第08章 氧化還原反應(yīng)與電極電勢

1、Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)第八章第八章 氧化還原反應(yīng)與電極電勢氧化還原反應(yīng)與電極電勢Chapter 8 Oxidation-Reduction reactions and Electrode PotentialShanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)一、氧化值一、氧化值定義：氧化值是某元素的一個原子的荷電數(shù)，這種定義：氧化值是某元素的一個原子的荷電數(shù)，這種荷電數(shù)是假設(shè)

2、把每一個荷電數(shù)是假設(shè)把每一個化學(xué)鍵中的電子指定化學(xué)鍵中的電子指定給電負(fù)給電負(fù)性更大的原子而求得。性更大的原子而求得。規(guī)定氧化值為正值時加規(guī)定氧化值為正值時加“+”號，負(fù)值時加號，負(fù)值時加“-”號。號。 NaCl-1+1NHHH+1-3第一節(jié)第一節(jié) 氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)3. 氧的氧化值在大多數(shù)化合物中為氧的氧化值在大多數(shù)化合物中為-2，但過氧化物中為，但過氧化物中為-1,如如H2O2, 超氧化物中為超氧化物中為-1/2,如如KO2。確

3、定氧化值的規(guī)則如下：確定氧化值的規(guī)則如下：1. 單質(zhì)中元素的氧化值為零。如單質(zhì)單質(zhì)中元素的氧化值為零。如單質(zhì)O26. 電中性化合物中所有元素的氧化值代數(shù)和為零，如電中性化合物中所有元素的氧化值代數(shù)和為零，如H2O。4. 單原子離子中元素的氧化值等于離子的電荷數(shù)；如單原子離子中元素的氧化值等于離子的電荷數(shù)；如Na+。5. 多原子離子中所有元素的氧化值的代數(shù)和等于該離子所多原子離子中所有元素的氧化值的代數(shù)和等于該離子所帶的電荷數(shù)。帶的電荷數(shù)。2. 氫的氧化值一般為氫的氧化值一般為+1，金屬氫化物中為，金屬氫化物中為-1，如，如KH和和CaH2。SO42-中元素氧化值的代數(shù)和為中元素氧化值的代數(shù)和為

4、: 61+(-2)4=-2。第一節(jié)第一節(jié) 氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)K2Cr2O7 中，中，Cr 元素的氧化值元素的氧化值 ： +6例例0)2(72) 1(2xx = +6NH4+ 中，中，N 元素的氧化值元素的氧化值 ： -3Fe3O4 中，中，F(xiàn)e 元素的氧化值元素的氧化值 ： +8/3-24 + 3x = 0 x = +8/3第一節(jié)第一節(jié) 氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)Shanxi Medical University山西醫(yī)科

5、大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)CO CO2 CH4 C2H5OHC: +2 +4 -4 -2 S2O32- S2O82- S4O62-S: +2 +7 +2.5 第一節(jié)第一節(jié) 氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)二、二、 氧化還原反應(yīng)及氧化劑和還原劑氧化還原反應(yīng)及氧化劑和還原劑氧化還原反應(yīng)：元素的氧化值發(fā)生改變的化學(xué)反應(yīng)氧化還原反應(yīng)：元素的氧化值發(fā)生改變的化學(xué)反應(yīng)Zn + CuSO4 Zn

6、SO4 + Cu Ag+ + Fe2+ Ag + Fe3+ Ag+ + Cl- AgCl 第一節(jié)第一節(jié) 氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)氧化值升高的過程氧化值升高的過程氧化氧化 Zn Zn2+ +2e- 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)Cu2+ +2e - Cu 還原反應(yīng)還原反應(yīng)氧化值降低的過程氧化值降低的過程還原還原氧化還原反應(yīng)本質(zhì)：電子的得失氧化還原反應(yīng)本質(zhì)：電子的得失氧化還原反應(yīng)現(xiàn)象：氧化值的升降氧化還原反應(yīng)現(xiàn)象：氧化值的升降-2e-Zn + Cu2+

