教學(xué)第五章電化學(xué)分析法引論課件

第五章電化學(xué)分析法引論

第五章電化學(xué)分析法引論1§5—1電化學(xué)分析法簡(jiǎn)介電化學(xué)分析法是建立在物質(zhì)在溶液中的電化學(xué)性質(zhì)基礎(chǔ)上的一類儀器分析方法。

§5—1電化學(xué)分析法簡(jiǎn)介2溶液的電化學(xué)性質(zhì)是指當(dāng)電流通過(guò)溶液構(gòu)成化學(xué)電池時(shí)，化學(xué)電池的電位、電流、電導(dǎo)和電量等電學(xué)性質(zhì)要隨著溶液的化學(xué)組成和濃度的不同而不同的性質(zhì)。溶液的電化學(xué)性質(zhì)是指當(dāng)電流通過(guò)溶液構(gòu)成化學(xué)電池時(shí)，化3一、電化學(xué)分析分類：1.電導(dǎo)分析法2.電位分析法3.電解分析法4.庫(kù)侖分析法5.極譜法和伏安法一、電化學(xué)分析分類：41、電導(dǎo)分析法：以測(cè)量溶液的電導(dǎo)為基礎(chǔ)的分析方法。直接電導(dǎo)法：是直接測(cè)定溶液的電導(dǎo)值而測(cè)出被測(cè)物質(zhì)的濃度。電導(dǎo)滴定法：是通過(guò)電導(dǎo)的突變來(lái)確定滴定終點(diǎn)，然后計(jì)算被測(cè)物質(zhì)的含量。1、電導(dǎo)分析法：以測(cè)量溶液的電導(dǎo)為基礎(chǔ)的分析方法。52．電位分析法電位分析法：用一指示電極和一參比電極與試液組成化學(xué)電池，在零電流條件下測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)，依此進(jìn)行分析的方法。包括：直接電位法和電位滴定法2．電位分析法63．電解分析法電解分析法：應(yīng)用外加電源電解試液，電解后稱量在電極上析出的金屬的質(zhì)量，依此進(jìn)行分析的方法。也稱電重量法。3．電解分析法74.庫(kù)侖分析法庫(kù)侖分析法：應(yīng)用外加電源電解試液，根據(jù)電解過(guò)程中所消耗的電量來(lái)進(jìn)行分析的方法。4.庫(kù)侖分析法85．極譜法和伏安法兩者都是以電解過(guò)程中所得的電流—電壓曲線為基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行分析的方法。5．極譜法和伏安法9二、優(yōu)點(diǎn)儀器設(shè)備簡(jiǎn)單；分析速度快；靈敏度高；選擇性好。二、優(yōu)點(diǎn)10§5—2化學(xué)電池一、化學(xué)電池及其分類：1、化學(xué)電池定義：化學(xué)電池是化學(xué)能與電能互相轉(zhuǎn)換的裝置?！?—2化學(xué)電池112、電池分類：原電池——將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。電解池——將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。2、電池分類：12二、化學(xué)電池的組成及化學(xué)電池的陰極、陽(yáng)極：1．組成：無(wú)論是原電池還是電解池，它們都由兩個(gè)電極插入電解質(zhì)溶液中構(gòu)成。二、化學(xué)電池的組成及化學(xué)電池的陰極、陽(yáng)極：13第五章電化學(xué)分析法引論課件14第五章電化學(xué)分析法引論課件152．化學(xué)電池的陰極和陽(yáng)極：發(fā)生氧化反應(yīng)的電極稱為陽(yáng)極，而將發(fā)生還原反應(yīng)的電極叫做陰極。2．化學(xué)電池的陰極和陽(yáng)極：16三、電池的表示方法：一般把作為陽(yáng)極的電極和有關(guān)的溶液體系寫在左邊，把作為陰極的電極和有關(guān)的溶液體系寫在右邊。每一個(gè)不同相的界面用一豎線表示，鹽橋用兩條豎線表示。三、電池的表示方法：17(-)電極a溶液(a1)溶液(a2)電極b(+)陽(yáng)極E陰極電池電動(dòng)勢(shì):E=c-a+液接=右-左+液接(-)電極a溶液(a1)溶液(a2)電極b18例1：Zn+CuSO4(α2)ZnSO4(α1)+Cu陽(yáng)極Zn–2e→Zn2+

陰極Cu2++2e→Cu原電池表示：Zn∣ZnSO4(α1)‖CuSO4(α2)∣Cu例1：19例2：2Ag+Hg2Cl22Hg+AgCl陽(yáng)極：Ag+Cl--e→AgCl陰極：Hg2Cl2+2e→2Hg+2Cl-原電池表示為：Ag∣AgCl(s),Cl-(α1)‖Cl-(α2),Hg2Cl2(s)∣Hg(l)例2：20例3：H2(P1)

