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1、第四章 氧化还原反应一一. 氧化还原反应的基本概念氧化还原反应的基本概念二二. .原电池和原电池的表示方法原电池和原电池的表示方法三三. 电极电势和标准电极电势电极电势和标准电极电势四四. .电池电动势与吉布斯自由能、热力学平电池电动势与吉布斯自由能、热力学平 衡常数的关系衡常数的关系五五. 影响电池电动势的因素影响电池电动势的因素六六. 电极电势的应用电极电势的应用七七. 电化学应用电化学应用一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基
2、本概念化合价化合价化合价化合价还原剂还原剂还原剂还原剂氧化还原电对氧化还原电对氧化还原电对氧化还原电对歧化反应歧化反应歧化反应歧化反应氧化还原半反应式氧化还原半反应式氧化还原半反应式氧化还原半反应式氧化数氧化数氧化数氧化数氧化态氧化态氧化态氧化态氧化剂氧化剂氧化剂氧化剂一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念化合价化合价化合价化合价氧化数氧化数氧化数氧化数氧化态氧化态氧化态氧化态元素元素元素元素最高化合价最高化合价最高化合价最高化合价等于其所在族数，与分子、离子等于其所在族数，与分子、离子等于其所在族数，与分子、离子等于其所在族数
3、，与分子、离子的微观结构相关；的微观结构相关；的微观结构相关；的微观结构相关；从物质的分子式或化学式出发，计算得到的化合从物质的分子式或化学式出发，计算得到的化合从物质的分子式或化学式出发，计算得到的化合从物质的分子式或化学式出发，计算得到的化合价被定义为氧化数，或称表观化合价；价被定义为氧化数，或称表观化合价；价被定义为氧化数，或称表观化合价；价被定义为氧化数，或称表观化合价；以氧化数为基础的概念，某元素具有多种氧化态以氧化数为基础的概念，某元素具有多种氧化态以氧化数为基础的概念，某元素具有多种氧化态以氧化数为基础的概念，某元素具有多种氧化态是指以不同氧化数存在的形式；是指以不同氧化数存在的
4、形式；是指以不同氧化数存在的形式；是指以不同氧化数存在的形式；HClO4 HClO3 HClO2 HClO Cl2 Cl +7 +7 +5+5 +3+3 +1 0+1 0 -1-1CrO5+6 -2 +6 -2 +2+2 +6 -2 +6 -2 +2.5+2.5+6 +6 +5+5S2O32-S4O6 2-一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念CrO(OCrO(O2 2) )2 2S4O62-氧化数氧化数氧化数氧化数一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还
5、原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念氧化剂氧化剂氧化剂氧化剂还原剂还原剂还原剂还原剂氧化数降低，得电子，发生的是还原反应；氧化数降低，得电子，发生的是还原反应；氧化数降低，得电子，发生的是还原反应；氧化数降低，得电子，发生的是还原反应；氧化数升高，失电子，发生的是氧化反应；氧化数升高，失电子，发生的是氧化反应；氧化数升高，失电子，发生的是氧化反应；氧化数升高，失电子，发生的是氧化反应；一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念氧化还原电对氧化还原电对氧化还原电对氧化还原电对氧
6、化剂与其还原产物或还原剂与其氧化氧化剂与其还原产物或还原剂与其氧化氧化剂与其还原产物或还原剂与其氧化氧化剂与其还原产物或还原剂与其氧化产物，两个共轭的氧化还原体系；产物，两个共轭的氧化还原体系；产物，两个共轭的氧化还原体系；产物，两个共轭的氧化还原体系；氧化型氧化型氧化型氧化型/ /还原型还原型还原型还原型一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念氧化还原半反应式氧化还原半反应式氧化还原半反应式氧化还原半反应式还原半反应式还原半反应式还原半反应式还原半反应式氧化半反应式氧化半反应式氧化半反应式氧化半反应式还原半反应式还原半反应式还原
7、半反应式还原半反应式一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念歧化反应歧化反应歧化反应歧化反应一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念一、氧化还原反应的基本概念歧化反应歧化反应歧化反应歧化反应二二. . 原电池和原电池的表示方法原电池和原电池的表示方法正极正极负极负极通过氧化还原反应产生电流，使化学能转变为电能的装置叫做原电池。通过氧化还原反应产生电流，使化学能转变为电能的装置叫做原电池。通过氧化还原反应产生电流，使化学能转变为电能的装置叫做原电池。通过氧化还原反应产生电流，使化学能转变为电能的
8、装置叫做原电池。e e二二. . 原电池和原电池的表示方法原电池和原电池的表示方法二二. . 原电池和原电池的表示方法原电池和原电池的表示方法原电池的表示方法原电池的表示方法原电池的表示方法原电池的表示方法原电池的表示方法原电池的表示方法原电池的表示方法原电池的表示方法二二. . 原电池和原电池的表示方法原电池和原电池的表示方法三三. . 电极电势和标准电极电势电极电势和标准电极电势1. 1. 标准氢电极和标准电极电势标准氢电极和标准电极电势标准氢电极和标准电极电势标准氢电极和标准电极电势2. 2. 电极的类型电极的类型电极的类型电极的类型1. 1. 标准氢电极和标准电极电势标准氢电极和标准电
9、极电势1. 1. 标准氢电极和标准电极电势标准氢电极和标准电极电势 标准氢电极标准氢电极标准氢电极标准氢电极气体离子电极气体离子电极气体离子电极气体离子电极1. 1. 标准氢电极和标准电极电势标准氢电极和标准电极电势标准状态：标准状态：标准状态：标准状态： 指定温度指定温度指定温度指定温度 ( ( 一般一般一般一般298K)298K)， 离子浓度离子浓度离子浓度离子浓度1mol1mol L L 1 1 ( (严格应为严格应为严格应为严格应为活度活度活度活度) ) ， 气压气压气压气压100 kPa100 kPa 标准电极电势标准电极电势标准电极电势标准电极电势 ，标准电池电动势，标准电池电动势
10、，标准电池电动势，标准电池电动势1. 1. 标准氢电极和标准电极电势标准氢电极和标准电极电势 标准电极电势表标准电极电势表标准电极电势表标准电极电势表 1. 1. 标准氢电极和标准电极电势标准氢电极和标准电极电势 标准电极电势表标准电极电势表标准电极电势表标准电极电势表 E E 1. 1. 标准氢电极和标准电极电势标准氢电极和标准电极电势 标准电极电势表标准电极电势表标准电极电势表标准电极电势表 2. 2. 电极的类型电极的类型 金属金属离子电极金属金属离子电极金属金属离子电极金属金属离子电极 气体气体气体气体- - - -离子电极离子电极离子电极离子电极2. 2. 电极的类型电极的类型 金属