7、Zn2+ + Cu ( (失電子的反應(yīng)失電子的反應(yīng)) ) ( (得電子的反應(yīng)得電子的反應(yīng)) )C + O2 CO2第一節(jié)第一節(jié) 氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)還原劑還原劑被氧化被氧化氧化值升高氧化值升高氧化劑氧化劑被還原被還原氧化值降低氧化值降低氧化值升高的物質(zhì)氧化值升高的物質(zhì)還原劑還原劑氧化值降低的物質(zhì)氧化值降低的物質(zhì)氧化劑氧化劑Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu-2e-NaClO + 2FeSO4 +H2SO4 NaCl + Fe2(

8、SO)3 + H2O+1+2-1+34 4第一節(jié)第一節(jié) 氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)三、氧化還原電對三、氧化還原電對氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)-2e-Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu+ ne-氧化還原半反應(yīng)的通式：氧化還原半反應(yīng)的通式：Ox + ne-Red或或第一節(jié)第一節(jié) 氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)氧化還原反應(yīng)的實質(zhì) Zn Zn2+ +2e- Cu2+2e- CuShanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大

9、學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué) 例：例： Zn2+ ZnCu2+ Cu氧化還原電對：氧化還原電對：Ox + ne-Red式中：式中：n為半反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目為半反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目 Ox表示氧化型物質(zhì)，即某元素原子的氧化值相對表示氧化型物質(zhì)，即某元素原子的氧化值相對較高的物質(zhì)，由氧化劑組成較高的物質(zhì)，由氧化劑組成 Red表示還原型物質(zhì)，即元素原子的氧化值相對表示還原型物質(zhì)，即元素原子的氧化值相對較低的物質(zhì)，由還原劑組成較低的物質(zhì)，由還原劑組成 氧化型氧化型/還原型（還原型（Ox/Red） 第一節(jié)第一節(jié) 氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)Shan

10、xi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)第二節(jié)第二節(jié) 原電池原電池ZnZn片插入片插入CuSO4中發(fā)生的反應(yīng)中發(fā)生的反應(yīng)ab一、原電池及電極一、原電池及電極Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Cu2+ZnZn2+Cu(-)(-)(+)(+)利用氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置利用氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池，簡稱電池。叫做原電池，簡稱電池。 Shanxi

11、Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Zn + CuSO4 ZnSO4 + CuCu-Zn Cu-Zn 原電池原電池鋅半電池鋅半電池 + + 銅半電池銅半電池(-)(-)(+)(+)半電池又稱電極半電池又稱電極1. 電極導(dǎo)體電極導(dǎo)體2. 氧化還原電對氧化還原電對組成：組成：第二節(jié)第二節(jié) 原電池原電池Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)半電池反應(yīng)：又稱電極反應(yīng)，半電池中發(fā)生的半電池反應(yīng)：又稱

12、電極反應(yīng)，半電池中發(fā)生的氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)電池反應(yīng)：原電池的兩極發(fā)生的總的氧化還原電池反應(yīng)：原電池的兩極發(fā)生的總的氧化還原反應(yīng)反應(yīng)負(fù)極：輸出電子的電極，負(fù)極：輸出電子的電極，正極：接受電子的電極，正極：接受電子的電極，發(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu負(fù)極反應(yīng)：負(fù)極反應(yīng)：正極反應(yīng)：正極反應(yīng)：電池反應(yīng)：電池反應(yīng)：Cu-Zn Cu-Zn 原電池原電池第二節(jié)第二節(jié) 原電池原電池Zn Zn2+2e-Cu2+2e- Cu負(fù)極反應(yīng)：負(fù)極反應(yīng)：負(fù)極反應(yīng)：負(fù)極反應(yīng)：Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu電池反應(yīng)：電池反應(yīng)：Shanx

