《工程化学》课程教学资源_课件2018版_第五章 电化学原理及其应用

中东露工大军 第五章电化学原理 TECHNOLOGY 及其应用 电化学 研究电能和化学能之间相互转化以 及转化过程中有关现象的科学。 电化学反应可分为两类： 一类是利用自发氧化还原反应（△G0)得以发生，外界必须对体系作 功（电解）

第五章 电化学原理 及其应用 一类是利用自发氧化还原反应(∆G ＜0) 产生电流，将化学能转变成电能，体系对环境 作电功(原电池)； 另一类是利用电能促使非自发氧化还原 反应(∆G ＞0)得以发生 ，外界必须对体系作 功(电解)。 电化学 ——研究电能和化学能之间相互转化以 及转化过程中有关现象的科学。 电化学反应可分为两类：

5.1原电池 5.1.1原电池 氧化还原反应是电子转移的反应，同一溶液内的氧化还 原反应过程，电子转移时无定向运动，不产生电流，如 Zn+CusO (aq)=ZnSO (aq)+Cu 但若选择适当的电极，组装为“原电池”。将两边电解 质溶液用盐桥连接起来，就能保证电流通路，使转移的 电子定向运动→产生电流。 原电池：是借助氧化还原反应将化学能→电能的装置

5.1 原电池 但若选择适当的电极，组装为“原电池” 。将两边电解 质溶液用盐桥连接起来，就能保证电流通路，使转移的 电子定向运动→产生电流。 Zn + CuSO4 (aq) = ZnSO4 (aq)+ Cu  氧化还原反应是电子转移的反应，同一溶液内的氧化还 原反应过程，电子转移时无定向运动，不产生电流，如 5.1.1 原电池 原电池：是借助氧化还原反应将化学能→电能的装置

1.装置中发生的反应： 检流计 Zn极（负极)：（氧化反应） 盐桥 Zn(s)-2e Zn2+ Cu极（正极）：（还原反应) Cu2++2e Cu (s) Zn→Z2+2e Cu2+2e→Cu 原电池总反应： 图5-1锌铜原电池 Zn(s)+Cu2+=Zn2++Cu (s) Daniell电池 产生电流的原因：

Zn极（负极）：（氧化反应） 原电池总反应： 图5-1 锌-铜原电池 检流计 产生电流的原因： 1.装置中发生的反应： Cu极（正极）: （还原反应） Zn(s) - 2e = Zn2+ Cu2+ + 2e = Cu (s) Zn(s) + Cu2+ = Zn2+ + Cu (s) Daniell电池

工作状态的化学电池同时发生三个过程： 1)两个电极表面分别发生氧化反应和还原反应 2)电子流过外电路 3)离子流过电解质溶液 2.盐桥（饱和KCI溶液+琼脂）的作用： 主要作为正、负离子通道，使两个“半电池”的溶 液都保持电中性. 小结： 负极(-)：电势低，电子流出，发生氧化反应（失电子） 正极(+)：电势高，电子流入，发生还原反应（得电子）

2.盐桥(饱和KCl 溶液 + 琼脂)的作用： 小结： 负极(-): 电势低,电子流出,发生氧化反应（失电子） 主要作为正、负离子通道，使两个“半电池”的溶 液都保持电中性. 正极(+): 电势高,电子流入,发生还原反应（得电子）. 工作状态的化学电池同时发生三个过程： 1）两个电极表面分别发生氧化反应和还原反应 2）电子流过外电路 3）离子流过电解质溶液

3.原电池符号 原电池可用图式表示，例如铜一锌原电池可表示为： (-Zn(s)ZnSO4(m)CusO4(m2)Cu(s)(+ 相界浓度或活度盐桥 可简化为（不严格）： (-Zn(s)ZnSo Cuso4 Cu(s)(+) 在原电池图式中，采用如下规定： 习惯上，①负极在左，正极在右； ②溶液注明浓度，气体注明分压；

可简化为（不严格）: (-) Zn(s) | ZnSO4 ¦ ¦CuSO4 | Cu(s) (+) 3.原电池符号 相界 浓度或活度盐桥 原电池可用图式表示,例如铜－锌原电池可表示为: 在原电池图式中，采用如下规定： 习惯上, ①负极在左,正极在右； ②溶液注明浓度,气体注明分压； （-）Zn(s)|ZnSO4 (m1 ) ¦ ¦CuSO4 (m2 )|Cu(s)（+）

③其它按实际接触顺序从左向右依次排列出各个 相的组成及相态，用实垂线”表示相与相之间 的界面，用双虚垂线“”表示盐桥； ④若溶液中含两种离子参与反应，用”，”隔开， 并加上惰性电极

③其它按实际接触顺序从左向右依次排列出各个 相的组成及相态,用实垂线“|”表示相与相之间 的界面，用双虚垂线“¦ ¦”表示盐桥； ④若溶液中含两种离子参与反应, 用”,”隔开, 并加上惰性电极

例：(-）(Pt),H2(1pH+(1modm3)H Fe3+(1mol-dm-3),Fe2+(1 mol-dm3)Pt(+) 负极：氧化半反应H2一2e=2H 正极：还原半反应Fe3++e=Fe2+ 总反应：H2+2Fe3+=2H++2Fe2+

• 例:(－) (Pt), H2 (1p  )H+(1mol·dm-3 ) ¦ ¦ Fe3+(1mol·dm-3 ) , Fe2+ (1 mol·dm-3 )  Pt (+) 负极：氧化半反应 H2 － 2e = 2H+ 正极：还原半反应 Fe3+ + e = Fe2+ 总反应： H2 + 2 Fe3+ = 2 H+ + 2 Fe2+

5.1.2电极类型 (1)金属-金属离子电极 电极反应 Zn2++2e Zn 电极符号 Zn (s)|Zn2++(aq) (2)气体-离子电极 电极反应 2H+(aq)+2e2(g) 电极符号 Pt 2(g)H (aq)

5.1.2 电极类型 (1)金属-金属离子电极 电极反应 电极符号 (2)气体-离子电极 电极反应 电极符号

(3)金属-金属难溶盐电极 电极反应 AgCI(s)+eAg(s)+CI-(ag) 电极符号 Ag-AgCI (s)|CI (aq) (4)氧化还原电极或浓差电极 电极反应 Fe 3+(aq)+eFe 2+(ag) 电极符号 Pt Fe 3+(aq,c )Fe 2+(aq,C2)

(4)氧化还原电极或浓差电极 电极反应 电极符号 (3)金属-金属难溶盐电极 电极反应 电极符号

在原电池的每个电极中都有可作为还原剂的还 原态物质和可作为氧化剂的氧化态物质。氧化 态物质（处于高价态）及其对应的还原态物质（处 于低价态)就构成了氧化一还原电对，其写法通 常是：氧化态物质/还原态物质 例如，Zn2+/Zn,HtH2,02/OH,Hg2Cl2Hg Cl,/CI,Sn4+/Sn2+,Fe3+/Fe2+,Cu2+/Cu AgCI/Ag等

在原电池的每个电极中都有可作为还原剂的还 原态物质和可作为氧化剂的氧化态物质。氧化 态物质(处于高价态)及其对应的还原态物质(处 于低价态)就构成了氧化—还原电对，其写法通 常是：氧化态物质/还原态物质 例如，Zn2+ /Zn，H+ /H2，O2 /OH-，Hg2Cl2 /Hg Cl2 /Cl-，Sn4+ /Sn2+ ，Fe3+ /Fe2+ ，Cu 2+ /Cu AgCl /Ag等