中文名 | 電極電位 | 性????質(zhì) | 科學(xué) |
---|---|---|---|
類????別 | 化學(xué) | 解????釋 | 金屬的表面與溶液間產(chǎn)生電位差 |
電池反應(yīng)都是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。因此電池反應(yīng)的方向即氧化還原反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向。判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向時(shí),可將反應(yīng)拆為兩個(gè)半反應(yīng),求出電極電位。然后根據(jù)電位高的為正極起還原反應(yīng),電位低的為負(fù)極起氧化反應(yīng)的原則,就可以確定反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向。如果兩個(gè)電對(duì)的值相差較大(即Eφ),濃度的變化對(duì)電位的影響不大,不至于使反應(yīng)改變方向。因此,當(dāng)Eφ>0.2V 時(shí),即使不處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),也可直接用 值的大小確定反應(yīng)方向。否則,必須考慮濃度和酸度的影響,用能斯特方程式計(jì)算出電對(duì)的值,用E>0作為判斷確定反應(yīng)進(jìn)行的方向,若E>0,正向反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行;E<0,正向反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行,其逆向反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。
例9 判斷298K時(shí)下列反應(yīng)進(jìn)行的方向:
Cu2+ +2Fe2+=Cu+2Fe3+
解:將上述反應(yīng)寫成兩個(gè)半反應(yīng),并查出它們的標(biāo)準(zhǔn)電極是位:
Cu2+ + 2e- → Cu (1)
Fe2+ - 2e- → Fe3+ (2)
標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)為:Eφ=2-1=0.3402-(-0.4402)
=0.7804(V)。
因?yàn)镋φ>0.2V,可直接用值判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。2>1,表明Cu2+是比Fe2+更強(qiáng)的氧化劑,F(xiàn)e是比Cu更強(qiáng)的還原劑所以上述反應(yīng)可自發(fā)地向右進(jìn)行。
為了證明這個(gè)結(jié)論的正確性,我們可以按非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的電池反應(yīng)計(jì)算電動(dòng)勢(shì)。
電池電動(dòng)勢(shì)為:E=2-1=0.1923-(-0.4402)
=0.6325(V)
因?yàn)镋>0,上述反應(yīng)可自發(fā)地向右進(jìn)行。
例10 判斷298K時(shí)反應(yīng)
當(dāng)[HAsO2]=[H3AsO4]=1mol.L-1,[I-]=1mol.L-1,在中性和酸性([H+]=1mol.L-1)溶液中反應(yīng)進(jìn)行的方向。
解:將上述反應(yīng)寫成兩個(gè)半反應(yīng),并查出它們的標(biāo)準(zhǔn)電極電位:
在中性溶液中,[H+]=1.0*10-71mol.L-1。
1=1=+0.535V
=0.559+0.059161g[H+]
=0.559+0.059161g10-7
=0.559+0.414
=0.145(V)
因?yàn)?12,所以I2是比H3AsO4更強(qiáng)的氧化劑,而HAsO2是比I-更強(qiáng)的還原
劑。因而上述反應(yīng)能自發(fā)地向右進(jìn)行。即
HAsO2+I2+2H2O→H3AsO4+2I-+2H+
當(dāng)溶液中氫離子濃度為1mol.L-1時(shí),
1=1=+0.535V
2=2=+0.559V
因?yàn)?< 2,所以H3AsO4是比I2更強(qiáng)的氧化劑,而I-更強(qiáng)的還原劑。因而上
述反應(yīng)能自發(fā)地向右進(jìn)行。即
H3AsO4+2I-+2H+→HAsO2+I2+2H2O