13、i Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)二、電池的書寫方式二、電池的書寫方式(3) 一般把負(fù)極寫在左邊，正極寫在右邊，電極的極性在括號一般把負(fù)極寫在左邊，正極寫在右邊，電極的極性在括號 內(nèi)用內(nèi)用“”和和“”標(biāo)明。標(biāo)明。 (4) 兩個半電池間的鹽橋用兩個半電池間的鹽橋用“|”表示。表示。 (1) 用化學(xué)式表示電極中各物質(zhì)的組成，并注明物質(zhì)的狀態(tài)。用化學(xué)式表示電極中各物質(zhì)的組成，并注明物質(zhì)的狀態(tài)。溶液注明濃度，氣體注明分壓溶液注明濃度，氣體注明分壓 (kPa) 。(2) 用用“|”表示電極的兩種組成物

14、質(zhì)間有界面；同一相中不同表示電極的兩種組成物質(zhì)間有界面；同一相中不同 物質(zhì)之間用物質(zhì)之間用“，”分開。分開。 (5) 電極的電對自身不能作導(dǎo)體時，需外加一惰性電極導(dǎo)體，電極的電對自身不能作導(dǎo)體時，需外加一惰性電極導(dǎo)體， 通常選用鉑通常選用鉑(Pt)作惰性電極導(dǎo)體作惰性電極導(dǎo)體,電極導(dǎo)體不用標(biāo)明狀態(tài)。電極導(dǎo)體不用標(biāo)明狀態(tài)。 第二節(jié)第二節(jié) 原電池原電池Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Zn Zn2+Zn + Cu2+ Zn2+ + CuZn + Cu2+ Zn2+ + CuZn + C

15、d2+(0.1molL-1) Zn2+ (0.01molL-1) + Cd(- -) Zn | Zn2+(0.01molL-1) Cd2+(0.1molL-1 ) | Cd (+ +)|(c1) Cu2+ Cu(c2)(- -)(+ +)|Zn Zn2+(c1) Cu2+ Cu(c2)鋅電極、鎘電極鋅電極、鎘電極Zn - 2e- Zn2+Zn電電極極Cu2+ + 2e- Cu Cu電極電極第二節(jié)第二節(jié) 原電池原電池(- -) Zn | Zn2+(0.01molL-1) Cd2+(0.1molL-1 ) | Cd (+ +)|(- -) Zn | Zn2+(0.01molL-1) Cd2+(0.

16、1molL-1 ) | Cd (+ +)|(- -) Zn | Zn2+(0.01molL-1) Cd2+(0.1molL-1 ) | Cd (+ +)|Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)例：將下列氧化還原反應(yīng)設(shè)計成原電池。例：將下列氧化還原反應(yīng)設(shè)計成原電池。2MnO4-(aq) + 10Cl-(aq) + 16H+(aq) 2Mn2+(aq) + 5Cl2(g) + 4H2O(l)解：原電池的正極輸入電子，原電池的負(fù)極輸出電子，解：原電池的正極輸入電子，原電池的負(fù)極輸出電子，將將

17、題示氧化還原反應(yīng)設(shè)計成原電池題示氧化還原反應(yīng)設(shè)計成原電池正極反應(yīng)：正極反應(yīng)：負(fù)極反應(yīng)：負(fù)極反應(yīng)：原電池符號：原電池符號：MnO4- + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4H2O2Cl- Cl2 + 2e-(-) Pt | Cl2(p) | Cl- (c1) | H+(c2), MnO4- (c3), Mn2+(c4) | Pt (+) 第二節(jié)第二節(jié) 原電池原電池Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)例：將氧化還原反應(yīng)例：將氧化還原反應(yīng) 設(shè)計成原電池。設(shè)計成原電池。(+) Ag+ ,