11、金属金属金属- - - -金属难溶盐或氧化物金属难溶盐或氧化物金属难溶盐或氧化物金属难溶盐或氧化物- - - -阴离子电极阴离子电极阴离子电极阴离子电极甘汞电极被称为二级标准电极甘汞电极被称为二级标准电极甘汞电极被称为二级标准电极甘汞电极被称为二级标准电极比标准氢电极制备简单，使用比标准氢电极制备简单，使用比标准氢电极制备简单，使用比标准氢电极制备简单，使用方便，性能稳定，可代替标准方便，性能稳定，可代替标准方便，性能稳定，可代替标准方便，性能稳定，可代替标准氢电极做参比电极，它的氢电极做参比电极，它的氢电极做参比电极，它的氢电极做参比电极，它的E E = 0.2412 V= 0.2412 V
12、。Ag-AgCl(s)ClAg-AgCl(s)Cl - -氯化银电极氯化银电极氯化银电极氯化银电极2. 2. 电极的类型电极的类型 氧化还原电极氧化还原电极氧化还原电极氧化还原电极2. 2. 电极的类型电极的类型四. 电池电动势电池电动势与吉布斯自由能、与吉布斯自由能、热热力学平衡力学平衡常数的关系常数的关系1. 电池电动势与吉布斯自由能的关系电池电动势与吉布斯自由能的关系2. 原电池的热力学平衡常数原电池的热力学平衡常数1. 1. 电池电动势与吉布斯自由能的电池电动势与吉布斯自由能的电池电动势与吉布斯自由能的电池电动势与吉布斯自由能的关系关系关系关系电池反应中，原电池做的最大功等于化学反应自
13、由能降低：电池反应中，原电池做的最大功等于化学反应自由能降低：电池反应中，原电池做的最大功等于化学反应自由能降低：电池反应中，原电池做的最大功等于化学反应自由能降低： r rG G = = WWmaxmaxWWmax max = = E E池池池池 QQ1 mol1 mol1 mol1 mol电子的电量电子的电量电子的电量电子的电量= = = = 96485 C96485 C96485 C96485 C ( ( ( (库仑库仑库仑库仑)=)=)=)=1 1 1 1F F F F ( ( ( (法拉第法拉第法拉第法拉第) ) ) )，如果反应中有，如果反应中有，如果反应中有，如果反应中有n n
14、n n mol mol mol mol 电子转电子转电子转电子转移，则电量移，则电量移，则电量移，则电量Q Q Q Q 为为为为：QQ = = n n F F而电池的功等于电池的电动势而电池的功等于电池的电动势而电池的功等于电池的电动势而电池的功等于电池的电动势E E池池池池 与电量与电量与电量与电量Q Q 的乘积的乘积的乘积的乘积 ：则有下式：则有下式：则有下式：则有下式： r rGGmm = = n Fn F E E池池池池（4 1）E E池池池池 = = E E正极正极正极正极 E E负极负极负极负极如果电池反应中所有物质都处于标准状态，则有下式：如果电池反应中所有物质都处于标准状态，则
15、有下式：如果电池反应中所有物质都处于标准状态，则有下式：如果电池反应中所有物质都处于标准状态，则有下式： r rGGmm = = n Fn F E E池池池池 （4 2）E E池池池池 为电池的标准电动势为电池的标准电动势为电池的标准电动势为电池的标准电动势 V V( (伏特伏特伏特伏特) )； 这个式子把这个式子把这个式子把这个式子把热力学和电化学热力学和电化学热力学和电化学热力学和电化学的关系联系起来了，式中：的关系联系起来了，式中：的关系联系起来了，式中：的关系联系起来了，式中： r rGGmm 为电池反应的标准自由能变化；为电池反应的标准自由能变化；为电池反应的标准自由能变化；为电池反
16、应的标准自由能变化；n n 为电池氧化还原反应方程式中得失的电子数；为电池氧化还原反应方程式中得失的电子数；为电池氧化还原反应方程式中得失的电子数；为电池氧化还原反应方程式中得失的电子数；F F 为法拉第常数为法拉第常数为法拉第常数为法拉第常数= 96485 C= 96485 C molmol 1 1 ； E E池池池池 = = E E正极正极正极正极 E E负极负极负极负极 库仑库仑库仑库仑C C与伏特与伏特与伏特与伏特V V的乘积的乘积的乘积的乘积= =焦耳焦耳焦耳焦耳J J , ,1. 1. 电池电动势与吉布斯自由能的电池电动势与吉布斯自由能的电池电动势与吉布斯自由能的电池电动势与吉布斯
17、自由能的关系关系关系关系 例题例题例题例题1 1 E E池池池池查表：查表：查表：查表： E E (Cu(Cu2+2+/Cu)=0.34V/Cu)=0.34V E E (Zn(Zn2+2+/Zn)= /Zn)= 0.763V0.763V E E池池池池 = = E E正极正极正极正极 E E负极负极负极负极 = 0.34 ( = 0.34 ( 0.7630.763)=1.10 V)=1.10 V 将将将将 值代入值代入值代入值代入（102102）公式中公式中公式中公式中 ： E E池池池池 r rGGmm = = n Fn F E E池池池池 = 2964851.10 = 212 (kJ= 2
18、964851.10 = 212 (kJ molmol11) ) 1. 1. 电池电动势与吉布斯自由能的电池电动势与吉布斯自由能的电池电动势与吉布斯自由能的电池电动势与吉布斯自由能的关系关系关系关系 例题例题例题例题2 2E E池池池池 值值。 将将 值代入值代入（102102）公式中公式中： r rGGmm229.7 kJ229.7 kJ molmol11 = 296485 C= 296485 C molmol11 E E池池池池 r rGGmm = = n Fn F E E池池池池 E E池池池池 = 1.35 V= 1.35 V 1. 1. 电池电动势与吉布斯自由能的电池电动势与吉布斯自由
19、能的电池电动势与吉布斯自由能的电池电动势与吉布斯自由能的关系关系关系关系2. 2. 原电池的热力学平衡常数原电池的热力学平衡常数原电池的热力学平衡常数原电池的热力学平衡常数 r rGGmm = = RT RT lnlnK K在化学平衡一章中有公式：在化学平衡一章中有公式：在化学平衡一章中有公式：在化学平衡一章中有公式： r rGGmm = = 2.303 2.303 RT RT lglgK K r rGGmm = = n Fn F E E池池池池 （4 2）两式合并为：两式合并为：两式合并为：两式合并为： 2.303 2.303 RT RT lglgK K = = n Fn F E E池池池池
