09 第二节化学电池与电极电位.ppt

第1页：化学电池与电极电位

第三章 电化学分析导论 第二节 化学电池与电极电位

• 化学电池
• 电极电位与测量
• 液接电位与盐桥
• 电极与电极分类

第2页：化学电池

化学电池

• 电极：将金属放入对应的溶液后所组成的系统
• 化学电池：由两支电极构成的系统
• 化学能与电能的转换装置
• 电化学分析法中涉及到两类化学电池
• 原电池：自发地将化学能转变成电能
• 电解电池：由外电源提供电能，使电流通过电极，在电极上发生电极反应的装置
• 电池工作时，电流必须在电池内部和外部流过，构成回路
• 溶液中的电流：正、负离子的移动

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第4页：原电池阳极

原电池阳极

• 发生氧化反应的电极（负极）
• 阴极：发生还原反应的电极（正极）
• 阳极≠正极阴极≠负极电极电位较正的为正极

第5页：电解电池阳极

电解电池阳极

• 发生氧化反应的电极（正极）
• 阴极：发生还原反应的电极（负极）
• 阳极=正极阴极=负极

第6页：电极电位

电极电位

• 1.平衡电极电位可以将金属看成离子和自由电子构成
• 以锌-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，则锌不断溶解到溶液中，而电子留在锌片上
• 结果：金属带负电，溶液带正电
• 形成双电层
• 双电层的形成建立了相间的电位差
• 电位差排斥Zn2+继续进入溶液
• 金属表面的负电荷又吸引Zn2+
• 达到动态平衡，相间平衡电位——平衡电极电位

第7页：电极电位的测量无法测定单个

电极电位的测量无法测定单个

• 电极的绝对电极电位
• 相对电极电位
• 规定：将标准氢电极作为负极与待测电极组成电池，电位差即该电极的相对电极电位，比标准氢电极的电极电位高的为正，反之为负
• Pt|+(1mol/dm)||Ag2+(1mol/dm)|Ag
• 电位差：+0.799V
• 银电极的标准电极电位：+0.799V
• 在298.15K时，以水为溶剂，当氧化态和还原态的活度等于1
• 时的电极电位称为：标准电极电位

第8页：

第9页：表

表。

第10页：液体接界电位与盐桥

液体接界电位与盐桥

• 在两种不同离子的溶液或两种不同浓度的溶液接触界面上，存在着微小的电位差，称之为液体接界电位
• 液体接界电位产生的原因：各种离子具有不同的迁移速率而引起
• 盐桥：饱和KCl溶液中加入3%琼脂
• K+、Cl-的扩散速度接近，液接电位保持恒定1-2mV

第11页：电极与电极分类

电极与电极分类

• 1.参比电极标准氢电极基准，电位值为零(任何温度)
• 甘汞电极电极反应：Hg2Cl2+ 2e-=2Hg + 2 Cl-
• 半电池符号：Hg，Hg2Cl2（固）KCl电极电位（25℃）：电极内溶液的Cl-活度一定，甘汞电极电位固定

第12页：表甘汞

表甘汞

• 电极的电极电位（25℃）温度校正，对于SCE，t℃
• 时的电极电位为：Et= 0.2438-7.6×10-4(t-25)（V）

第13页：银-氯化银

电极

温度校正，（标准Ag-AgCl电极），t℃

时的电极电位为

Et= 0.2223-6×10-4(t-25)（V）银丝镀上一层AgCl沉淀,浸在一定浓度的KCl溶液中即构成了银-氯化银电极

电极反应

AgCl+e-==Ag+Cl-

半电池符号

Ag，AgCl（固）KCl电极电位（25℃）：EAgCl/Ag=EθAgCl/-表银-氯化银电极的电极电位（25℃）

第14页：指示电极

指示电极

• 第一类电极──金属-；金属离子电极例如：Ag-AgNO3电极(银电极)，Zn-ZnSO4电极(锌电极)等电极电位为(25°C)：EMn+/M=EθMn+/+第一类电极的电位仅与金属离子的活度有关
• 第二类电极──金属-金属难溶盐电极二个相界面,常用作参比电极

第15页：指示电极（续）

指示电极（续）

• 第三类电极──汞电极金属汞(或汞齐丝)浸入含有少量Hg2+-EDTA配合物及被测金属离子的溶液中所组成。根据溶液中同时存在的Hg2+和Mn+与EDTA间的两个配位平衡，可以导出以下关系式(25°C)：E(Hg22+/Hg)=Eθ(Hg22+/+
• 惰性金属电极电极不参与反应，但其晶格间的自由电子可与溶液进行交换.故惰性金属电极可作为溶液中氧化态和还原态获得电子或释放电子的场所

第16页：膜电极特点:仅对

膜电极特点:仅对

• 溶液中特定离子有选择性响应（离子选择性电极）
• 膜电极的关键：是一个称为选择膜的敏感元件
• 敏感元件：单晶、混晶、液膜、高分子功能膜及生物膜等构成
• 膜内外被测离子活度的不同而产生电位差

第17页：膜电极

膜电极

• 将膜电极和参比电极一起插到被测溶液中，组成电池
• 则电池结构为:外参比电极‖被测溶液(ai未知)∣内充溶液(ai一定)∣内参比电极（敏感膜）内外参比电极的电位值固定，且内充溶液中离子的活度也一定，则电池电动势为

第18页：电化学分析导论内容选择

电化学分析导论内容选择

• 电化学分析概述
• 化学电池与电极电位