分组成。电化学装置需要满足：至少包括一对分区进行(成对存在)的电极反应。在电解质溶液中，不同电荷的离子作不同方向的定向迁移。在外线路中，电子由阳极往阴极的定向移动。电化学电池电化学装置(ElectrochemicalDevice)原电池(PrimaryCell)体系自发地将本身的化学能变为电能(G<0)电解池(ElectrolyticCell)利用电功推动体系进行化学反应(包括G>0)2.2电极(Electrode)电极材料/电解质Z

2、n

3、Zn2+,SO42-,Pt

4、H2,H+Fe

5、Fe3O4

6、Fe2O3

7、水溶液作用传递电荷氧化或还原反应的地点“半电池”1.相关概念电极(electrode)：在电化学电池中赖以进行电极反应和传导电流从而构成回路的部分。电极（电化学）反应Electrode(Electrochemical）Reaction氧化还原氧化数电子的转移——氧化还原（复习）电极的名称和过程电极阳极Anode阴极Cathode反应电解池原电池驱向离子氧化正极、电势高负极、电势低阴离子Anion还原负极、电势低正极、电势高阳离子Cation2.电极电位1）电极电位的产生电极的电极电位：在金属与溶液的两相界面上，由于带电质

8、点的迁移形成了双电层，其电位差即为电极的电极电位。标准电极电位的定义：298K，氧化态和还原态的活度为1mol·L-1时测得的电池电动势（电位），称之为标准电极电位。电极电极双电层双电层标准电极电位：半电池：电极电位：半电池：电极电位：原因：电极电位的绝对值至今仍无法测量，但可以测得相对值的大小。界面电势差在金属与溶液的界面上，由于正、负离子静电吸引和热运动两种效应的结果，溶液中的反离子只有一部分紧密地排在固体表面附近，相距约一、二个离子厚度称为紧密层；另一部分离子按一定的浓度梯度扩散到本体溶液中，称为扩散层。紧密层和扩散层构成了双电层。金属表面与溶液本体之间的电势差即为界面电势差。电极电位

9、的测量单一电极的绝对电位是无法测量的。实际测量是用一支指示电极和另一枝电位恒定的参比电极插入待测试液中组成工作电池，并测量其电动势。2）标准电极电位电极反应：2H++2e→H2Pt

10、H2(101325Pa),H+(α=1)标准氢电极（standardhydrogenelectrode,SHE）即，当H2气的压力为101325Pa时，H+离子的活度为1mol/L时，该电极称标准氢电极，规定其电位在所有温度下都为零。电极表示式为：被测电极的电极电位：以标准氢电极为负极，被测电极为正极组成电池，所测电池的电动势即为被测电极的电极电位。电极的标准电极电位：每个电极都存在某种物质的氧化态和还原态，当其

11、活度均为1时，此时的电极电位称为该电极的标准电极电位。电极电位的测量（-）（+）阳极，氧化阴极，还原以标准氢电极为阳极，待测电极为阴极，因为为零，所测电动势即为待测电极的氢标还原电极电势。为何电极电势有正、有负？E(Ox

12、Red)>0E(Ox

13、Red)<0标准氢电极

14、

15、给定电极E(Ox

16、Red)=0（非自发电池）（自发电池）E增大3）、能斯特(Nernst)方程——影响电极电位的因素若某一电极的电极电位为：Ox+neRed则其电极电位为能斯特(Nernst)方程为平衡电位为标准电极电位n为电极反应转移的电子数F为法拉第常数(96487C·mol-1)R摩尔气体常数(8.314J·mol-1·

17、K-1)；T为绝对温度氧化态活度还原态的活度能斯特(Nernst)方程在298K时，将上述数值代入方程，可得：若还原态为金属固体，其活度为a(M)=1，则：在25℃时，有：因此：只要测定就可算出Mn+；反之亦然例如（1）Zn2++2e→Zn（2）Hg2Cl2+2e→2Hg+2Cl-（3）MnO4-+8H++5e→Mn2++4H2O（4） O2+2H2O+4e→4OH-设电池为：-)M︱Mn+‖参比电极（+则电池的电动势为：，在一定温度下是常数，可在手册查得若参比电极为负极，则K项后为“+”电位分析法的依据电池的电动势3电极类型1）、根据电极上是否发生电化学反应分类⑴基于电子交换反应的电极⑵离

18、子选择性电极⑴基于电子交换反应的电极第一类电极②第二类电极③第三类电极④第零类电极①第一类电极金属（广义而言亦可非金属）与其离子的溶液处于平衡状态所组成的电极。例如Ag+

19、Ag电极电极反应为：Ag++e→Ag其电极电位决定于金属离子的活度，符合Nernst方程：第一类电极及其反应Na+(a+)

20、Na(Hg)(a)Na+(a+)+nHg+e-→Na(Hg)n(a)电极电极反应Mz+(a+)

21、M(s)Mz+(a+