20、 lgK =2.3032.303 RTRTn Fn F E E池池池池 lgK =0. 059 V0. 059 V n n E E池池池池 （4 3）2. 2. 原电池的热力学平衡常数原电池的热力学平衡常数原电池的热力学平衡常数原电池的热力学平衡常数lgK =0. 059 V0. 059 V n n E E池池池池 （4 3）4 3E2. 2. 原电池的热力学平衡常数原电池的热力学平衡常数原电池的热力学平衡常数原电池的热力学平衡常数例题例题例题例题3 3查表：查表：查表：查表： 正极正极正极正极 E E (H(H+ +/H/H2 2)=0.00 V)=0.00 V 负极负极负极负极 E E (
21、AgI/Ag)= (AgI/Ag)= 0.15 V0.15 VlglgK K = = = = = = 5.085.080. 059 V0. 059 V n n E E池池池池 0. 059 V0. 059 V20 20 ( 0.15)0.15)K K = = 1.2101.2105 5 2. 2. 原电池的热力学平衡常数原电池的热力学平衡常数原电池的热力学平衡常数原电池的热力学平衡常数例题例题例题例题4 4五. 影响电池电动势的因素 电极电势的大小，不但取决于电极的本性，还与电电极电势的大小，不但取决于电极的本性，还与电电极电势的大小，不但取决于电极的本性，还与电电极电势的大小，不但取决于电极
22、的本性，还与电解质溶液中解质溶液中解质溶液中解质溶液中离子的浓度离子的浓度离子的浓度离子的浓度、温度温度温度温度和和和和气体的压力气体的压力气体的压力气体的压力有关。着重有关。着重有关。着重有关。着重讨论将温度固定为室温讨论将温度固定为室温讨论将温度固定为室温讨论将温度固定为室温298K298K、在电极固定的情况下，浓、在电极固定的情况下，浓、在电极固定的情况下，浓、在电极固定的情况下，浓度对电极电势的影响。度对电极电势的影响。度对电极电势的影响。度对电极电势的影响。 1. 1. 能斯特方程能斯特方程能斯特方程能斯特方程 2. 2. 浓度对电极电势值的影响浓度对电极电势值的影响浓度对电极电势值
23、的影响浓度对电极电势值的影响 3. 3. 酸度对电极电势值的影响酸度对电极电势值的影响酸度对电极电势值的影响酸度对电极电势值的影响 4. 4. 沉淀对电极电势值的影响沉淀对电极电势值的影响沉淀对电极电势值的影响沉淀对电极电势值的影响 5. 5. 配合物的生成对电极电势值的影响配合物的生成对电极电势值的影响配合物的生成对电极电势值的影响配合物的生成对电极电势值的影响在化学平衡一章中，有化学反应等温方程式：在化学平衡一章中，有化学反应等温方程式：在化学平衡一章中，有化学反应等温方程式：在化学平衡一章中，有化学反应等温方程式： rGm = rGm + RT lnQQ Q称为化学反应的称为化学反应的称
24、为化学反应的称为化学反应的反应商反应商反应商反应商，亦称活度商，亦称活度商，亦称活度商，亦称活度商Q Q，可表示为：，可表示为：，可表示为：，可表示为： 式中的式中的式中的式中的 A A， B B， D D， E E，表示各物质的活度，在，表示各物质的活度，在，表示各物质的活度，在，表示各物质的活度，在稀溶液稀溶液稀溶液稀溶液中或气体在低压时中或气体在低压时中或气体在低压时中或气体在低压时，活度与物质的平衡浓度很接近，可，活度与物质的平衡浓度很接近，可，活度与物质的平衡浓度很接近，可，活度与物质的平衡浓度很接近，可用平衡浓度代替活度。用平衡浓度代替活度。用平衡浓度代替活度。用平衡浓度代替活度。
25、1. 1. 能斯特方程能斯特方程电池池发生的化学反生的化学反应可用下式表示，可用下式表示，则活度商可表示活度商可表示为：a aA A(aq) + (aq) + b bB B(aq ) (aq ) d dD D(aq) + (aq) + e eE E(aq) (aq) 因此化学反应等温式可表示为：因此化学反应等温式可表示为：因此化学反应等温式可表示为：因此化学反应等温式可表示为： rGm = rGm + RT ln1. 1. 能斯特方程能斯特方程 将将将将（4 1）和和和和（4 2）式的右半部分分别代入上面的式的右半部分分别代入上面的式的右半部分分别代入上面的式的右半部分分别代入上面的化学等温式
26、可得：化学等温式可得：化学等温式可得：化学等温式可得： r rG Gmm = = n Fn F E E池池池池（4 1） r rG Gmm = = n Fn F E E池池池池 （4 2）因此化学反应等温式可表示为：因此化学反应等温式可表示为：因此化学反应等温式可表示为：因此化学反应等温式可表示为： rGm = rGm + RT ln1. 1. 能斯特方程能斯特方程1. 1. 能斯特方程能斯特方程能斯特能斯特能斯特能斯特W. H. NernstW. H. NernstE池池池池 = E池池池池 ln（4 4）这个方程叫做这个方程叫做这个方程叫做这个方程叫做能斯特方程能斯特方程能斯特方程能斯特方
27、程，表示了电池电动势，表示了电池电动势，表示了电池电动势，表示了电池电动势E E池池池池与电解质与电解质与电解质与电解质浓度和温度浓度和温度浓度和温度浓度和温度之间的定量关系式。式中之间的定量关系式。式中之间的定量关系式。式中之间的定量关系式。式中R R、F F 为常数，当指为常数，当指为常数，当指为常数，当指定温度为定温度为定温度为定温度为298K298K时，将自然对数变为以时，将自然对数变为以时，将自然对数变为以时，将自然对数变为以1010为底的对数，则：为底的对数，则：为底的对数，则：为底的对数，则：（4 5）E池池池池 = E池池池池 lg当当当当（4 5）式中式中式中式中各种离子浓度
28、均为各种离子浓度均为各种离子浓度均为各种离子浓度均为1 mol1 mol L L 1 1时时时时，lg 1=0lg 1=0，此，此，此，此时时时时E E池池池池= = E E池池池池。如果电池中有的离子浓度不是。如果电池中有的离子浓度不是。如果电池中有的离子浓度不是。如果电池中有的离子浓度不是1 molL1 molL 1 1时，即时，即时，即时，即不是标准状态时，要计算电池的电动势不是标准状态时，要计算电池的电动势不是标准状态时，要计算电池的电动势不是标准状态时，要计算电池的电动势E E池池池池，就必须使用能，就必须使用能，就必须使用能，就必须使用能斯特方程斯特方程斯特方程斯特方程（4 5）式
29、计算。式计算。式计算。式计算。E池池池池 = E池池池池 lg（4 5）例题例题例题例题5 5：计算下列条件下的：计算下列条件下的：计算下列条件下的：计算下列条件下的Cu-ZnCu-Zn原电池的电动势。原电池的电动势。原电池的电动势。原电池的电动势。Zn(s) + CuZn(s) + Cu2+2+( (c c1 1) Cu(s) + Zn) Cu(s) + Zn2+2+( (c c2 2) )c c1 1=0.020 molL=0.020 molL 1 1，c c2 2=0.40 molL=0.40 molL 1 1， E E池池池池 = = 1.10V1.10V 1. 1. 能斯特方程能斯特