氧化還原反應(yīng)屬可逆反應(yīng),同其他可逆反應(yīng)一樣,在一定條件下也能達(dá)到平衡。隨著反應(yīng)不斷進(jìn)行,參與反應(yīng)的各物質(zhì)濃度不斷改變,其相應(yīng)的電極電位也在不斷變化。電極電位高的電對(duì)的電極電位逐漸降低,電極電位低的電對(duì)的電極電位逐漸升高。最后必定達(dá)到兩電極電位相等,則原電池的電動(dòng)勢(shì)為零,此時(shí)反應(yīng)達(dá)到了平衡,即達(dá)到了反應(yīng)進(jìn)行的限度。利用能斯特方程式和標(biāo)準(zhǔn)電極電位表可以算出平衡常數(shù),判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度。若平衡常數(shù)值很小,表示正向反應(yīng)趨勢(shì)很小,正向反應(yīng)進(jìn)行得不完全;若平衡常數(shù)值很大,表示正向反應(yīng)可以充分地進(jìn)行,甚至可以進(jìn)行到接近完全。因此平衡常數(shù)是判斷反應(yīng)進(jìn)行 程度的標(biāo)志。
氧化還原K與反應(yīng)中兩個(gè)電對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位的關(guān)系為:
(6-4)
式中,n—反應(yīng)中得失電子數(shù);
1—正反應(yīng)中作為氧化劑的電對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位;
2—正反應(yīng)中作為還原劑的電對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位。
由式(6-4)可見(jiàn),1與2之差值愈大,K值也愈大,反應(yīng)進(jìn)行得也愈完全。
例11 計(jì)算下列反應(yīng)在298K時(shí)的平衡常數(shù),并判斷此的以應(yīng)進(jìn)行的程度。
解: 電極反應(yīng)Ag++e-→Ag 1=+0.7996V
Fe2+→Fe3++e-2=+0.77V
此反應(yīng)平衡常數(shù)很小,表明此正反應(yīng)進(jìn)行得很不完全。
例12 計(jì)算下列反應(yīng)的298K時(shí)的平衡常數(shù),并判斷此反應(yīng)進(jìn)行的程度。
電極電位基本關(guān)系
金屬可以看成是由離子和自由電子組成。
金屬離子以點(diǎn)陳排列,電子在其間運(yùn)動(dòng)。對(duì)于給定的電極而言,電極電位是一個(gè)確定的常量,對(duì)于下述電極反應(yīng):
aA+bB<=>cC+dD+ne
電極電位可表示為
(1.1)
式中
E:電極電位,V;
Eo:標(biāo)準(zhǔn)電極電位,V;
R:氣體常數(shù),8.31441J/(mol·k);
T:絕對(duì)溫度,k;
n:參與電極反應(yīng)的電子數(shù);
F:法拉第常數(shù),96486.7C/mol;
a:參與化學(xué)反應(yīng)各物質(zhì)的活度。
式(1.1)是電極電位的基本關(guān)系式。
單個(gè)的電極電位是無(wú)法測(cè)量的,因?yàn)楫?dāng)用導(dǎo)線連接溶液時(shí),又產(chǎn)生了新的溶液-電極界面,形成了新的電極,這時(shí)測(cè)得的電極電位實(shí)際上已不再是單個(gè)電極的電位,而是兩個(gè)電極的電位差了。同時(shí),只有將欲研究的電極與另一個(gè)作為電位參比標(biāo)準(zhǔn)的電極電位組成原電池,通過(guò)測(cè)量該原電池的電動(dòng)勢(shì),才能確定所研究的電極的電位。
標(biāo)準(zhǔn)電極電位是以標(biāo)準(zhǔn)氫原子作為參比電極,即氫的標(biāo)準(zhǔn)電極電位值定為0,與氫標(biāo)準(zhǔn)電極比較,電位較高的為正,電位較低者為負(fù)。如氫的標(biāo)準(zhǔn)電極電位H2←→H 為0.000V,鋅標(biāo)準(zhǔn)電極電位Zn ←→Zn2 為-0.762V,銅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位Cu ←→Cu2 為 0.337V。
金屬浸在只含有該金屬鹽的電解溶液中,達(dá)到平衡時(shí)所具有的電極電位,叫做該金屬的平衡電極電位。當(dāng)溫度為25℃,金屬離子的有效濃度為1mol/L(即活度為1)時(shí)測(cè)得的平衡電位,叫做標(biāo)準(zhǔn)電極電位。
樓上回答的都不對(duì)。氫電極只是標(biāo)準(zhǔn)電極,我們?nèi)藶榈陌阉碾娢欢椤?”,以此來(lái)比較出其它電極電位的大小。電化學(xué)科研中,常用的參比電極是甘汞電極,因?yàn)樗闹苽浔容^容易(簡(jiǎn)單)。25攝氏度下c的電極電位數(shù)據(jù)...
電化學(xué)測(cè)試中飽和甘汞電極和氯化銀電極電位相差多少
Hg 0.242 和 Ag 0.199
電子或電器裝置、設(shè)備中的一種部件,用做導(dǎo)電介質(zhì)(固體、氣體、真空或電解質(zhì)溶液)中輸入或?qū)С鲭娏鞯膬蓚€(gè)端。輸入電流的一極叫陽(yáng)極或正極,放出電流的一極叫陰極或負(fù)極。電極有各種類型,如陰極、陽(yáng)極、焊接電極、...
