电极电位思维导图

电极电位思维导图的思维导图，在标准状态下，:测定的相对平衡电位，称为标准电极电位，用符号“φ0”表示，单位为V。

电极电位

• 概念
  • 电极电位的产生
  • 电极电位的测定
    • • 国际纯粹和应用化学协会（IUPAC）选定“标准氢电极”作为比较标准。
      • 标准氢电极是氢离子浓度为1mol·L-1氢气的压力为101.325kPa的电极。国际上规定，298K 时，标准氢电极的电极电位为零。用符号
      • H +/ +/ H2 H2 =0表示。其电极书写为： =0表示。其电极书写为：
      • H + (1mol.L -1 ),H 2 (101.325kPa)│Pt
      • 可将该电极与标准氢电极组成原电池，书写时把标准氢电极列于左侧（假定为负极），将待测电极列于右侧（假定为正极）。用电位计测定该原电池的标准电动势
    • 在标准状态下，:测定的相对平衡电位，称为标准电极电位，用符号“φ0”表示，单位为V。
    • 规定的标准状态为:指定温度为298.15K，组成电极的离子浓度为1mol/L，气体物质的分压为100kPa，液体或固体为纯净物。
    • 若构成原电池的两电极均在标准状态下，测定的电动势，称为标准电动势，用符号“E0”表示。
  • 一些常见的氧化还原半反应和标准电极电位
• 标准电极电位表
  • 注意事项
    • 1.该表只适用于水溶液，不能用于非水溶液或高温下的固相反应。
    • 2.根据电极电位的高低，可以判断氧化还原能力的相对强弱
      • （1）φθ值越低，表示 (Ox / Red) 中， Red失电子的能力越强是较强的还原剂;
      • φθ值越高，表示 (Ox /Red) 中，Ox得电子的能力越强是较强的氧化剂。
      • (2) 较强的氧化剂其对应的还原剂的还原能力较弱:较强的还原剂其对应的氧化剂的氧化能力较弱;如:Mn0 / Mn2和Cr,0-2- / Cr3+相比
      • 氧化能力: Mn0。> Cr,0-2-; 还原能力: Mn2+< Cr3+.
      • (3) 氧化还原反应的方向:
      • 较强氧化剂 + 较强还原剂 一较弱氧化剂 + 较弱还原剂如: (Cu2t/Cu)= 0.3419V > φ-(Zn2t/Zn) =- 0.7618V
      • Zn + Cu2+→Cu + Zn2+
    • 3.φθ的数值反映了氧化还原电对得失电子的能力，是一个强度性质，与物质的量无关。例如:
      • Zn2+ + 2e- 一-Z (Zn2t/Zn) = -0.7618V
      • 1/2Zn2+ + e1/2 Zn (Zn2+/Zn) = -0.7618V
    • 4.由于电极电位随温度的变化不大，其它温度下的电极电位也可用此表。
    • 5、标准电极电势表中的电极反应都是以还原反应式表示，得出的值为标准还原电极电势:
      • 氧化态 + ne-≒还 原 态
    • 6、溶液的酸碱度对电极电势有影响，标准电极电势表分酸表( aH+=1mol·L-1E0)和碱表 ( ao=1mol·L-IEB0)
  • 判断氧化还原反应进行的方向
    • 氧化还原反应的方向可根据 E 进行判断。只有o+ > - ,电池反应才可能自发进行。
      • 若电池反应中各种物质均为标准状态，可通过标准电极电势(E0) 判断反应自发进行的方向。
        • E=+0--0>0正向反应自发进行;
        • E9=P0-0<0正向反应非自发进行;
        • E0=0-0=0
          • 反应达到平衡;
• 能斯特方程式
  • 对于任一电极反应a0x + ne-= bRed其通式为:
  • 从电极电位的能斯特方程式可以看出:
    • 1.电极电位不仅与电极的本性有关，还与反应时的温度以及氧化态还原态及其介质的浓度或分压有关。
    • 2.在一定温度条下，对同一个半反应，其氧化态的浓度越大，则p(Ox/Red) 值越大; 反之，还原态的浓度越大，则 (Ox/Red)值越小。
    • 3.浓度对电极电位的影响是通过Ox/Red的对数并乘以0.05916/n起作用的，所以一般影响不大，影响· (Ox/Red) 的主要因素是o0 (Ox/Red)，当电极反应中相关物质φ前的系数很大时，才对(Ox/Red) 产生显著的影响。
  • 使用Nernst方程式的几点说明
    • 1.n表示电极反应中电子转移的个数。
    • 2.cox和cred应包括氧化剂和还原剂及其相关介质，但纯液体、纯固体和溶剂不写入方程中。
    • 3.若为气体则用分压除以100kPa表示。
    • 4.a、b分别表示一个已配平的氧化还原半反应中氧化态和还原态各物质前的系数。
• 电极电位的影响因素
  • 酸度对电极电位的影响
    • 若介质中的H和OH参加了电极反应，溶液pH的变化可影响电极电位。
      • E,g
  • 沉淀对电极电位的影响
    • E。g
      • • 显然由于有沉淀生成，使Ag+的浓度急剧降低，对w(Ag+/Ag)造成了较大的影响。
        • 实际上，在Ag溶液中加入CI，原来氧化还原电对中的Ag已转化为AgCI沉淀了，并组成了一个新电对AgCI/Ag，电极反应为:AgCl+e一Ag+ Cl
        • 由于平衡溶液中的C1-浓度为1 mo·L-1
        • 这时业(AgC1/Ag)= (Ag/Ag) = 0.223V并有y"(AgC1/Ag)= y(Ag*/Ag) + 0.0592VX1gcg)
    • 结论
      • • 加入的沉淀剂若是与氧化型物质反应生成沉淀，电对的电极电势将降低;
        • 若与还原型物质反应生成沉淀，电对的电极电势值升高。
• 电池电动势和电极电位的应用
  • 判断氧化还原反应的方向
  • 判断氧化还原反应进行的程度
  • 计算溶度积常数
  • 计算Kw