30、方程E E池池池池 = = E E池池池池 lglg例题例题例题例题5 5：计算下列条件下的：计算下列条件下的：计算下列条件下的：计算下列条件下的Cu-ZnCu-Zn原电池的电动势。原电池的电动势。原电池的电动势。原电池的电动势。Zn(s) + CuZn(s) + Cu2+2+( (c c1 1) Cu(s) + Zn) Cu(s) + Zn2+2+( (c c2 2) )E E池池池池 = = 1.10V1.10V lglg= = 1.10V1.10V 0.0295V1.30 0.0295V1.30= = 1.06V1.06V解：解：解：解：c c1 1=0.020 molL=0.020 m
31、olL 1 1，c c2 2=0.40 molL=0.40 molL 1 1， E E池池池池 = = 1.10V1.10V 1. 1. 能斯特方程能斯特方程例题例题例题例题6 6：计算下列电池反应的电动势。：计算下列电池反应的电动势。：计算下列电池反应的电动势。：计算下列电池反应的电动势。c c1 1=1.20 molL=1.20 molL 1 1，c c2 2=0.500 molL=0.500 molL 1 1，p p1 1=150 kPa=150 kPaCd(s) + HCd(s) + H+ +( (c c1 1) Cd) Cd2+2+( (c c2 2) + H) + H2 2( (g
32、 g, , p p1 1) ) 解：查电极电势表解：查电极电势表解：查电极电势表解：查电极电势表HH+ +/ / / /HH2 2 的的的的E E=0.00 V=0.00 V，氧化数降低的做氧化数降低的做氧化数降低的做氧化数降低的做正极正极正极正极；CdCd2+2+/ / / /CdCd 的的的的E E= = 0.403 V0.403 V，氧化数升高的做氧化数升高的做氧化数升高的做氧化数升高的做负极负极负极负极；E E池池池池 = = E E正极正极正极正极 E E负极负极负极负极 = 0.00V (= 0.00V ( 0.403V)= 0.403V0.403V)= 0.403V先求出电池的标
33、准电动势：先求出电池的标准电动势：先求出电池的标准电动势：先求出电池的标准电动势：E E池池池池 1. 1. 能斯特方程能斯特方程再计算电池的电动势再计算电池的电动势再计算电池的电动势再计算电池的电动势E E池池池池。E E池池池池 = = E E池池池池 lglgE E池池池池 =0.403V0.059V=0.403V0.059V lglg =0.403V + 0.00836V =0.403V + 0.00836V =0.411V =0.411V1. 1. 能斯特方程能斯特方程（4545）式是电动势的能斯特方程，同样也可由此得到电极式是电动势的能斯特方程，同样也可由此得到电极式是电动势的能斯
34、特方程，同样也可由此得到电极式是电动势的能斯特方程，同样也可由此得到电极电势的能斯特方程。电势的能斯特方程。电势的能斯特方程。电势的能斯特方程。把下述电池反应分成两个电对的半反把下述电池反应分成两个电对的半反把下述电池反应分成两个电对的半反把下述电池反应分成两个电对的半反应：应：应：应：（4 5）E池池池池 = E池池池池 lga aA A(aq) + (aq) + b bB B(aq ) (aq ) d dD D(aq) + (aq) + e eE E(aq) (aq) 正极正极正极正极E E正正正正：A A/ /D D，a aA A(aq)(aq) d dD D(aq)(aq)，A:A:氧
35、化型，氧化型，氧化型，氧化型，D:D:还原型还原型还原型还原型负极负极负极负极E E负负负负：E E/ /B B，b bB B(aq)(aq) e eE E(aq)(aq)， E E: :氧化型，氧化型，氧化型，氧化型， B B: :还原型还原型还原型还原型 E E池池池池 = = E E正极正极正极正极 E E负极负极负极负极 1. 1. 能斯特方程能斯特方程将将将将（4545）式改写为如下形式：式改写为如下形式：式改写为如下形式：式改写为如下形式：（4 5）E池池池池 = E池池池池 lgE正极正极正极正极E负极负极负极负极= E正极正极正极正极 E负极负极负极负极 lg 将正极和负极的数
36、据分别归纳为如下形式：将正极和负极的数据分别归纳为如下形式：将正极和负极的数据分别归纳为如下形式：将正极和负极的数据分别归纳为如下形式：E E正极正极正极正极 E E负极负极负极负极= =( (E E正极正极正极正极+ + lglg ) ) ( (E E负极负极负极负极+ + lglg ) ) 1. 1. 能斯特方程能斯特方程将上式正极、负极数据分别对应为如下形式：将上式正极、负极数据分别对应为如下形式：将上式正极、负极数据分别对应为如下形式：将上式正极、负极数据分别对应为如下形式：（4 6）E= E + lg推广到一般关系式为：推广到一般关系式为：推广到一般关系式为：推广到一般关系式为：E
37、E正极正极正极正极= = E E正极正极正极正极+ + lglg, , E E负极负极负极负极= =E E负极负极负极负极+ + lg lg E E正极正极正极正极 E E负极负极负极负极= =( (E E正极正极正极正极+ + lglg ) ) ( (E E负极负极负极负极+ + lglg ) ) 1. 1. 能斯特方程能斯特方程（10 6）式是式是式是式是电极电势的能斯特方程电极电势的能斯特方程电极电势的能斯特方程电极电势的能斯特方程，式中：，式中：，式中：，式中：E E为指定浓度（非标准状态浓度）下电对的电极电势；为指定浓度（非标准状态浓度）下电对的电极电势；为指定浓度（非标准状态浓度）
38、下电对的电极电势；为指定浓度（非标准状态浓度）下电对的电极电势；E E为标准状态下电对的电极电势值；为标准状态下电对的电极电势值；为标准状态下电对的电极电势值；为标准状态下电对的电极电势值；n n 为电极反应中得失的电子数目；为电极反应中得失的电子数目；为电极反应中得失的电子数目；为电极反应中得失的电子数目； 表示参与电极反应的所有氧化型和还原型物质的表示参与电极反应的所有氧化型和还原型物质的表示参与电极反应的所有氧化型和还原型物质的表示参与电极反应的所有氧化型和还原型物质的活度活度活度活度的比的比的比的比值，活度的方次应该等于该物质在电极反应式中的化学计量数；值，活度的方次应该等于该物质在电