+Cl2(P2)

2HCl陽(yáng)極H2–2e→2H+

陰極Cl2+2e→2Cl-

原電池表示：Pt∣H2(P1),H+(α1)‖Cl-(α2),Cl2(P2)∣Pt例3：21§5—3電極電位：一、電極和電極電位：1、電極：在電化學(xué)電池中賴以進(jìn)行電極反應(yīng)和傳導(dǎo)電流從而構(gòu)成回路的部分?！?—3電極電位：222、電極的電極電位：在電極與溶液的兩相界面上，存在的電位差即為電極的電極電位。2、電極的電極電位：在電極與溶液的兩相界面上，存在的電位差即23二、電極電位的產(chǎn)生：對(duì)于一個(gè)電極來(lái)說(shuō)，它之所以存在電極電位，是因?yàn)榇嬖谥嚅g電位。相間電位是在兩個(gè)不同的相之間所存在的電位差。二、電極電位的產(chǎn)生：對(duì)于一個(gè)電極來(lái)說(shuō)，它之所以存在電極電位，24相間電位的產(chǎn)生以液接電位的產(chǎn)生為例說(shuō)明：相間電位的產(chǎn)生以液接電位的產(chǎn)生為例說(shuō)明：25第五章電化學(xué)分析法引論課件26第五章電化學(xué)分析法引論課件27三、電極電位的測(cè)量：選用標(biāo)準(zhǔn)氫電極為標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定它的電極電位在任何溫度下的電極電位等于零。然后將其它電極與它組成原電池，通過(guò)測(cè)定此原電池的電動(dòng)勢(shì)，就可以得到其它電極相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電極電位值。三、電極電位的測(cè)量：選用標(biāo)準(zhǔn)氫電極為標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定它的電極電位在281、標(biāo)準(zhǔn)氫電極：Pt|H2(101325Pa),H+(α=1)1、標(biāo)準(zhǔn)氫電極：29第五章電化學(xué)分析法引論課件30即：當(dāng)H2氣的壓力為101325Pa，H+離子的活度為1mol/L時(shí)，該電極稱標(biāo)準(zhǔn)氫電極，規(guī)定其電位在所有溫度下都為零。電極反應(yīng)：2H++2e→H2即：當(dāng)H2氣的壓力為101325Pa，H+離子的活度為1mo312.標(biāo)準(zhǔn)電極電位：常溫條件下(298.15K)，活度a均為1mol/L的氧化態(tài)和還原態(tài)構(gòu)成如下電池：PtH2(101325Pa),H+(a=1M)

Mn+(a=1M)M該電池的電動(dòng)勢(shì)E即為電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電位。2.標(biāo)準(zhǔn)電極電位：常溫條件下(298.15K)，活度32如Zn的標(biāo)準(zhǔn)電極電位E0Zn2+/Zn=-0.763V是下列電池的電動(dòng)勢(shì)：PtH2(101325Pa),H+(1mol/L)Zn2+(1mol/L)Zn

如Zn的標(biāo)準(zhǔn)電極電位33四、電極電位的計(jì)算——能斯特方程式：對(duì)電極反應(yīng)：aA+bB+-…+ne=cC+dD…其電極電位可由下式計(jì)算：四、電極電位的計(jì)算——能斯特方程式：34第五章電化學(xué)分析法引論課件35式中：E——平衡電極電位；E0——標(biāo)準(zhǔn)電極電位；R——為氣體常數(shù)；n——電子轉(zhuǎn)移數(shù)；T――絕對(duì)溫度；F――法拉弟常數(shù)，其值為96486。aAa、aBb、aCc、aDd分別為組分A、B、C、D的活度。式中：E——平衡電極電位；36若上述反應(yīng)為電池反應(yīng)，此式一樣適用。若上述反應(yīng)為電池反應(yīng)，此式一樣適用。37§5—3電極極化與超電位一、定義：當(dāng)有較大電流通過(guò)電池時(shí)，電極的實(shí)際電極電位偏離平衡電極電位的現(xiàn)象稱為電極的極化?！?—3電極極化與超電位38二、產(chǎn)生極化的原因：（一）濃差極化（二）電化學(xué)極化二、產(chǎn)生極化的原因：39（一）濃差極化：在有電流流過(guò)電極時(shí)，由于溶液中離子的擴(kuò)散速度跟不上電極反應(yīng)速度而導(dǎo)致電極表面附近的離子濃度與本體溶液中不同，從而使有電流流過(guò)電極時(shí)的電極電位值與平衡電極電位產(chǎn)生偏差的現(xiàn)象，叫濃差極化。（一）濃差極化：在有電流流過(guò)電極時(shí)，由于溶液中離子的擴(kuò)散40（二）電化學(xué)極化：由于電極反應(yīng)速度有限造成電極上帶電程度與平衡時(shí)不同，而導(dǎo)致有電流通過(guò)時(shí)的電極電位值偏離平衡時(shí)的電極電位的現(xiàn)象，叫電化學(xué)極化。（二）電化學(xué)極化：由于電極反應(yīng)速度有限造成電極上帶電程度與平41三、超電位定義：由于極化，使實(shí)際電位和可逆平衡電位之間存在差異，此差異即為超電位η=|φ實(shí)-φ可逆|三、超電位定義：由于極化，使實(shí)際電位和可逆平衡電位之間存在42影響因素：a)電流密度，b)T，

