电化学分析导论（化学电池与电极电位）课件_.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第八章电化学分析导论,第二节,化学电池与电极电位,一、化学电池,二,、,电极电位与测量,三,、液接电位与盐桥,四,、,电极与电极分类,2025/12/27 周六,一、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。,2025/12/27 周六,2025/12/27 周六,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,2025/12/27 周六,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,2025/12/27 周六,二、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,Zn,2+,的化学势大于溶液中,Zn,2+,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,Zn,2+,继续进入溶液；,金属表面的负电荷又吸引,Zn,2+,；,达到动态平衡，相间平衡电位,平衡电极电位,。,2025/12/27 周六,2.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|H,2,(101 325 Pa),H,+,(1mol/dm)|Ag,2+,(1mol/dm)|Ag,电位差：+0.799,V；,银电极的,标准电极电位：+0.799,V。,在298.15,K,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。,2025/12/27 周六,2025/12/27 周六,表,2025/12/27 周六,三、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,1-2,mV。,2025/12/27 周六,四、根据电极的组成分类,（一）第一类电极金属-金属离子电极,例如：,Ag-AgNO,3,电极(银电极)，,Zn-ZnSO,4,电极(锌电极)等,电极电位为(25,C),：,E,M,n,+,/M,=,E,M,n,+,/M,-0.059lg,a,M,n+,第一类电极的电位仅与金属离子的活度有关。,（二）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。,2025/12/27 周六,（三）第三类电极汞电极,金属汞(或汞齐丝)浸入含有少量,Hg,2+,-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,Hg,2+,和,M,n,+,与,EDTA,间的两个配位平衡，可以导出以下关系式(25,C,)：,E,(Hg,2,2+,/Hg)=,E,(Hg,2,2+,/Hg)-0.059lg,a,M,n+,（四）零类电极,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。,2025/12/27 周六,（五）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。,2025/12/27 周六,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(,a,i,未知)内充溶液(,a,i,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：,2025/12/27 周六,五、根据电极所起的作用分类,（一）指示电极和参比电极,（二）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,：,Hg,2,Cl,2,+2e-,=,2Hg+2,Cl,-,半电池符号,：,Hg，Hg,2,Cl,2（,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。,2025/12/27 周六,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：,E,t,=0.2438-7.610,-4,(,t,-25)（V）,2025/12/27 周六,银-氯化银电极：,温度校正,，（标准,Ag-,AgCl,电极），,t,时的电极电位为：,E,t,=0.2223-610,-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）：,E,AgCl,/Ag,=,E,AgCl,/Ag,-0.059lg,a,Cl-,表 银-氯化银电极的电极电位（25）,2025/12/27 周六,