39、极反应式中的化学计量数；值，活度的方次应该等于该物质在电极反应式中的化学计量数；值，活度的方次应该等于该物质在电极反应式中的化学计量数；在稀在稀在稀在稀溶液中或压力较低的气体时，活度可用平衡浓度代替，溶液中或压力较低的气体时，活度可用平衡浓度代替，溶液中或压力较低的气体时，活度可用平衡浓度代替，溶液中或压力较低的气体时，活度可用平衡浓度代替，若是气体，气若是气体，气若是气体，气若是气体，气体分压需要除以标准压力体分压需要除以标准压力体分压需要除以标准压力体分压需要除以标准压力 p p/ / / /p p，固体或纯液体的活度为，固体或纯液体的活度为，固体或纯液体的活度为，固体或纯液体的活度为1
40、1。（4 6）E= E + lg1. 1. 能斯特方程能斯特方程（4 6）式使用方法举例：式使用方法举例：式使用方法举例：式使用方法举例：MnOMnO4 4 + + 8 8HH+ + + 5e + 5e MnMn2+ 2+ + 4+ 4HH2 2O,O, E E =1.51 V=1.51 VE= 1.51V + lg（4 6）E= E + lg1. 1. 能斯特方程能斯特方程（4 6）式使用方法举例：式使用方法举例：式使用方法举例：式使用方法举例：OO2 2(g)(g) + + 4 4HH+ + + 4e + 4e 2 2HH2 2O,O, E E =1.229 V=1.229 VE= 1.2
41、29V + lg2H2H+ + + 2e + 2e H H2 2(g) ,(g) , E E =0.00 V=0.00 VE= 0.00V + lg1. 1. 能斯特方程能斯特方程2. 2. 浓度对电极电势值的影响浓度对电极电势值的影响E = 0.771 VE E = = E E + lg+ lg0.0590.0591 1FeFe3+3+ FeFe2+2+ 如果改变如果改变如果改变如果改变FeFe3+3+ / / / /FeFe2+2+ 的比值，的比值，的比值，的比值，E E 值也随之变化，计算结值也随之变化，计算结值也随之变化，计算结值也随之变化，计算结果列于下表中：果列于下表中：果列于下表
42、中：果列于下表中：E EE E增大氧化型或减小还原型物质的浓度，增大氧化型或减小还原型物质的浓度，增大氧化型或减小还原型物质的浓度，增大氧化型或减小还原型物质的浓度，E E 值将升高；值将升高；值将升高；值将升高；减小氧化型或增大还原型物质的浓度，减小氧化型或增大还原型物质的浓度，减小氧化型或增大还原型物质的浓度，减小氧化型或增大还原型物质的浓度， E E 值将降低；值将降低；值将降低；值将降低；3. 3. 酸度对电极电势值的影响酸度对电极电势值的影响E = 1.33 VE E = = E E + lg = + lg = E E + lgH+ lgH+ + 14140.0590.0596 6C
43、rCr2 2OO7 72 2 HH+ + 1414CrCr3+3+ 2 20.0590.0596 6令令 ， E EE E3. 3. 酸度对电极电势值的影响酸度对电极电势值的影响例题例题例题例题7 7E E =0E E=?=?K Ka a(HAc)=1.8(HAc)=1.8101055，由于由于由于由于( (c c酸酸酸酸/ / / /K Ka a) )400400，可以用最简式可以用最简式可以用最简式可以用最简式近似计算近似计算近似计算近似计算：E E = = E E + lg = 0+ lg = 0 + lg1.34+ lg1.34101033 2 2 = = 0.17 V 0.17 V0
44、.0590.0592 2HH+ + 2 2p p(H(H2 2) )/ / / / p p0.0590.0592 24. 4. 沉淀对电极电势值的影响沉淀对电极电势值的影响E E =0.799 VE E = = E E + lg = 0.799+ lg = 0.799 + 0.059+ 0.059 lg1.6lg1.610101010 = = 0.221 V0.221 V0.0590.0591 1AgAg+ + AgAg电对中电对中电对中电对中AgAg为固体，其浓度为固体，其浓度为固体，其浓度为固体，其浓度Ag=1Ag=14. 4. 沉淀对电极电势值的影响沉淀对电极电势值的影响E E =0.7
45、99 VE E =0.221 VE E / /VE E ,4. 4. 沉淀对电极电势值的影响沉淀对电极电势值的影响若若若若 氧化型氧化型氧化型氧化型 物质生成沉淀，物质生成沉淀，物质生成沉淀，物质生成沉淀， E E 值将变小；值将变小；值将变小；值将变小；若若若若 还原型还原型还原型还原型 物质生成沉淀，物质生成沉淀，物质生成沉淀，物质生成沉淀， E E 值将变大；值将变大；值将变大；值将变大；上表中若上表中若上表中若上表中若 氧化型氧化型氧化型氧化型 物质物质物质物质AgAg+ +生成了相同类型的沉淀，沉生成了相同类型的沉淀，沉生成了相同类型的沉淀，沉生成了相同类型的沉淀，沉淀的淀的淀的淀的
46、K Ksp sp 越小，越小，越小，越小，AgAg+ + 的平衡浓度也越小，的平衡浓度也越小，的平衡浓度也越小，的平衡浓度也越小，E E 值也将变得值也将变得值也将变得值也将变得越小，越小，越小，越小，AgAg+ + 的氧化能力降低了，的氧化能力降低了，的氧化能力降低了，的氧化能力降低了，AgAg+ +被稳定了；被稳定了；被稳定了；被稳定了；5. 5. 配合物的生成对电极电势值的影响配合物的生成对电极电势值的影响由于某物质的加入，使得溶液中电对的物质浓由于某物质的加入，使得溶液中电对的物质浓由于某物质的加入，使得溶液中电对的物质浓由于某物质的加入，使得溶液中电对的物质浓度因生成配位化合物而发生
47、变化，度因生成配位化合物而发生变化，度因生成配位化合物而发生变化，度因生成配位化合物而发生变化，E E 值也会发值也会发值也会发值也会发生变化。生变化。生变化。生变化。若若若若 氧化型氧化型氧化型氧化型 物质生成配合物，物质生成配合物，物质生成配合物，物质生成配合物， E E 值将变小；值将变小；值将变小；值将变小；若若若若 还原型还原型还原型还原型 物质生成配合物，物质生成配合物，物质生成配合物，物质生成配合物， E E 值将变大；值将变大；值将变大；值将变大； E E = = E E,E E = = E E + lgM+ lgMn n+ + 0.0590.059n n根据能斯特方程根据能斯
48、特方程根据能斯特方程根据能斯特方程5. 5. 配合物的生成对电极电势值的影响配合物的生成对电极电势值的影响 E E = = E E + lgM+ lgMn n+ + 0.0590.059n n发生配合反应后，发生配合反应后，发生配合反应后，发生配合反应后，MMn n+ + 1 mol1 mol L L 1 1，使得，使得，使得，使得这一项就会变为负值，因此使这一项就会变为负值，因此使这一项就会变为负值，因此使这一项就会变为负值，因此使E E 值减小。值减小。值减小。值减小。lgMlgMn n+ + 0.0590.059n n配合物的配合物的配合物的配合物的K Kf f 值越大，值越大，值越大，