判斷氧化還原反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向
電池反應(yīng)都是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。因此電池反應(yīng)的方向即氧化還原反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向。判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向時(shí),可將反應(yīng)拆為兩個(gè)半反應(yīng),求出電極電位。然后根據(jù)電位高的為正極起還原反應(yīng),電位低的為負(fù)極起氧化反應(yīng)的原則,就可以確定反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向。如果兩個(gè)電對(duì)的值相差較大(即Eθ),濃度的變化對(duì)電位的影響不大,不至于使反應(yīng)改變方向。因此,當(dāng)Eθ>0.2V 時(shí),即使不處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),也可直接用 值的大小確定反應(yīng)方向。否則,必須考慮濃度和酸度的影響,用能斯特方程式計(jì)算出電對(duì)的值,用E>0作為判斷確定反應(yīng)進(jìn)行的方向,若E>0,正向反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行;E<0,正向反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行,其逆向反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。
例1 判斷298K時(shí)下列反應(yīng)進(jìn)行的方向:
Cu2 (0.00001mol·L-1) Fe ≒ Cu Fe2 (1.0mol·L)
解:將上述反應(yīng)寫成兩個(gè)半反應(yīng),并查出它們的標(biāo)準(zhǔn)電極電位:
Cu2 2e- → Cu
Fe2 2e- → Fe
標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)為:
因?yàn)?section class="formula-container formula-container__inline">
>0.2V,可直接用
為了證明這個(gè)結(jié)論的正確性,我們可以按非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的電池反應(yīng)計(jì)算電動(dòng)勢(shì)。
E1=
=0.340V
=0.340V - 0.148V
=0.192V
E2=
E=E1-E2=0.192V - (-0.44V) = 0.632V
因?yàn)镋>0,上述反應(yīng)可自發(fā)地向右進(jìn)行。
例2 判斷298K時(shí)反應(yīng)
當(dāng)[HAsO2]=[H3AsO4]=1mol·L-1,[I-]=1mol·L-1,在中性和酸性([H ]=1mol·L-1)溶液中反應(yīng)進(jìn)行的方向。
解:將上述反應(yīng)寫成兩個(gè)半反應(yīng),并查出它們的標(biāo)準(zhǔn)電極電位:
I2 2e- ≒ 2I-
H3AsO4 2H 2e- ≒ HAsO2 2H2O
在中性溶液中,[H ]=1.0×10-7mol·L-1,
E1=
E2=
=0.560V 0.0592Vlg10-7
=0.560V-0.414V
=0.146(V)
因?yàn)镋1 >E2,所以I2是比H3AsO4更強(qiáng)的氧化劑,而HAsO2是比I-更強(qiáng)的還原劑。因而上述反應(yīng)能自發(fā)地向右進(jìn)行。即:
HAsO2 I2 2H2O → H3AsO4 2I- 2H
當(dāng)溶液中氫離子濃度為1mol·L-1時(shí),
E1=
E2=
因?yàn)镋1
H 3AsO 4 2I - 2H →HAsO 2 I 2 2H 2O
判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度
氧化還原反應(yīng)屬可逆反應(yīng),同其他可逆反應(yīng)一樣,在一定條件下也能達(dá)到平衡。隨著反應(yīng)不斷進(jìn)行,參與反應(yīng)的各物質(zhì)濃度不斷改變,其相應(yīng)的電極電位也在不斷變化。電極電位高的電對(duì)的電極電位逐漸降低,電極電位低的電對(duì)的電極電位逐漸升高。最后必定達(dá)到兩電極電位相等,則原電池的電動(dòng)勢(shì)為零,此時(shí)反應(yīng)達(dá)到了平衡,即達(dá)到了反應(yīng)進(jìn)行的限度。利用能斯特方程式和標(biāo)準(zhǔn)電極電位表可以算出平衡常數(shù),判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度。若平衡常數(shù)值很小,表示正向反應(yīng)趨勢(shì)很小,正向反應(yīng)進(jìn)行得不完全;若平衡常數(shù)值很大,表示正向反應(yīng)可以充分地進(jìn)行,甚至可以進(jìn)行到接近完全。因此平衡常數(shù)是判斷反應(yīng)進(jìn)行 程度的標(biāo)志。
氧化還原K θ與反應(yīng)中兩個(gè)電對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位的關(guān)系為:
