吉林大学：《物理化学》课程教学课件（PPT讲稿）第八章 电化学（12/13）

四、电极电势和电池电动势的计算 1.小结：a)电池表示（原电池） 负极在左边，发生氧化反应（阳极） 正极在右边，发生还原反应（阴极） b) 电极电势一律采用还原电极电势 c)E=Φ+-中=Φ右中左 d)若计算E为正值，表示书写的电池反 应可自发进行 若为负值，表示不能自发进行，且正 负极与书写的正好相反

1 四、电极电势和电池电动势的计算 1. 小结：a）电池表示（原电池） 负极在左边，发生氧化反应（阳极） 正极在右边，发生还原反应（阴极） b）电极电势一律采用还原电极电势 c）E=φ+ -φ- =φ右-φ左 d）若计算 E 为正值，表示书写的电池反 应可自发进行 若为负值，表示不能自发进行，且正 负极与书写的正好相反

2.例：求电池25℃时的电极电势和电动 势，电池反应的△Gm ()CulCu2*(ac2)H(a)H2 (P),Pt(+) ao2+=0.1,au+-0.01,P=91.193Kpa 已知：Φ°ceo=0.337V 解：a)写出电极反应和电池反应 (-)）Cu一→Cu2++2e (+)2Ht+2e一→H2 总：Cu+2H时一→Cu2++H2 b)中°中- Pa/P 2F -=-0.117V

2 2. 例：求电池 25℃时的电极电势和电动 势，电池反应的ΔrGm (-)Cu|Cu2 +(aCu2+)‖H + (aH+)|H2 (P1 ),Pt (+) aCu2+ =0.1, aH +=0.01, P1 =91.193Kpa 已知：φ0 Cu2+/Cu =0.337V 解：a）写出电极反应和电池反应 (-) Cu —→ Cu2+ +2e (+) 2H+ + 2e —→ H2 总：Cu + 2H+ —→Cu2+ + H2

ea=°ea-票n-0.3075V Φ a Cu2+ c)电动势E=φ+-Φ=-0.424V E0,不能自发进行 3

3 c) 电动势 E =φ+ -φ- = - 0.424V E 0,不能自发进行

五、电极电势产生的原因 1.金属一溶液间的电势一一绝对电极电势 金属Zn棒放入ZnSO4溶液中，表面Zn 分子受溶剂的作用，使其化学键减弱，甚 至有部分Zn原子失去电子变成Zn+进入 溶液，这时电极表面有多余的负电荷而溶 液中有多余的正电荷 a)由于相反电荷的互相吸引，使电极的 b) 负电荷分布在电极的表面上，溶液中 的多余正离子也都被吸引到电极附 近，这个过程对金属的进一步溶解有 阻碍作用

4 五、电极电势产生的原因 1. 金属―溶液间的电势――绝对电极电势 金属 Zn 棒放入 ZnSO4 溶液中，表面 Zn 分子受溶剂的作用，使其化学键减弱，甚 至有部分 Zn 原子失去电子变成 Zn++进入 溶液，这时电极表面有多余的负电荷而溶 液中有多余的正电荷 a) 由于相反电荷的互相吸引，使电极的 b) 负电荷分布在电极的表面上，溶液中 的多余正离子也都被吸引到电极附 近，这个过程对金属的进一步溶解有 阻碍作用

金属附近所带的电荷与金属本身所带电荷 相反，形成双电层 与金属表面最接近的一层为 紧密层，其厚度d<108cm 电 - 扩散到溶液中的称为扩散层 其厚度δ=10-8104cm 极 双电层：紧密层和扩散层 是由静电吸引和热 运动达平衡产生的 e_ d 6 双电层电荷相反， 存在一定的界面电位差

5 金属附近所带的电荷与金属本身所带电荷 相反，形成双电层 与金属表面最接近的一层为 紧密层，其厚度 d < 10-8cm 扩散到溶液中的称为扩散层 其厚度δ= 10-8～10-4cm 双电层：紧密层和扩散层 是由静电吸引和热 运动达平衡产生的 双电层电荷相反， 存在一定的界面电位差

当然也可能是溶液中的负离子被电极所吸 附而沉积在电极的表面上，这时也产生双 电层，为ε+ 这主要取决于金属表面 与溶液间化学势的大小 电 极 d h

6 当然也可能是溶液中的负离子被电极所吸 附而沉积在电极的表面上，这时也产生双 电层，为ε＋ 这主要取决于金属表面 与溶液间化学势的大小

若设溶液本底电位为0，电极表面与溶液 本底之间有电位差，这个数值叫作绝对电 极电位e Φ1：紧密层电位差 Φ2： 扩散层电位差 Φ Φ1>Φ2 双电层中电位与距离 的关系： Φ 2: e=Φ+Φ2 cm d10-8 6104 距离 7

7 双电层中电位与距离 的关系： 若设溶液本底电位为 0，电极表面与溶液 本底之间有电位差，这个数值叫作绝对电 极电位ε Φ1：紧密层电位差 Φ2：扩散层电位差 Φ1 > Φ2 ε= Φ1 +Φ2

00 扩散双电层模型 8

8 x ++++++++++++ 扩散双电层模型  0 

2.液接界电位 液一液界面的电位差称作液接界电位， 是由不同离子的扩散引起的，e<0.03V 1)不同电解质扩散（浓度相同） M 相同C浓度，不会扩散 H和K扩散，扩散速度： H ++ K 一 界面右边：正离子过剩 + 界面左边：负离子过剩 HCI ++ KCI 0.1m 0.1m 因静电吸引，形成双电层 产生液接界电位 接 9

9 2. 液接界电位 液－液界面的电位差称作液接界电位， 是由不同离子的扩散引起的，εj < 0.03V 1) 不同电解质扩散（浓度相同） 相同 Cl-浓度，不会扩散 H +和 K +扩散，扩散速度： +  + H K   界面右边：正离子过剩 界面左边：负离子过剩 因静电吸引，形成双电层 产生液接界电位

2)相同电解质，浓度不同的扩散 也产生液接界电位 M 高浓度向低浓度扩散 Ag Ag" UNOS UAg 左边正离子过剩， 右边负离子过剩 NO3_NO3 形成双电层而产生 × 液接界电位 AgNO3+ -AgNO 0.1m+- 0.011m e 10

10 2) 相同电解质，浓度不同的扩散 也产生液接界电位高浓度向低浓度扩散 −  + NO Ag   3 左边正离子过剩， 右边负离子过剩 形成双电层而产生 液接界电位