2020年巖土工程師《基礎(chǔ)知識(shí)》考點(diǎn):標(biāo)準(zhǔn)氫電極

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標(biāo)準(zhǔn)氫電極：

標(biāo)準(zhǔn)氫電極 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì) 原電池電動(dòng)勢(shì) 電動(dòng)勢(shì)的能斯特方程及電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算 電極電勢(shì)的能斯特方程及電極電勢(shì)的計(jì)算

1.電極電勢(shì)：金屬(或非金屬)與溶液中自身離子達(dá)到平衡時(shí)產(chǎn)生的電勢(shì)稱電極的電極電勢(shì)，以φ表示。

2.標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì): 電極處在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(氣體分壓為100kPa,離子濃度為1mol.dm-3)時(shí)的電極電勢(shì),以φθ表示。

(1)標(biāo)準(zhǔn)氫電極：規(guī)定在任何溫度下標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電極電勢(shì)為零，即φθ(H+/H2)=0.0000V

標(biāo)準(zhǔn)氫電極為Pt︱H2(100kPa)︱H+(1mol.dm-3)

(2)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)φθ：將待測(cè)電極與標(biāo)準(zhǔn)氫電極組成原電池,可求待測(cè)電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)。

說(shuō)明：

1) 電極電勢(shì)在一定溫度下為一常數(shù),不隨電極反應(yīng)形式的改變而變.例：

Cu2++2e=Cu,φθ=+0.34V;Cu -2e = Cu2+,φθ=+0.34V

2) 電極電勢(shì)不隨電極反應(yīng)計(jì)量系數(shù)的改變而變化。例：

電極反應(yīng)：Cu2++2e=Cu,φθ=+0.34V，

電極反應(yīng)：2Cu= 2Cu2++4e，φθ=+0.34V

(3)原電池電動(dòng)勢(shì)：E=φ(+)-φ(—);

原電池標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)：Eθ=φθ(+)-φθ(—)

電極電勢(shì)φ高的電極作正極，電極電勢(shì)φ低的電極作負(fù)極，E>0，原電池正常工作，電流從正極流向負(fù)極。

(4)參比電極：由于標(biāo)準(zhǔn)氫電極要求氫氣純度高、壓力穩(wěn)定,并且鉑在溶液中易吸附其他組分而失去活性。因此,實(shí)際上常使用易于制備、電極電勢(shì)穩(wěn)定的甘汞電極或氯化銀電極作電極電勢(shì)的對(duì)比參考,稱為參比電極。

3.電動(dòng)勢(shì)的能斯特方程:

原電池反應(yīng): aA+bB=gG+dD, 298K時(shí)

E=Eθ- lg

其中：Cθ=1moldm-3 ,可省略;

Eθ=φθ(+)-φθ(—)

可見(jiàn),隨反應(yīng)的進(jìn)行,原電池的電動(dòng)勢(shì)將不斷減少.

例：求反應(yīng)Ni(s)+ Cu2+(1.0moldm-3) = Ni2+ +(0.1moldm-3) + Cu(s)組成的電池電動(dòng)勢(shì)。j ?(Cu2+ / Cu)=0.3419V;j ?(Ni2+ / Ni)=—0。257V;

4.電極電勢(shì)的能斯特方程:

對(duì)任意給定的電極a(氧化態(tài))+ne—=b(還原態(tài)),298K時(shí)

φ=φθ+ lg

其中,Cθ=1mol.dm-3, 可省略.使用能斯特方程應(yīng)注意：

(1)參加電極反應(yīng)的物質(zhì)若是純物質(zhì)或純液體，則該物質(zhì)的濃度作為常數(shù)1。

(2)若電極反應(yīng)中某物質(zhì)是氣體，則用相對(duì)分壓 代替相對(duì)濃度

(3)對(duì)于有H+或OH-參加的電極反應(yīng),其濃度及其計(jì)量系數(shù)也應(yīng)寫入能斯特方程.如,

電極反應(yīng): MnO4- + 8H + +5e- → Mn2 ++4H2O , 其能斯特方程為:

可見(jiàn)溶液pH值對(duì)含氧酸鹽的電極電位影響很大.

(4)據(jù)電極電勢(shì)的能斯特方程,求出正、負(fù)極的電極電勢(shì),再據(jù)E=φ(+)-φ(—),進(jìn)一步可求出原電池電動(dòng)勢(shì).

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