18、Ag(-) Fe3+ ，F(xiàn)e2+(-)Pt Fe3+(c1), Fe2+(c2)半電池（電極）半電池（電極）半電池（電極）半電池（電極） Fe2+ + Ag+ Fe3+ + Ag | Ag+(c3) Ag (+)Fe2+ Fe3+ + e-Ag+ + e- Ag解：解：第二節(jié)第二節(jié) 原電池原電池Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué) 三、常見電極類型 1）金屬金屬離子電極 電極組成式：Zn Zn2+(c) 電極反應(yīng)：Zn Zn2+2e- 2)氣體離子電極 電極組成式：Pt Cl2(p)

19、 Cl-(c) 電極反應(yīng)：Cl2+2e- 2Cl- 第二節(jié)第二節(jié) 原電池原電池Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)3)金屬金屬難溶物電極 電極組成式：Ag AgCl(s) Cl-(c) 電極反應(yīng)：AgCl+e- Ag + Cl-4)氧化還原電極 電極組成式：Pt Fe2+(c1), Fe3+(c2) 電極反應(yīng)： Fe3+ +e- Fe2+第二節(jié)第二節(jié) 原電池原電池Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical Universit

20、y山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)溶解溶解M Mn+ + ne-沉積沉積一、電極電勢的產(chǎn)生一、電極電勢的產(chǎn)生電極電勢：電極電勢：MMn+CuSOCuSO4 4CuCuMMn+MMn+MMM第三節(jié)第三節(jié) 電極電勢和原電池的電動勢電極電勢和原電池的電動勢(/)nMMShanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)原電池的電動勢原電池的電動勢二、原電池的電動勢與電極電勢的測定二、原電池的電動勢與電極電勢的測定 在沒有電流通過的情況下，正負(fù)兩極的電極電在沒有電流通過的情況下，正負(fù)兩極的電極電勢之差稱為原電池的勢

21、之差稱為原電池的電動勢電動勢，用符號，用符號E E 表示，單位表示，單位為伏特（為伏特（V V）。）。 E第三節(jié)第三節(jié) 電極電勢和原電池的電動勢電極電勢和原電池的電動勢Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)（一）、（一）、 標(biāo)準(zhǔn)氫電極標(biāo)準(zhǔn)氫電極（二）、（二）、 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢標(biāo)準(zhǔn)電極電勢符號：符號：H2 2H+ + e-T = 298K, c = 1molL-1 或或 p = 100kPa的電極電勢。的電極電勢。SHE0.0000V(/)nMM單位：單位：V第三節(jié)第三節(jié) 電極電勢和原電池

22、的電動勢電極電勢和原電池的電動勢標(biāo)準(zhǔn)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)態(tài): : Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)例：測定例：測定2(/)?CuCuE2(/)SHECuCu第三節(jié)第三節(jié) 電極電勢和原電池的電動勢電極電勢和原電池的電動勢Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)0.3419EV2(/)SHEECuCu0.0000SHEV2(/)0.341900.3419CuCuVV第三節(jié)第三節(jié) 電極電勢和原

23、電池的電動勢電極電勢和原電池的電動勢Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué) 電極的電極電勢越大，電極的電極電勢越大，表明氧化還原電對中的表明氧化還原電對中的氧化型物質(zhì)氧化型物質(zhì)愈易得電子，它的氧化能力愈強。愈易得電子，它的氧化能力愈強。例如：例如： MMn+Mn+Mn+2(/)2.866FFV表明表明F F2 2容易得電子是強氧化劑容易得電子是強氧化劑第三節(jié)第三節(jié) 電極電勢和原電池的電動勢電極電勢和原電池的電動勢Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)

24、Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)電極的電極電勢越小，表明氧化還原電對中的電極的電極電勢越小，表明氧化還原電對中的還原型物質(zhì)還原型物質(zhì)愈易失電子，它的還原能力愈強。愈易失電子，它的還原能力愈強。 例如：例如：MMn+Mn+Mn+Mn+表明表明 Li Li 容易失電子是強還原劑容易失電子是強還原劑(/)3.0401LiLiV 第三節(jié)第三節(jié) 電極電勢和原電池的電動勢電極電勢和原電池的電動勢Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)例：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下例：標(biāo)準(zhǔn)狀