c)電極化學(xué)成份不同，不同d)產(chǎn)物是氣體的電極，其大影響因素：43第五章電化學(xué)分析法引論

第五章電化學(xué)分析法引論44§5—1電化學(xué)分析法簡(jiǎn)介電化學(xué)分析法是建立在物質(zhì)在溶液中的電化學(xué)性質(zhì)基礎(chǔ)上的一類儀器分析方法。

§5—1電化學(xué)分析法簡(jiǎn)介45溶液的電化學(xué)性質(zhì)是指當(dāng)電流通過(guò)溶液構(gòu)成化學(xué)電池時(shí)，化學(xué)電池的電位、電流、電導(dǎo)和電量等電學(xué)性質(zhì)要隨著溶液的化學(xué)組成和濃度的不同而不同的性質(zhì)。溶液的電化學(xué)性質(zhì)是指當(dāng)電流通過(guò)溶液構(gòu)成化學(xué)電池時(shí)，化46一、電化學(xué)分析分類：1.電導(dǎo)分析法2.電位分析法3.電解分析法4.庫(kù)侖分析法5.極譜法和伏安法一、電化學(xué)分析分類：471、電導(dǎo)分析法：以測(cè)量溶液的電導(dǎo)為基礎(chǔ)的分析方法。直接電導(dǎo)法：是直接測(cè)定溶液的電導(dǎo)值而測(cè)出被測(cè)物質(zhì)的濃度。電導(dǎo)滴定法：是通過(guò)電導(dǎo)的突變來(lái)確定滴定終點(diǎn)，然后計(jì)算被測(cè)物質(zhì)的含量。1、電導(dǎo)分析法：以測(cè)量溶液的電導(dǎo)為基礎(chǔ)的分析方法。482．電位分析法電位分析法：用一指示電極和一參比電極與試液組成化學(xué)電池，在零電流條件下測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)，依此進(jìn)行分析的方法。包括：直接電位法和電位滴定法2．電位分析法493．電解分析法電解分析法：應(yīng)用外加電源電解試液，電解后稱量在電極上析出的金屬的質(zhì)量，依此進(jìn)行分析的方法。也稱電重量法。3．電解分析法504.庫(kù)侖分析法庫(kù)侖分析法：應(yīng)用外加電源電解試液，根據(jù)電解過(guò)程中所消耗的電量來(lái)進(jìn)行分析的方法。4.庫(kù)侖分析法515．極譜法和伏安法兩者都是以電解過(guò)程中所得的電流—電壓曲線為基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行分析的方法。5．極譜法和伏安法52二、優(yōu)點(diǎn)儀器設(shè)備簡(jiǎn)單；分析速度快；靈敏度高；選擇性好。二、優(yōu)點(diǎn)53§5—2化學(xué)電池一、化學(xué)電池及其分類：1、化學(xué)電池定義：化學(xué)電池是化學(xué)能與電能互相轉(zhuǎn)換的裝置。§5—2化學(xué)電池542、電池分類：原電池——將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。電解池——將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。2、電池分類：55二、化學(xué)電池的組成及化學(xué)電池的陰極、陽(yáng)極：1．組成：無(wú)論是原電池還是電解池，它們都由兩個(gè)電極插入電解質(zhì)溶液中構(gòu)成。二、化學(xué)電池的組成及化學(xué)電池的陰極、陽(yáng)極：56第五章電化學(xué)分析法引論課件57第五章電化學(xué)分析法引論課件582．化學(xué)電池的陰極和陽(yáng)極：發(fā)生氧化反應(yīng)的電極稱為陽(yáng)極，而將發(fā)生還原反應(yīng)的電極叫做陰極。2．化學(xué)電池的陰極和陽(yáng)極：59三、電池的表示方法：一般把作為陽(yáng)極的電極和有關(guān)的溶液體系寫在左邊，把作為陰極的電極和有關(guān)的溶液體系寫在右邊。每一個(gè)不同相的界面用一豎線表示，鹽橋用兩條豎線表示。三、電池的表示方法：60(-)電極a溶液(a1)溶液(a2)電極b(+)陽(yáng)極E陰極電池電動(dòng)勢(shì):E=c-a+液接=右-左+液接(-)電極a溶液(a1)溶液(a2)電極b61例1：Zn+CuSO4(α2)ZnSO4(α1)+Cu陽(yáng)極Zn–2e→Zn2+

