电化学分析引言市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx
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1、第七章第七章 电化学分析引言电化学分析引言第1页7.1 7.1 电化学分析分类及应用电化学分析分类及应用电化学分析法(电化学分析法(Electroanalytical Chemistry)电化学分析法又称为电分析化学法,它是应用电化学电化学分析法又称为电分析化学法,它是应用电化学原理和试验技术建立起来一类分析方法总称。用电化学分原理和试验技术建立起来一类分析方法总称。用电化学分析法测量试样时,通常将试样溶液和两支电极组成电化学析法测量试样时,通常将试样溶液和两支电极组成电化学电池,利用试液电化学性质,即其化学组成和浓度随电学电池,利用试液电化学性质,即其化学组成和浓度随电学参数改变性质,经过测
2、量电池两个电极间电位差(或电动参数改变性质,经过测量电池两个电极间电位差(或电动势)、电流、阻抗(或电导)和电量等电学参数,或是这势)、电流、阻抗(或电导)和电量等电学参数,或是这些参数改变,确定试样化学组成或浓度。些参数改变,确定试样化学组成或浓度。第2页1)第一类是以活度(浓度)与电学参数直接函第一类是以活度(浓度)与电学参数直接函 数关系为基础方法;数关系为基础方法;2)第二类是以电学参数改变指示滴定终点滴定分第二类是以电学参数改变指示滴定终点滴定分析方法;析方法;3)第三类是经过电流把试样中测定组分转化为固第三类是经过电流把试样中测定组分转化为固相(金属或其氧化物),再以称量或滴定方式
3、相(金属或其氧化物),再以称量或滴定方式测定方法。测定方法。电化学分析法分三种类型电化学分析法分三种类型第3页7.2 7.2 电化学电池电化学电池 7.2.1 7.2.1 基本概念基本概念 电化学电池指是化学能与电能相互转换装置,电化学电池指是化学能与电能相互转换装置,它能够分为原电池和电解池两大类。它能够分为原电池和电解池两大类。原电池(原电池(galvanic cell):):能自发地将化学能转化为电能(见图);能自发地将化学能转化为电能(见图);电解池(电解池(electrolytic cell):):需要消耗外部电源提供电能,使电池内部发生需要消耗外部电源提供电能,使电池内部发生化学反
4、应(见图)。化学反应(见图)。当试验条件改变时,原电池和电解池能相互转化。当试验条件改变时,原电池和电解池能相互转化。组成化学电池必要条件:组成化学电池必要条件:1)两支称为电极导体;)两支称为电极导体;2)浸在适当电解质溶液中。)浸在适当电解质溶液中。第4页第5页 7.2.2 7.2.2 电池可逆性电池可逆性 化学电池有可逆与不可逆之分。若将电池与外电源化学电池有可逆与不可逆之分。若将电池与外电源相连(二者正极与正极、负极与负极相连),当电池电相连(二者正极与正极、负极与负极相连),当电池电动势比外电源电动势大时,电池中发生化学反应而放电,动势比外电源电动势大时,电池中发生化学反应而放电,此
5、时化学反应能变成电能,电池为自发电池(原电池);此时化学反应能变成电能,电池为自发电池(原电池);相反,当外加电源电动势大于电池电动势时,电池就接相反,当外加电源电动势大于电池电动势时,电池就接收外加电能而充电,电池中化学反应能够逆向进行,电收外加电能而充电,电池中化学反应能够逆向进行,电池就成为电解电池。下面以铅蓄电池为例。池就成为电解电池。下面以铅蓄电池为例。第6页比如铅蓄电池:比如铅蓄电池:放电时:正极反应放电时:正极反应 PbO2SO42-+4H+2e=PbSO42H2O 负极反应负极反应 PbSO42-=PbSO42e 总总 反反 应应 Pb4H+2SO42-PbO2=2PbSO42
6、H2O 充电时:正极反应充电时:正极反应 PbSO42H2O=PbO2SO42-4H+2e 负极反应负极反应 PbSO42e=PbSO42-总总 反反 应应 2PbSO42H2O=Pb4H+2SO42-PbO2第7页7.2.3 7.2.3 电池表示电池表示 为使电池描述简化,电池通常可按要求以图解表示,为使电池描述简化,电池通常可按要求以图解表示,如上述铜锌电池可表示成:如上述铜锌电池可表示成:(-)Zn|ZnSO4(xmol/L)|CuSO4(ymol/L),),Cu(+)其要求为:其要求为:1)阳极及其相关溶液都写在左边;阳极及其相关溶液都写在左边;2)电极两相界面和不相混两种溶液,用一条
7、竖线表)电极两相界面和不相混两种溶液,用一条竖线表 示,示,如第一条竖线表示锌电极和如第一条竖线表示锌电极和ZnSO4溶液两相界面;第二溶液两相界面;第二条竖线为铜电极和条竖线为铜电极和CuSO4溶液两相界面;溶液两相界面;3)当两种电解质之间经过盐桥连接起来,消除了液接电位,)当两种电解质之间经过盐桥连接起来,消除了液接电位,则用两条竖线则用两条竖线“|”表示,如阴极电解质和盐桥之间,表示,如阴极电解质和盐桥之间,以及盐桥与阳极电解质之间界面;以及盐桥与阳极电解质之间界面;第8页4)气体电极反应要用惰性材料(如铂、金等)作电极,以)气体电极反应要用惰性材料(如铂、金等)作电极,以传导电流;传
8、导电流;5)电池中溶液应注明浓度(活度);如有气体应注明压力、)电池中溶液应注明浓度(活度);如有气体应注明压力、温度等,如:温度等,如:Zn|Zn2+(0.1mol/L)|H+(1 mol/L)|H2(101 325Pa),),Pt电池电动势:电池电动势:E电池电池=正极正极 负极负极=右右 左左当当E电池电池0,表示体系对环境做功,电池能自发进行,为自发电池表示体系对环境做功,电池能自发进行,为自发电池;E电池电池0,表示环境对体系做功,电池不能自发进行,应为电解池。表示环境对体系做功,电池不能自发进行,应为电解池。第9页7.3 7.3 电极电位电极电位7.3.1 7.3.1 电极电位产生
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