原电池电动势的测定(9.3 电极电势和电池的电动势)

原电池电动势的测定

原电池可看作是由两个相对独立的“半电池”组成,即每个半电池相当于一个电极。这样由不同的半电池可组成各式各样的原电池。单个电极电势无法进行测量,因此要选定一个标准电极电势。

利:与相比,任意电极的值可解决

弊:不可制备;使用不便;结果不稳定

2、标准电极电势

以氢电极作为标准电极测定电极电势时,电极电势可达很高的精确度。但它对使用的条件要求十分严格,通常认为是理想电极,并不可以造成。所以实际测量电极电势时,经常使用一种易于制备、使用方便、电势稳定的二级标准电极作为参比电极。

常用的参比电极有:甘汞电极、银-氯化银电极。其中,以甘汞电极最为常见。依据KCl溶液浓度的不同,又将甘汞电极分为0.01mol/L,0.1mol/L和饱和电极三种类型。显然,甘汞电极的电极电势值与KCl浓度有关。

例题1、Fe|NaCl(a1)电极是:

A、第一类电极;

B、第二类电极;

C、第三类电极;

D、不可逆电极;

解析:D,第一类电极:包括气体电极、金属与其金属离子的溶液构成的电极系统和汞齐电极;第二类电极包括氧化物电极,难溶盐与难溶盐阴离子溶液构成的电极系统(例如甘汞电极和银-氯化银电极);第三类电极是氧化还原电极,由惰性金属插入含有某种离子的不同氧化态的溶液中构成电极,这里的金属只起到导电的作用,而氧化还原反应是溶液中不同价态离子在溶液与金属的界面上进行的(醌氢醌电极属于这一类)。

例题2、下面说法中完全正确的是:( )。

A、醌氢醌电极的优点是不易中毒,可在还原剂的溶液中使用;

B、玻璃电极的优点是不受氧化剂及PH值范围的影响;

C、甘汞电极的主要优点是可逆性高,电势稳定;

D、标准氢电极的主要优点是不易受外界因素影响。

解析:C,醌氢醌电极是氧化还原电极,在氧化剂和还原剂存在的体系中会受到一定影响,且醌氢醌电极反应中有氢离子参与,因此不能在过碱性的条件下使用。电极中毒可简单理解为电解质溶液变质或测量电极体重出现气泡影响测量的现象,醌氢醌电极在水中溶解度小,易建立化学平衡,因此醌氢醌电极不易中毒。

标准氢电极极易受到外界影响,例如氢气需经多次纯化除去微量氧气,溶液中不能有氧化性物质存在,铂黑表面易被玷污等情况。所以,人们通常认为标准氢电极是理想电极,并不可以造成。

为了解决标准氢电极不可制作的问题,人们采用二级标准的甘汞电极或银-氯化银电极作为参比电极,该类电极受外界条件影响较小,可逆性强,电势稳定。

例题4、常见的燃料电池为:Pt,H2(p1)|NaOH(aq)| O2(p1),Pt,设其电动势为E1;如有另一电池可以表示为:

Cu|Pt|H2(p1)|NaOH(aq)| O2(p1)|Pt|Cu,设其电动势为E2。若保持各物质的活度相同,E1和E2的关系为:

A、相等;

B、1大于2;

C、2大于1;

D、无法判断。

解析:A;两者反应方程式相同:

正极为:H2-2e-+2OH-=2H2O;

负极为:O2+4OH-+2H2O=4OH-

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