第4章電化學

1、第4章 電化學,,電化學主要研究什么?,本章的電化學主要研究 化學反應熱力學 電功回憶熱力學重要公式： 若過程在恒溫、恒壓條件下可逆進行時，滿足 ΔG= -Wf,,電化學裝置,原電池、電解池陽極—發(fā)生氧化反應的電極 陰極—發(fā)生還原反應的電極正極—電勢(電位)較高的電極 負極—電勢(電位)較低的電極電流（正電荷）在外電路上從正極流向負

2、極。,為什么會有電勢差？,雙電層示意圖,,典型的原電池裝置,陽極 陰極,電極、原電池表示,電極：Cu2+/Cu；Zn2+/Zn Fe3+,Fe2+/Pt；H+/H2原電池： Zn∣ZnSO4(c1)‖CuSO4(c2)∣Cu或 Zn∣Zn2+(c1)‖Cu2+(c2)∣Cu,發(fā)生1mol反應，原電池能做的最大電功是多少？,以

3、鋅銅原電池為例：陽極反應 Zn(s) － 2e- ＝ Zn2+(aq)陰極反應 Cu2+(aq)＋2e- ＝ Cu(s) ————————————————電池反應 Zn(s)＋Cu2+(aq) ＝ Zn2+(aq)＋ Cu(s)1摩爾電子所帶電量稱為Faraday（法拉第）常數(shù)，簡寫為F；發(fā)生1摩爾化學反應的同時，外電路上通過2 F的電量。,ΔG = -Wf

4、 = -E·Q = -2FE一般地，若原電池進行摩爾反應的同時有n 摩爾電子通過電路，則 ΔrGm= -nFE推知,反應a A(aq) ＋ b B(aq) ＝ g G(aq) ＋ d D(aq),,,,,E、Eo的計算,相對電極電勢的確定,標準氫電極是指處于標準狀態(tài)下的氫電極，可表示為 Pt∣H2(p = po)∣H+(c = 1mol·L-1) 指定,將待測電極(A+/

5、A)與標準氫電極組成原電池，有 E ＝ ?o(H+/H2）－ ?(A+/A) ＝ － ?(A+/A)或 E ＝ ?(A+/A) － ?o(H+/H2) ＝ ?(A+/A)對于任何確定的電極來說，無論它發(fā)生氧化還是還原，其電極電勢的數(shù)值都是相同的，這是因為電極電勢數(shù)值都是與標準氫電極比較而確定的。?越正，電極中的氧化態(tài)物質(zhì)的氧化性越強； ?越負，電極中的還原態(tài)物質(zhì)的還原性越強；,電極電勢的能斯特方程,

6、對任意給定的電極，如果電極的氧化態(tài)物質(zhì)為A，還原態(tài)物質(zhì)為B，電極反應為　　　a A ＋ ne- ＝ b B 則,,幾個基本功,由電池反應寫出電極反應、設計原電池(寫出原電池表達式)由電極反應寫出電池反應、設計原電池由原電池表達式寫出電極反應、電池反應銅鋅電池能斯特方程,電動勢與電極電勢在化學上的應用,化學反應平衡常數(shù)Ko的測定 -RT ln Ko ＝ΔrGmo ΔrGmo ＝ -nFEo

7、 ln Ko ＝ nFEo /RT 如果能測量原電池的標準電動勢Eo，就可以求出在溫度T時電池反應的平衡常數(shù)Ko。由于電動勢能夠測量得很精確，所以用這一方法推算出的反應平衡常數(shù)，比用測量平衡濃度而得出的結果要準確得多。,物質(zhì)氧化還原能力的比較嚴格地，用?來判斷： ?代數(shù)值越大，電極中的氧化態(tài)物質(zhì)的氧化性越強，即該電極上越容易發(fā)生還原反應。 ?代數(shù)值越小，電極中的還原態(tài)物質(zhì)的還原性越強，即該電極上越容易