25、態(tài)下 Sn2+、Fe3+、Sn、Fe2+ 中，那種物中，那種物質(zhì)是較強的氧化劑，那種物質(zhì)是較強的還原劑質(zhì)是較強的氧化劑，那種物質(zhì)是較強的還原劑?解：解：Sn2+/ Sn ， Fe3+/ Fe2+ 查附錄：查附錄： Fe3+ 是較強氧化劑，是較強氧化劑，Sn是較強還原劑是較強還原劑(/). 2SnSn0 1375 V(/).32FeFe0 771 V(/)(/)322FeFeSnSn第三節(jié)第三節(jié) 電極電勢和原電池的電動勢電極電勢和原電池的電動勢Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)四、影

26、響電極電勢的因素四、影響電極電勢的因素- -Nernst方程方程 電極電勢電極電勢 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢標(biāo)準(zhǔn)電極電勢n 電極反應(yīng)式中得電極反應(yīng)式中得( (失失) )電子的總數(shù)電子的總數(shù)cr (Ox)氧化型物質(zhì)的相對濃度氧化型物質(zhì)的相對濃度1. Nernst方程方程mOx + ne- qRedcr(Red)還原型物質(zhì)的相對濃度還原型物質(zhì)的相對濃度F F法拉第常數(shù)，法拉第常數(shù)，T T絕對溫度，絕對溫度，R R氣體常數(shù)氣體常數(shù)第三節(jié)第三節(jié) 電極電勢和原電池的電動勢電極電勢和原電池的電動勢()ln(Re )mrqrcOxRTnFcdShanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Sh

27、anxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)T = 298K時，時，111()2.303 8.314298.15lg96500(Re )mrqrcOxJ molKKnC molcd()0.05916lg(Re )mrqrcOxVncd第三節(jié)第三節(jié) 電極電勢和原電池的電動勢電極電勢和原電池的電動勢Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué) 應(yīng)用應(yīng)用Nernst方程應(yīng)注意以下幾個問題方程應(yīng)注意以下幾個問題： （1）計算前，應(yīng)配平電極反應(yīng)式；計算前，應(yīng)配平電極反應(yīng)式；

28、Cl2 + e- Cl-22/0.05916lg2()ClrppVcCl 2 2 2/0.05916lg()ClrppVc Cl第三節(jié)第三節(jié) 電極電勢和原電池的電動勢電極電勢和原電池的電動勢Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)（2）純固體及純液體的濃度規(guī)定為）純固體及純液體的濃度規(guī)定為1，在能斯特，在能斯特方程中不體現(xiàn)；氣體物質(zhì)可以用分壓方程中不體現(xiàn)；氣體物質(zhì)可以用分壓p寫入寫入Nernst方程中；方程中； Zn2+ + 2e- Zn Cl2 + 2e- 2Cl-20.05916lg

29、()2rVc Zn22/0.05916lg2()ClrppVcCl第三節(jié)第三節(jié) 電極電勢和原電池的電動勢電極電勢和原電池的電動勢Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)（3）若電極反應(yīng)中有若電極反應(yīng)中有H或或OH- 等參與，其濃度等參與，其濃度必須寫進(jìn)能斯特方程中；必須寫進(jìn)能斯特方程中；MnO2(s) + 4H+ + 2e- Mn2+ + 2H2O42(H )0.05916lg2(Mn)rrcVc第三節(jié)第三節(jié) 電極電勢和原電池的電動勢電極電勢和原電池的電動勢Shanxi Medical

30、University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)(3) 氧化型和還原型物質(zhì)的濃度氧化型和還原型物質(zhì)的濃度2. 影響電極電勢的因素影響電極電勢的因素 (1) 電極的本性電極的本性cr (Ox) 或或 cr (Red) , cr (Ox) 或或 cr (Red) , (2) 溫度溫度()0.05916lg(Re )mrqrcOxVncd第三節(jié)第三節(jié) 電極電勢和原電池的電動勢電極電勢和原電池的電動勢Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大