lgkθ=
式中, n—反應(yīng)中得失電子數(shù);
由式(1-1)可見(jiàn),
例3 計(jì)算下列反應(yīng)在298K時(shí)的平衡常數(shù),并判斷此的以應(yīng)進(jìn)行的程度。
Ag Fe 2 ≒ Ag Fe 3
解: 將上述反應(yīng)寫成兩個(gè)半反應(yīng),并查出它們的標(biāo)準(zhǔn)電極電位:
Ag
e
- ≒ Ag
Fe
3 e
- ≒ Fe
2
lgk
θ =
K θ=2.983
此反應(yīng)平衡常數(shù)很小,表明此正反應(yīng)進(jìn)行得很不完全。
金屬可以看成是由離子和自由電子組成。
金屬離子以點(diǎn)陳排列,電子在其間運(yùn)動(dòng)。對(duì)于給定的電極而言,電極電位是一個(gè)確定的常量,對(duì)于下述電極反應(yīng):
aA bB<=>cC dD ne
電極電位可表示為
(1.1)
式中
E:電極電位,V;
Eo:標(biāo)準(zhǔn)電極電位,V;
R:氣體常數(shù),8.31441J/(mol·k);
T:絕對(duì)溫度,k;
n:參與電極反應(yīng)的電子數(shù);
F:法拉第常數(shù),96486.7C/mol;
a:參與化學(xué)反應(yīng)各物質(zhì)的活度。
式(1.1)是電極電位的基本關(guān)系式。
單個(gè)的電極電位是無(wú)法測(cè)量的,因?yàn)楫?dāng)用導(dǎo)線連接溶液時(shí),又產(chǎn)生了新的溶液-電極界面,形成了新的電極,這時(shí)測(cè)得的電極電位實(shí)際上已不再是單個(gè)電極的電位,而是兩個(gè)電極的電位差了。同時(shí),只有將欲研究的電極與另一個(gè)作為電位參比標(biāo)準(zhǔn)的電極電位組成原電池,通過(guò)測(cè)量該原電池的電動(dòng)勢(shì),才能確定所研究的電極的電位。
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評(píng)分: 4.7
水位電極 一、水位電極的概述 Co-fly 系列電接點(diǎn)水位計(jì),主要用于鍋爐汽包、高低加熱器、除氧器、蒸發(fā)器、直流鍋爐起動(dòng)分離器、水箱 等的水位測(cè)量。本裝置由測(cè)量筒和二次儀表組成。采用數(shù)碼顯示和汽紅水綠雙色發(fā)光二極管顯示液位。 二、儀表的特點(diǎn)及技術(shù)參數(shù) 1.水位電極的特點(diǎn): ①具有閃光、聲音報(bào)警功能。 ②具有 4-20mA 信號(hào)輸出,可接 DCS 系統(tǒng),設(shè)有保護(hù)聯(lián)鎖輸出功能。 ③具有自供電功能,斷電后可繼續(xù)工作 4 小時(shí)。 ④儀表上設(shè)有三個(gè)按鈕, a報(bào)警消音、 b排污按鈕、 c檢測(cè)按鈕。 2.水位電極的技術(shù)參數(shù): ①電源電壓: 220V±10% 、50Hz ②工作環(huán)境溫度: -10-45℃ ③工作相對(duì)濕度:≤ 85% ④液體水阻范圍: 0-500KΩ ⑤繼電器輸出接點(diǎn)容量: 220V、3A ⑥水位顯示點(diǎn)數(shù): 5-19點(diǎn) (最多可達(dá) 38點(diǎn) ) 例如 19點(diǎn): 0、± 15、± 30、± 50
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pH玻璃電極對(duì)溶液中H+的選擇性響應(yīng),關(guān)鍵在于其敏感膜中膜電位的形成。因此準(zhǔn)確理解膜電位形成的思維邏輯非常必要,該思維邏輯就是模型思維與函數(shù)思維的聯(lián)合運(yùn)用。鑒于此,本文闡述了膜電位形成所采納的模型及其計(jì)算公式推導(dǎo),并對(duì)pH玻璃電極發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了討論。
標(biāo)準(zhǔn)電極電位是以標(biāo)準(zhǔn)氫原子作為參比電極,即氫的標(biāo)準(zhǔn)電極電位值定為0,與氫標(biāo)準(zhǔn)電極比較,電位較高的為正,電位較低者為負(fù)。如氫的標(biāo)準(zhǔn)電極電位H2←→H 為0.000V,鋅標(biāo)準(zhǔn)電極電位Zn ←→Zn2 為-0.762V,銅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位Cu ←→Cu2 為 0.337V。
金屬浸在只含有該金屬鹽的電解溶液中,達(dá)到平衡時(shí)所具有的電極電位,叫做該金屬的平衡電極電位。當(dāng)溫度為25℃,金屬離子的有效濃度為1mol/L(即活度為1)時(shí)測(cè)得的平衡電位,叫做標(biāo)準(zhǔn)電極電位 。
單個(gè)的電極電位是無(wú)法測(cè)量的,因?yàn)楫?dāng)用導(dǎo)線連接溶液時(shí),又產(chǎn)生了新的溶液-電極界面,形成了新的電極,這時(shí)測(cè)得的電極電位實(shí)際上已不再是單個(gè)電極的電位,而是兩個(gè)電極的電位差了。同時(shí),只有將欲研究的電極與另一個(gè)作為電位參比標(biāo)準(zhǔn)的電極電位組成原電池,通過(guò)測(cè)量該原電池的電動(dòng)勢(shì),才能確定所研究的電極的電位 。2100433B
一、使用說(shuō)明
二、絡(luò)合劑的略語(yǔ)符號(hào)
三、各元素的標(biāo)準(zhǔn)電極電位數(shù)據(jù)表