49、值越大，MMn n+ + 的浓度降低的就越多，的浓度降低的就越多，的浓度降低的就越多，的浓度降低的就越多， E E值也就越值也就越值也就越值也就越小。也就是说小。也就是说小。也就是说小。也就是说 MMn n+ + 的氧化性变弱了。的氧化性变弱了。的氧化性变弱了。的氧化性变弱了。氧化型的金属离子氧化型的金属离子氧化型的金属离子氧化型的金属离子MMn n+ + ，由于生成了配合物，它的氧化能力降，由于生成了配合物，它的氧化能力降，由于生成了配合物，它的氧化能力降，由于生成了配合物，它的氧化能力降低了，或者说配合物的生成对它起了稳定作用。低了，或者说配合物的生成对它起了稳定作用。低了，或者说配合物的
50、生成对它起了稳定作用。低了，或者说配合物的生成对它起了稳定作用。根据能斯特方程根据能斯特方程根据能斯特方程根据能斯特方程5. 5. 配合物的生成对电极电势值的影响配合物的生成对电极电势值的影响 配合物的配合物的配合物的配合物的K Kf f 值越大，解离程度就越小，即溶液中游离的金属离值越大，解离程度就越小，即溶液中游离的金属离值越大，解离程度就越小，即溶液中游离的金属离值越大，解离程度就越小，即溶液中游离的金属离子子子子MMn n+ + 浓度就越低，浓度就越低，浓度就越低，浓度就越低， E E 值也就越小。值也就越小。值也就越小。值也就越小。5. 5. 配合物的生成对电极电势值的影响配合物的生
51、成对电极电势值的影响 根据能斯特方程，可以计算出当根据能斯特方程，可以计算出当根据能斯特方程，可以计算出当根据能斯特方程，可以计算出当CuCu2+2+生成上述各种配合生成上述各种配合生成上述各种配合生成上述各种配合物后，其电极电势值的变化情况。物后，其电极电势值的变化情况。物后，其电极电势值的变化情况。物后，其电极电势值的变化情况。已知已知已知已知 E E (Cu(Cu+ +/Cu)=0.521 V/Cu)=0.521 VE E = = E E + lgCu+ lgCu+ + = 0.521 + lg = 0.521 + lg0.0590.059n n0.0590.0591 11 1K Kf
52、fE E K Kf f 减减减减小小小小增增增增大大大大减减减减小小小小E E K Kf f Cu Cu+ + 5. 5. 配合物的生成对电极电势值的影响配合物的生成对电极电势值的影响 随着配合物随着配合物随着配合物随着配合物CuXCuX2 2 的生成常数的生成常数的生成常数的生成常数 K Kf f 值的增大，溶值的增大，溶值的增大，溶值的增大，溶液中解离出自由的液中解离出自由的液中解离出自由的液中解离出自由的CuCu+ + 浓度在减小，根据能斯特方程浓度在减小，根据能斯特方程浓度在减小，根据能斯特方程浓度在减小，根据能斯特方程计算出的计算出的计算出的计算出的E E 值也在减小。该值对电对值也
53、在减小。该值对电对值也在减小。该值对电对值也在减小。该值对电对(Cu(Cu+ +/Cu)/Cu)来说是非来说是非来说是非来说是非标态的，但却是新电对标态的，但却是新电对标态的，但却是新电对标态的，但却是新电对 (CuX(CuX2 2 /Cu)/Cu) 的的的的E E 值。值。值。值。 表明表明表明表明CuCu+ +的氧化能力在变弱，还原能力在增强。或的氧化能力在变弱，还原能力在增强。或的氧化能力在变弱，还原能力在增强。或的氧化能力在变弱，还原能力在增强。或者说，金属者说，金属者说，金属者说，金属CuCu在有过量的在有过量的在有过量的在有过量的X X离子存在下，因生成配合离子存在下，因生成配合离
54、子存在下，因生成配合离子存在下，因生成配合物物物物CuXCuX2 2 而容易溶解了。而容易溶解了。而容易溶解了。而容易溶解了。5. 5. 配合物的生成对电极电势值的影响配合物的生成对电极电势值的影响例题例题例题例题 8 8：E E (Ag(Ag+ +/Ag)=0.8 V,/Ag)=0.8 V,E E = = E E + lgM+ lgMn n+ + 0.0590.059n n然后根据能斯特方程然后根据能斯特方程然后根据能斯特方程然后根据能斯特方程5. 5. 配合物的生成对电极电势值的影响配合物的生成对电极电势值的影响E EE = 0.8 V 降低了。降低了。5. 5. 配合物的生成对电极电势值
55、的影响配合物的生成对电极电势值的影响五. 影响电池电动势的因素小结小结小结小结E公式小结公式小结公式小结公式小结E池池池池 = E池池池池 lgE= E + lg六六. .电极电势的应用电极电势的应用1. 1. 判断氧化判断氧化剂、还原原剂的相的相对强弱及弱及选择氧化剂和还原剂2. 2. 判断氧化判断氧化还原反原反应自自发进行的方向和限度行的方向和限度3. 元素电势图及其应用4. 4. 计算平衡常数算平衡常数5. 利用原电池测定溶液的pH值1. 标准电极电势表的应用教材附录中的酸式和碱式标准电极电势表（教材附录中的酸式和碱式标准电极电势表（教材附录中的酸式和碱式标准电极电势表（教材附录中的酸式
56、和碱式标准电极电势表（P319)P319)P319)P319)(1). 判断氧化判断氧化剂、还原原剂的相的相对强弱弱查表找出各电对的查表找出各电对的查表找出各电对的查表找出各电对的 E E 值值值值: :E E (Cl(Cl2 2/ / / /ClCl) ) =1.36 V=1.36 VE E (Br(Br2 2/ / / /BrBr) ) =1.065 V=1.065 VE E (I (I2 2/ / / /I I) ) =0.54 V=0.54 VE E (Fe(Fe3+3+/ / / /FeFe2+2+) ) =0.771 V=0.771 VE E (MnO(MnO4 4 / / / /
57、MnMn2+2+) ) =1.51 V=1.51 V(2). 选择氧化氧化剂和和还原原剂1. 标准电极电势表的应用 r rG Gmm = = n Fn F E E池池池池 （4 2）在热力学中：在热力学中：在热力学中：在热力学中： r rG Gm m 0 0，反应可自发正向进行；反应可自发正向进行；反应可自发正向进行；反应可自发正向进行；根据根据根据根据（10 2）式，当式，当式，当式，当 r rG Gm m 0 0 时，则时，则时，则时，则E E池池池池 必定必定必定必定0 0。因此在氧化还原反应中，可用因此在氧化还原反应中，可用因此在氧化还原反应中，可用因此在氧化还原反应中，可用E E池池
58、池池 0 0 或或或或0 0 来判断来判断来判断来判断反应进行的方向反应进行的方向反应进行的方向反应进行的方向。如果如果如果如果E E池池池池0 0，反应自发正向进行；，反应自发正向进行；，反应自发正向进行；，反应自发正向进行；如果如果如果如果E E池池池池0 0，反应自发逆向进行；，反应自发逆向进行；，反应自发逆向进行；，反应自发逆向进行；2. 判断氧化还原反应进行的方向和限度例题例题例题例题9 9E = 0.771 VE = 0.337 V由于 E E池池池池 0 ,0 , E E池池池池 = = E E正极正极正极正极 E E负极负极负极负极 = 0.771= 0.771 0.337 =