31、學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)例例: 計算計算298K時時 Zn2+濃度為濃度為 0.010molL-1的鋅電極的電極電勢。的鋅電極的電極電勢。 Zn2+ + 2e- Zn解：電極反應(yīng)式：解：電極反應(yīng)式：0.059160.7618lg(0.0100)2VV 20.05916lg()2rVc Zn0.821V 第三節(jié)第三節(jié) 電極電勢和原電池的電動勢電極電勢和原電池的電動勢Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué) 例例: 電極反應(yīng)：電極反應(yīng)：解：氧化型：解：氧化型：MnO4-，H +還原型：還原型：Mn2+

32、，H2O-+-4MnO +8H +5e2+2Mn + 4H O 當(dāng)當(dāng) cr(MnO4- ) cr(Mn2+) 1molL-1時，時， 求求 298K下，下，pH 6.0 時的電極電勢時的電極電勢 。-842(MnO ) (H )0.05916lg5(Mn)rrrccVc6 80.059161 (10 )1.507lg51V0.939V第三節(jié)第三節(jié) 電極電勢和原電池的電動勢電極電勢和原電池的電動勢Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué) 生成沉淀生成沉淀NaCl+ +Cl-cr(Ag+)減

33、小，減小， 電極電勢（電極電勢（ ）減小減小 Ag+ + e- Ag AgCl0.05916lg(Ag )1rVc第三節(jié)第三節(jié) 電極電勢和原電池的電動勢電極電勢和原電池的電動勢Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)例：在此電極溶液中加入例：在此電極溶液中加入NaCl，使其生成，使其生成 AgCl 沉淀，達(dá)沉淀，達(dá)平衡時平衡時cr(Cl-)= 1.0，求，求298K時，時， (Ag+/Ag)= ?解：解： Ag+ + Cl- AgCl Ag+ + e- Ag10(Ag )(Cl )1.7

34、8 10rrspcKc1010(Ag )(Cl )1.78 10/11.780/1sprrKcc0.05916lg(Ag )1rVc100.79960.5916 lg(1.78 10)0.222VVV第三節(jié)第三節(jié) 電極電勢和原電池的電動勢電極電勢和原電池的電動勢Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)（一（一）比較氧化劑和還原劑的強弱）比較氧化劑和還原劑的強弱 由由 的大小的大小判斷：強氧化劑判斷：強氧化劑+強還原劑，自發(fā)強還原劑，自發(fā) 由由 E E 判斷：判斷： E 0 ，自發(fā)，自發(fā)

35、E 8080使用。使用。電極反應(yīng)電極反應(yīng): AgCl + e- Ag +Cl-Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)二、指示電極二、指示電極玻璃電極玻璃電極電極電位對電極電位對H+離子濃度離子濃度(活度活度)的變化符合的變化符合Nernst方程的電極，方程的電極，稱為稱為pH指示電極。指示電極。使用最廣泛的使用最廣泛的pH指示電極為指示電極為玻玻璃電極璃電極(glass electrode)。第四節(jié)第四節(jié) 電勢法測定溶液的電勢法測定溶液的pHpHpH303. 2)(HlnFRTKaFR

36、TK玻玻玻Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)復(fù)合電極復(fù)合電極將指示電極和參比電極組裝將指示電極和參比電極組裝在一起就構(gòu)成復(fù)合電極。在一起就構(gòu)成復(fù)合電極。復(fù)合電極的優(yōu)點在于使用方復(fù)合電極的優(yōu)點在于使用方便，并且測定值較穩(wěn)定。便，并且測定值較穩(wěn)定。第四節(jié)第四節(jié) 電勢法測定溶液的電勢法測定溶液的pHpHShanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)三、電位法測定溶液的三、電位法測定溶液的