陰極Cu2++2e→Cu原電池表示：Zn∣ZnSO4(α1)‖CuSO4(α2)∣Cu例1：62例2：2Ag+Hg2Cl22Hg+AgCl陽(yáng)極：Ag+Cl--e→AgCl陰極：Hg2Cl2+2e→2Hg+2Cl-原電池表示為：Ag∣AgCl(s),Cl-(α1)‖Cl-(α2),Hg2Cl2(s)∣Hg(l)例2：63例3：H2(P1)

+Cl2(P2)

2HCl陽(yáng)極H2–2e→2H+

陰極Cl2+2e→2Cl-

原電池表示：Pt∣H2(P1),H+(α1)‖Cl-(α2),Cl2(P2)∣Pt例3：64§5—3電極電位：一、電極和電極電位：1、電極：在電化學(xué)電池中賴以進(jìn)行電極反應(yīng)和傳導(dǎo)電流從而構(gòu)成回路的部分?！?—3電極電位：652、電極的電極電位：在電極與溶液的兩相界面上，存在的電位差即為電極的電極電位。2、電極的電極電位：在電極與溶液的兩相界面上，存在的電位差即66二、電極電位的產(chǎn)生：對(duì)于一個(gè)電極來(lái)說(shuō)，它之所以存在電極電位，是因?yàn)榇嬖谥嚅g電位。相間電位是在兩個(gè)不同的相之間所存在的電位差。二、電極電位的產(chǎn)生：對(duì)于一個(gè)電極來(lái)說(shuō)，它之所以存在電極電位，67相間電位的產(chǎn)生以液接電位的產(chǎn)生為例說(shuō)明：相間電位的產(chǎn)生以液接電位的產(chǎn)生為例說(shuō)明：68第五章電化學(xué)分析法引論課件69第五章電化學(xué)分析法引論課件70三、電極電位的測(cè)量：選用標(biāo)準(zhǔn)氫電極為標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定它的電極電位在任何溫度下的電極電位等于零。然后將其它電極與它組成原電池，通過(guò)測(cè)定此原電池的電動(dòng)勢(shì)，就可以得到其它電極相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電極電位值。三、電極電位的測(cè)量：選用標(biāo)準(zhǔn)氫電極為標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定它的電極電位在711、標(biāo)準(zhǔn)氫電極：Pt|H2(101325Pa),H+(α=1)1、標(biāo)準(zhǔn)氫電極：72第五章電化學(xué)分析法引論課件73即：當(dāng)H2氣的壓力為101325Pa，H+離子的活度為1mol/L時(shí)，該電極稱標(biāo)準(zhǔn)氫電極，規(guī)定其電位在所有溫度下都為零。電極反應(yīng)：2H++2e→H2即：當(dāng)H2氣的壓力為101325Pa，H+離子的活度為1mo742.標(biāo)準(zhǔn)電極電位：常溫條件下(298.15K)，活度a均為1mol/L的氧化態(tài)和還原態(tài)構(gòu)成如下電池：PtH2(101325Pa),H+(a=1M)

Mn+(a=1M)M該電池的電動(dòng)勢(shì)E即為電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電位。2.標(biāo)準(zhǔn)電極電位：常溫條件下(298.15K)，活度75如Zn的標(biāo)準(zhǔn)電極電位E0Zn2+/Zn=-0.763V是下列電池的電動(dòng)勢(shì)：PtH2(101325Pa),H+(1mol/L)Zn2+(1mol/L)Zn

如Zn的標(biāo)準(zhǔn)電極電位76四、電極電位的計(jì)算——能斯特方程式：對(duì)電極反應(yīng)：aA+bB+-…+ne=cC+dD…其電極電位可由下式計(jì)算：四、電極電位的計(jì)算——能斯特方程式：77第五章電化學(xué)分析法引論課件78式中：E——平衡電極電位；E0——標(biāo)準(zhǔn)電極電位