59、 0.337 = 0.434 V 0.434 V 0 02. 判断氧化还原反应进行的方向和限度例题例题例题例题 1010E = 0.126 VE = 0.136 V E E池池池池 = = E E正极正极正极正极 E E负极负极负极负极 = = 0.126 0.126 ( ( 0.136) =0.136) = 0.010 V 0.010 V 0 02. 判断氧化还原反应进行的方向和限度例题例题例题例题1010E E(Pb(Pb2+2+/ / / /Pb)Pb) = = E E(Pb(Pb2+2+/ / / /Pb)Pb) + lg Pb+ lg Pb2+2+ 0.0590.0592 20.05
60、90.0592 2= = 0.126 0.126 + lg 0.1 = + lg 0.1 = 0.156 V 0.156 V 然后 ：0 0E E池池池池= =E E正极正极正极正极 E E负极负极负极负极= 0.156 = 0.156 ( ( 0.136) = 0.136) = 0.02 V 0.02 V2. 判断氧化还原反应进行的方向和限度lglgK K = =0. 059 V0. 059 V n n E E池池池池 （4 3）从（从（4 3）公式看，电池的电动势）公式看，电池的电动势 值越大，平衡常值越大，平衡常数数K 值也就越大。值也就越大。当当K= 10 5 时，假设时，假设n =1
61、，则可计算出，则可计算出 =0.3V。0.3V是一个直接从电动势的大小来衡量氧化还原反应进是一个直接从电动势的大小来衡量氧化还原反应进行程度的有用数据，因为此时的平衡常数已经很大了。行程度的有用数据，因为此时的平衡常数已经很大了。 E E池池池池 E E池池池池 2. 判断氧化还原反应进行的方向和限度lgK =0. 059 V0. 059 V n n E E池池池池 （4 3） 利用（利用（利用（利用（4 4 3 3）公式可求得氧化还原反应的）公式可求得氧化还原反应的）公式可求得氧化还原反应的）公式可求得氧化还原反应的平衡常数，前面例题平衡常数，前面例题平衡常数，前面例题平衡常数，前面例题3
62、3和例题和例题和例题和例题4 4已有介绍。已有介绍。已有介绍。已有介绍。 也可将非氧化还原反应设计成一个电池反也可将非氧化还原反应设计成一个电池反也可将非氧化还原反应设计成一个电池反也可将非氧化还原反应设计成一个电池反应，利用电极电势而求得沉淀反应的溶度积常应，利用电极电势而求得沉淀反应的溶度积常应，利用电极电势而求得沉淀反应的溶度积常应，利用电极电势而求得沉淀反应的溶度积常数。数。数。数。3. 计算平衡常数可设计一个原电池：可设计一个原电池：可设计一个原电池：可设计一个原电池：PbPb2+ 2+ + SO+ SO4 42 2 PbSO PbSO4 4 如实验测得电池的电动势E E E E池池
63、池池= 0.22V= 0.22V3. 计算平衡常数首先查表得到两个电对的首先查表得到两个电对的首先查表得到两个电对的首先查表得到两个电对的E E ，然后计算电池的，然后计算电池的，然后计算电池的，然后计算电池的E E池池池池： E E(Pb(Pb2+2+/ / / /Pb) = Pb) = 0.126V0.126V， E E(Sn(Sn2+2+/ / / /Sn) = Sn) = 0.136V0.136V E E池池池池 = = E E正极正极正极正极 E E负极负极负极负极 = = 0.136V0.136V ( ( 0.126V) 0.126V) = = 0.01V0.01V E E池池池池
64、 = = E E池池池池 lglg0.22V0.22V = = 0.01V0.01V lglgPbPb2+2+=1.610=1.610 8 8 molmol L L 1 1 K Kspsp(PbSO(PbSO4 4) )=Pb=Pb2+2+SOSO4 42 2 =1.610=1.610 8 81=1.6101=1.610 8 8利用电动势的能斯特方程（利用电动势的能斯特方程（利用电动势的能斯特方程（利用电动势的能斯特方程（10 10 5 5）式计算）式计算）式计算）式计算PbPb2+2+离子浓度：离子浓度：离子浓度：离子浓度：3. 计算平衡常数例题例题例题例题1111E= 0.799 VE=
65、0.221 VlglgK K = = = 9.7966 = = = 9.79660. 059 V0. 059 V n n E E池池池池 0. 059 V0. 059 V1 1(0.799 0.221)(0.799 0.221) V VK K = 6.3 = 6.310109 9K Kspsp = 1.6 = 1.610101010K K 3. 计算平衡常数EA 25EB 254 4. . 元素电势图元素电势图及其应用及其应用1 1）求算电对未知的标准电极电势求算电对未知的标准电极电势求算电对未知的标准电极电势求算电对未知的标准电极电势 注：与教材统一，标准电极电势符号注：与教材统一，标准电极
66、电势符号注：与教材统一，标准电极电势符号注：与教材统一，标准电极电势符号 改改用用用用E 表示，以下均做相同修改。表示，以下均做相同修改。表示，以下均做相同修改。表示，以下均做相同修改。4 4. . 元素电势图元素电势图及其应用及其应用1 1）求算电对未知的标准电极电势求算电对未知的标准电极电势求算电对未知的标准电极电势求算电对未知的标准电极电势 （4 7）4 4. . 元素电势图元素电势图及其应用及其应用1 1）求算电对未知的标准电极电势求算电对未知的标准电极电势求算电对未知的标准电极电势求算电对未知的标准电极电势 例题例题例题例题12124 4. . 元素电势图元素电势图及其应用及其应用2
67、 2）判断元素某氧化态能否发生歧化反应判断元素某氧化态能否发生歧化反应判断元素某氧化态能否发生歧化反应判断元素某氧化态能否发生歧化反应 4 4. . 元素电势图元素电势图及其应用及其应用2 2）判断元素某氧化态能否发生歧化反应判断元素某氧化态能否发生歧化反应判断元素某氧化态能否发生歧化反应判断元素某氧化态能否发生歧化反应 注：与教材统一，标准电动势符号注：与教材统一，标准电动势符号注：与教材统一，标准电动势符号注：与教材统一，标准电动势符号E 改改用用用用E 池池 表示，以下均做相同修改。表示，以下均做相同修改。表示，以下均做相同修改。表示，以下均做相同修改。4 4. . 元素电势图元素电势图
