電化學基礎?電化學基礎一、電解質溶液的導電機理1. 兩類導體區別 金屬導體:內部存在大量自由電子,通過電子的定向移動導電。電解質溶液:內部存在正負離子,通過離子的定向移動導電。2. 電解池與原電池 電解池:把電能轉變為化學能的裝置,利用電能使△rGm>0的化學反應發生。原電池:把化學能轉變為電能的裝置,那么,電化學基礎?一起來了解一下吧。
高中化學電化學部分學習指南
高中化學中的電化學是一個既重要又復雜的知識點,但只要掌握了正確的學習方法,就能輕松攻克這一難關。以下是一份詳細的學習指南,幫助大家系統地學習電化學部分。
一、原電池1. 原電池工作原理
工作原理示意圖:以銅鋅原電池為例(見下圖)。
原電池電極的判斷:根據金屬活動性和電極反應判斷正負極(見下圖)。
負極:在原電池反應中,活潑金屬一般作負極,但需注意“活潑”是相對活潑而非絕對活潑。在某些特殊條件下,如冷的濃硝酸作電解質溶液時,金屬鐵或鋁會鈍化,此時金屬活動性弱的銅會作負極。
原電池的設計:能自發進行的氧化還原反應均可設計成原電池。設計時需注意負極是還原性較強的物質,正極是活動性較差的金屬或能導電的非金屬,電解質溶液應使兩電極浸入其中,陰離子移向負極,陽離子移向正極。
2. 原電池原理的應用
加快氧化還原反應的速率:如鋅與稀硫酸反應時加入少量CuSO4溶液,能使產生H2的速率加快。
電極是與電解質溶液或電解質接觸的電子導體或半導體,是電化學體系的組成部分。電化學體系借助電極實現電能的輸入或輸出,電極是電極反應的場所。
在一般電化學體系中,有三種關鍵的電極類型:工作電極、對電極和參比電極。
工作電極(WE),也稱為研究電極,是指所研究的反應在該電極上發生。常見的工作電極有光電極,可以是固體,如鉑、金、銀、鉛、導電玻璃等,也可為液體。工作電極通常通過電極夾固定,如鉑電極夾和玻碳電極。
對電極(CE),也稱為輔助電極,與工作電極形成回路,確保工作電極上的電流通暢,保證反應在工作電極上進行。對電極通常具有較大的表面積,較低的電阻,并且不易極化。常用對電極有鉑電極或石墨棒電極。
參比電極(RE)是指一個已知電勢、接近理想不極化的電極。參比電極上基本沒有電流通過,用于測定工作電極相對于參比電極的電極電勢。選擇不同的參比電極取決于電解質溶液體系。常用的參比電極有Ag/AgCl電極、飽和甘汞電極、汞氧化汞電極和硫酸亞汞電極等。
工作電極是發生所研究反應的電極,對電極是與工作電極形成回路的輔助電極,參比電極是用于測定工作電極電勢的已知電勢電極。以下是三者的具體介紹及區別:
工作電極: 也稱為研究電極,是電化學體系中發生所研究反應的電極。 可以是固體或液體。 通常通過電極夾固定,如鉑電極夾和玻碳電極。
對電極: 也稱為輔助電極,與工作電極形成回路,確保工作電極上的電流通暢。 通常具有較大的表面積和較低的電阻,不易極化。 常用材料包括鉑電極或石墨棒電極。
參比電極: 是一個已知電勢、接近理想不極化的電極。 在電化學體系中,參比電極上基本沒有電流通過,主要用于測定工作電極相對于參比電極的電極電勢。 選擇不同的參比電極取決于電解質溶液體系,常用的有Ag/AgCl電極、飽和甘汞電極、汞氧化汞電極和硫酸亞汞電極等。
區別: 功能不同:工作電極是發生反應的電極,對電極是輔助電極,確保電流通暢,參比電極則用于測定工作電極的電勢。 材料選擇不同:工作電極的材料根據所研究的反應選擇,對電極通常選擇表面積大、電阻低的材料,參比電極則選擇已知電勢且不易極化的材料。
電化學基礎一、電解質溶液的導電機理
1. 兩類導體區別
金屬導體:內部存在大量自由電子,通過電子的定向移動導電。
電解質溶液:內部存在正負離子,通過離子的定向移動導電。
2. 電解池與原電池
電解池:把電能轉變為化學能的裝置,利用電能使△rGm>0的化學反應發生。
原電池:把化學能轉變為電能的裝置,利用△rGm<0的化學反應產生電能。
共同特點:
當外電路接通時,在電極與溶液的界面上有電子得失的反應發生,溶液內部有離子做定向遷移運動。
不同之處:
電子流動方向:原電池中電子從陽極到陰極,電流從陰極到陽極;電解池中電子從外電源負極到電解池陰極,電流從外電源正極到電解池陽極。
電勢高低:原電池中陰極電勢高,陽極電勢低;電解池中陽極電勢高,陰極電勢低。
離子運動:在溶液內部,陽離子總是向陰極運動,陰離子向陽極運動。
在電化學基礎內容的系列回顧中,我們已經探討了參比電極校正的重要性,這對于比較不同電化學體系至關重要。本文將聚焦于NHE,RHE和SHE這三個氫標電極的特性和應用。
理想的參比電極應具備非極化特性,即使在電流變化時也能保持電勢穩定。氫電極,以其簡單而廣泛的適用性,常常作為電位基準。NHE,全稱為Normal Hydrogen Electrode,是早期的標準,它由鉑黑電極在1M濃度強酸中與飽和氫氣共存,其電極電勢在pH=0時達到理論零點,即SHE(標準氫電極)。
SHE在理想條件下,其電位在常溫常壓下為零。然而,實際應用中更常見的是一種相對的氫電極,稱為RHE(Relative Hydrogen Electrode)。RHE使用與測試溶液相同pH值的電解液,這使得實驗更易于處理,因為工作電極和參比電極的電解液環境相同,消除了液間電勢差的影響。
RHE的電極電勢與溶液的pH直接相關,根據能斯特方程,其電勢在常溫常壓下等于-0.0591pH。通過理解并掌握NHE、RHE和SHE,我們可以更準確地進行電化學系統的研究和測量。
以上就是電化學基礎的全部內容,若已知電池反應的總反應式,可先寫出較易書寫的一極的電極反應式,然后在電子守恒的基礎上,總反應式減去較易寫出的一極的電極反應式,即得到較難寫出的另一極的電極反應式。二、電解池1. 電解和電解池 使電流通過電解質溶液而在陰陽兩極引起氧化還原反應的過程叫做電解。內容來源于互聯網,信息真偽需自行辨別。如有侵權請聯系刪除。