37、pH值值測定溶液的測定溶液的pH，常用玻璃電極作，常用玻璃電極作pH指示電極，指示電極，飽和甘汞電極作參比電極，組成原電池。飽和甘汞電極作參比電極，組成原電池。(-) 玻璃電極玻璃電極 | 待測待測pH溶液溶液 | SCE (+)電池電動勢為：電池電動勢為：pH)303. 2(SCESCEFRTKE玻玻第四節(jié)第四節(jié) 電勢法測定溶液的電勢法測定溶液的pHpHSCE2.303= pH RTKF玻2.303= +pHRTKFShanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)S2.303= +pHSSRT

38、EKF2.303= +pHxxxRTEKFpHpH0.05916 VxSxSEE第四節(jié)第四節(jié) 電勢法測定溶液的電勢法測定溶液的pHpHShanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)第五節(jié)第五節(jié) 生物傳感器生物傳感器生物芯片生物芯片: : 就是在玻璃片、硅片、尼龍膜等材料上放上生物就是在玻璃片、硅片、尼龍膜等材料上放上生物樣品，然后由一種儀器收集信號，用計算機分析數(shù)據(jù)結(jié)果。樣品，然后由一種儀器收集信號，用計算機分析數(shù)據(jù)結(jié)果。電子芯片上布列的是一個個半導(dǎo)體電子單元，而生物芯片上電子芯片上布列的是一

39、個個半導(dǎo)體電子單元，而生物芯片上布列的是一個個生物探針分子。布列的是一個個生物探針分子。(1)(1)基因芯片：是將基因芯片：是將cDNAcDNA或寡核苷酸按微陣列方式固定在微型或寡核苷酸按微陣列方式固定在微型載體上制成。載體上制成。(2)(2)蛋白質(zhì)芯片：是將蛋白質(zhì)或抗原等一些非核酸生命物質(zhì)按微蛋白質(zhì)芯片：是將蛋白質(zhì)或抗原等一些非核酸生命物質(zhì)按微陣列方式固定在微型載體上獲得。陣列方式固定在微型載體上獲得。(3)(3)細(xì)胞芯片：是將細(xì)胞按照特定的方式固定在載體上，用細(xì)胞芯片：是將細(xì)胞按照特定的方式固定在載體上，用來檢測細(xì)胞間相互影響或相互作用。來檢測細(xì)胞間相互影響或相互作用。(4)(4)組織芯片

40、：是將組織切片等按照特定的方式固定在載體上，組織芯片：是將組織切片等按照特定的方式固定在載體上，用來進(jìn)行免疫組織化學(xué)等組織內(nèi)成分差異研究。用來進(jìn)行免疫組織化學(xué)等組織內(nèi)成分差異研究。Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)Shanxi Medical University山西醫(yī)科大學(xué)山西醫(yī)科大學(xué)拓展拓展Heratbeat and electrocardiography (心電圖心電圖)In a typical day an adults heart pumps more than 7000 L of blood through the circulatory s

41、ystem. More than two centuries ago, Luigi Galvani and Alessandro Volta, discovered that the contractions (收縮收縮) of the heart are controlled by electrical phenomena.Cell wall are membranes with variable permeability with respect to a number of physiologically important ions (especially Na+, K+ and Ca

42、2+). The concentrations of these ions are different for the fluids inside the cells (細(xì)胞內(nèi)液，細(xì)胞內(nèi)液，ICF) and outside the cells (細(xì)部外液，細(xì)部外液，ECF). For example, in cardiac muscle cells (心肌細(xì)胞心肌細(xì)胞) the concentrations of K+ in the ICF and ECF are typically about 135 millimolar (毫摩爾毫摩爾/升升) and 4 mM, respectively. Importantly, for Na+ the concentration difference between the ICF and ECF is opposite that for K+; typically, Na+ICF=10 mM and Na+ECF=