68、及其应用及其应用2 2）判断元素某氧化态能否发生歧化反应判断元素某氧化态能否发生歧化反应判断元素某氧化态能否发生歧化反应判断元素某氧化态能否发生歧化反应 4 4. . 元素电势图元素电势图及其应用及其应用5. 利用原电池测定溶液的pH值CuCu2+2+(1molL(1molL 1 1) + H) + H2 2(g,100kPa)Cu(s) +2H(g,100kPa)Cu(s) +2H+ +( (x x molLmolL 1 1) ) 测定出如下铜氢电池的电动势测定出如下铜氢电池的电动势测定出如下铜氢电池的电动势测定出如下铜氢电池的电动势E E池池池池=0.48V=0.48V，其溶，其溶，其溶，
69、其溶液的液的液的液的pHpH值为多少？值为多少？值为多少？值为多少？例题例题例题例题1313：解：解：解：解：正极正极正极正极E E(Cu(Cu2+2+/ / / /Cu)=0.337VCu)=0.337V，负极负极负极负极E E(H(H+ +/ / / /HH2 2)=0.00V)=0.00V E E池池池池 = =E E正极正极正极正极 E E负极负极负极负极=0.337-0.00=0.337 V=0.337-0.00=0.337 V， E E池池池池=0.48V =0.48V E E池池池池 = = E E池池池池 lglg0.480.48 = = 0.3370.337 lglgHH+
70、+ 2 2 lgHlgH+ + = =2.42 = =2.42pH=2.42pH=2.422H2H+ +(1 molL(1 molL 1 1) ) + 2e + 2e H H2 2(g,100kPa)(g,100kPa)，E E =0.00 V=0.00 V E E= = 0.00V0.00V + + lglg 用纯水代替标准氢电极中的酸性水溶液，计算用纯水代替标准氢电极中的酸性水溶液，计算用纯水代替标准氢电极中的酸性水溶液，计算用纯水代替标准氢电极中的酸性水溶液，计算该氢电极的电极电势为多少？该氢电极的电极电势为多少？该氢电极的电极电势为多少？该氢电极的电极电势为多少？例题例题例题例题141
71、4：解：解：解：解：纯水中纯水中纯水中纯水中HH+ +(1.010(1.010 7 7 molL molL 1 1) )= = 0.00V0.00V + + lglg= = 0.00V0.00V + + lglg= = 0.41V0.41V5. 利用原电池测定溶液的pH值由例题由例题由例题由例题1414可以计算出在可以计算出在可以计算出在可以计算出在pH=1.00pH=1.00、2.002.00、3.003.00的溶液的溶液的溶液的溶液中氢电极中氢电极中氢电极中氢电极(H(H+ +/ / / /HH2 2) )的电极电势值：的电极电势值：的电极电势值：的电极电势值：HH+ +(1 molL(1
72、 molL 1 1) )， pH=0.00pH=0.00， E E = 0.00 V= 0.00 V HH+ +(0.1 molL(0.1 molL 1 1) )， pH=1.00pH=1.00， E E = = 0.059 V 0.059 V HH+ +(0.01 molL(0.01 molL 1 1) )， pH=2.00pH=2.00， E E = = 0.12 V 0.12 VHH+ +(0.001 molL(0.001 molL 1 1) )，pH=3.00pH=3.00， E E = = 0.18 V 0.18 VHH+ +(10(10 7 7 molL molL 1 1) )，
73、pH=7.00pH=7.00，E E = = 0.41 V 0.41 V 由氢离子浓度不同的两个氢电极构成的电池能由氢离子浓度不同的两个氢电极构成的电池能由氢离子浓度不同的两个氢电极构成的电池能由氢离子浓度不同的两个氢电极构成的电池能够产生电流，称为够产生电流，称为够产生电流，称为够产生电流，称为浓差电池浓差电池浓差电池浓差电池（只涉及同一物种浓度（只涉及同一物种浓度（只涉及同一物种浓度（只涉及同一物种浓度变化的电池）。变化的电池）。变化的电池）。变化的电池）。5. 利用原电池测定溶液的pH值( ( )Pt | H)Pt | H2 2(g,100kPa) | H(g,100kPa) | H+
74、+( (1 molL1 molL 1 1) ) H H+ +( (1 molL1 molL 1 1) | H) | H2 2(g,100kPa)|Pt(g,100kPa)|Pt ( (+ +) )阳极阳极阳极阳极阴极阴极阴极阴极盐桥盐桥盐桥盐桥HH2 2(g,100 kPa)(g,100 kPa)(g,100 kPa) H(g,100 kPa) H2 2e e HH+ +=1 mol=1 mol L L11HH+ + 1 mol1 mol L L11PtPt片片片片PtPt片片片片浓差电池浓差电池浓差电池浓差电池5. 利用原电池测定溶液的pH值测量溶液测量溶液测量溶液测量溶液酸度的装酸度的装酸
75、度的装酸度的装置置置置 pHpH 计计计计的玻璃电的玻璃电的玻璃电的玻璃电极就是根极就是根极就是根极就是根据浓差电据浓差电据浓差电据浓差电池的原理池的原理池的原理池的原理设计的。设计的。设计的。设计的。5. 利用原电池测定溶液的pH值作业p175-p177（习题）：1-8, 11七七. .电化学的应用电化学的应用1. 1. 电解和解和电解池解池2. 2. 化学化学电源及源及氢能源能源3. 金属的腐金属的腐蚀和防和防护1. 电解和电解池 电解池是将电能转变为化学能的装置电解池是将电能转变为化学能的装置，若将一个电池与外，若将一个电池与外接电源反接，当外加电压小于电池电动势，则电池继续放电为接电源
76、反接，当外加电压小于电池电动势，则电池继续放电为原电池。若外界电压大于电动势，则外电源使得电池反应发生原电池。若外界电压大于电动势，则外电源使得电池反应发生逆转，原来的逆转，原来的电池就变成了电解池电池就变成了电解池。理论分解电压：理论分解电压：理论分解电压：理论分解电压：为了使电解作用持续进行所加的最小电压叫做为了使电解作用持续进行所加的最小电压叫做为了使电解作用持续进行所加的最小电压叫做为了使电解作用持续进行所加的最小电压叫做该电解质的理论分解电压。其数值等于该电解池作为可你电池该电解质的理论分解电压。其数值等于该电解池作为可你电池该电解质的理论分解电压。其数值等于该电解池作为可你电池该电解质的理论分解电压。其数值等于该电解池作为可你电池的可逆电动势。的可逆电动势。的可逆电动势。的可逆电动势。 使用使用PtPt电极电解电极电解HClHCl，使，使用中性盐来导电，实验装置用中性盐来导电，实验装置如图所示。如图所示。 逐渐增加外加电压，由安逐渐增加外加电压，由安培计培计G G和伏特计和伏特计V V分别测定线路分别测定线路中的电流强度中的电流强度I I 和电压和电压v v，画，画出出I-vI-v曲线。曲线。分解电压的测定分解电压的测定分解电压的测定分解电压的测定分解电压的测定分解电压的测定实际分解电压的测定实际分解电压的测定极化作用极化作用极化作用极化作用极化作用极化作用
