课件-全国-2008_高三化学 电化学平衡及其应用 ppt.rar

电化学平衡一、原电池1、氧化还原反应与原电池氧化还原反应有电子转移的化学反应——氧化还原反应。原电池能将氧化还原反应中的化学能转变为电能的装置。2、原电池的组成正极Cu2++2e=Cu电子（从外电路）流入原电池的一极。正极上总是发生还原反应，极板上是缺电子的，带正电荷。3、半电池及氧化还原电对*从原电池的构造来看，一个完整的原电池，由两个“半电池”所构成：1）铜板和硫酸铜；2）锌板和硫酸锌。为了书写的方便，常用下列符号来表示原电池的结构：（1）以（+）表示原电池的正极，正极总是写在右边；以（-）表示原电池的负极，负极总是写在左边。（2）正、负极中总是有一种导电的物质，如Zn、Cu、Ag、等还原态物质可作为电极导体，导体总是写在紧邻（+）、（-）的最旁边的位置。如果电对中的还原态物质不是导体，如Fe3+/Fe2+、H+/H2、Cl2/Cl-等，就需要加惰性电极，如：C（石墨）、Pt等。（3）“∣”表示两相的界面（4）“‖”表示盐桥。二、电极电位1、电极电位的产生—双电层理论2、电极电位的测定电极电位实质上就是双电层两边的电位差，是无法直接测量的。只能选择某一电极作为“参照”，以该电极与待测电极组成一个原电池，获得原电池的电动势，从中推算出待测电极相对于标准电极的相对的电位值。通常采用的标准电极是氢标准电极。其结构如图所示。电池符号：(Pt)H2(100kPa)∣H+(1.0mol/dm3)电极反应：2H++eH2在25C时规定标准氢电极的电极电位：EH+/H2=0.00V当测量其他电极的电位时，将待测电极和氢电极组成原电池。原电池的电动势，就是待测电极的电位。例如：当用Zn2+/Zn电对与氢电极组成原电池，电池的电动势为0.76V，电子从Zn电极流到氢电极，Zn电极为负极，因此EZn2+/Zn=-0.76V当用Cu2+/Cu电对与氢电极组成原电池，电池的电动势为0.34V，电子从氢电极流到Cu电极，Cu电极为正极，因此ECu2+/Cu=+0.34V氢电极由于使用上的不便，实验室中通常以其他电极来代替氢电极。这些电极相对与氢电极的电位值是已知的，作为相对的二级标准，叫做参比电极。最常用的是饱和甘汞电极:*电极反应：Hg2Cl2(s)+2e2Hg+2Cl-*电极符号：KCl(饱和溶液),Hg2Cl2(糊状)∣Hg(Pt)*在298K时饱和甘汞电极的电极电位：EHg2Cl2/Hg=-0.76V4、影响电极电位的因素（3）浓度与电极电位的关系——能斯特方程式对于任何一个电极反应：x氧化态物质（Mn+)+ney还原态物质(M)EMn+/M=EMn+/M+———lg———式中：EMn+/M：非标准状态下的电极电位EMn+/M：标准电极电位[氧化态]、[还原态]：分别为氧化态和还原态物质的相对浓度（溶液中的物种）或相对分压（气态物种）使用能斯特方程式时的注意事项：（1）纯固体、纯液体的浓度项，不列入能斯特方程式。例如：Cu2++2eCuHg2Cl2(s)+2e2Hg+2Cl-（2)在能斯特方程式中的n值与指数x、y相互对消，所以电极电位不因化学计量数的改变而改变。（3）在电极反应中，所有参与反应的物种的浓度，都应包括在能斯特方程式中。尤其要注意的是，很多电极反应，有H+、OH-等离子参加，这时候溶液的pH值会影响电极电位。例如：MnO4-+8H++5eMn2++4H2OEMnO4-/Mn2+=EMnO4-/Mn2+-———lg—————Cr2O72-+14H++6e2Cr3++7H2OECr2O72-/Cr3+=ECr2O72-/Cr3+-———lg—————有关应用能斯特方程式计算的例题：P102例题3-10，例题3-111、吉布斯自由能变与原电池电动势之间的关系原电池所做的最大电功等于电池反应过程中吉布斯自由能的减少：-rGm=电功=电量E电池=nFE电池或：rGm=-nFE电池注意单位变换：1F=96485Cmol-1，CV=J所以等式的右边的单位：Jmol-1，与-rGm单位相同。在标准状态：rGm=-nFE电池2、浓度对原电池电动势的影响——非标准状态下原电池的电动势对于一般电池反应，例如铜锌原电池：Zn+Cu2+=Zn2++CurGm=-nFE电池=rGm+2.303RTlg——=-nFE电池+2.303RTlg——所以：E电池=E电池-———lg——=E电池-———lg——对于一般氧化还原反应：aAred+bBoxaAox+bBred原电池的在非标准状态下反应的吉布斯自由能变：rGm=-nFE电池=rGm+2.303RTlg—————=-nFE电池+2.303RTlg————所以：E电池=E电池-———lg————=E电池-———lg————（298k)4、氧化还原反应的限度—氧化还原平衡在第一章中