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金属有机骨架修饰电极的制备及在电分析化学中的应用

南开大学

硕士学位论文

金属有机骨架修饰电极的制备及在电分析化学中的应用

姓名:高楠莎

申请学位级别:硕士

专业:分析化学

指导教师:李一峻

2012-05

3电化学三电极体系

3电化学三电极体系https://www.doczj.com/doc/8f11074235.html,work Information Technology Company.2020YEAR

.3电化学三电极体系 电化学传感器中用得最多的是三电极体系,对应的三个电极分别是工作电极、参比电极和辅助电极。三个电极组成两个回路,工作电极和辅助电极(对电极)组成的回路,用来测电流;工作电极和参比电极组成的回路,用来测电极的电位。图1.2是电化学传感器中常用的三电极体系示意图, 辅助电极又叫对电极(counter electrode ),它在整个体系中的作用是与工作电极形成回路,保持电流的畅通稳定,就好比电路里需同时具备火线和零线一样,由此可见,对电极在电化学测试体系中不可或缺。对电极保证电化学反应发生在工作电极上但又不会影响工作电极上的反应。对电极的表面积比工作电极的表面积要大,这样就能降低加在对电极上的电流密度,使它在检测过程中不容易被极化。常用的对电极材料有Ag, Pt, Ni等。

参比电极(reference electrode)是指具有己知恒定电位,且接近理想不极化的电极,基本上没有电流通过它。在电化学检测的三电极体系中,参比电极一方面在热力学上提供参比,另一方方面则是将工作电极隔离起来。为了满足电化学检测体系的需要,参比电极必须是良好的可逆电极,且电极电势要符合能斯特方程,在很小的电流流经过后,电极的电势能快速回到原状,当然电势的稳定和重现性必须很好。常用的参比电极主要有三种:标准氢电极(normal hydrogenelectrode , NHE );甘汞电极(calomel electrode ) }}0 g' 20};银/氯化银电极(Ag/AgCI协”,’‘]。其中的甘汞电极和银/氯化银电极在实验室最为常用。甘汞电极的电极反应是:Hg2Cl2 + 2e二2Hg十 2C1",而银/氯化银电极的电极反应则是AgCI + e一Ag +Cl",从反应式中可看出,二者的电位皆与氯离子的浓度有关。在本课题中所使用的三电极系统中,参比电极均为银/氯化银电极。 所研究的反应发生在工作电极(working electrode)上,各种能导,一匕的材料都能用作工作电极,既可以是固体,也可以是液体。虽然对_!_作电极的材料没有很明确的限制,但是对_f作电极本身有一定的要求。最堪本的一矛a--是工作电极自身所发生的反应不会影响到所研究的电化学反应,并且电极的工作电位窗口要尽可能宽;最一暇要的是电极必须不能与溶剂或者电解质组分发生反应;电极的表面应该呈光滑镜面状态,表面面积不能太大,而且就算沾染到污物,也能通过简单的预处理使电极表面达到使用要求。固体电极使用较为广泛的有玻碳电极[f6} }l、铂电极[[g}、金电极[9-川、碳糊电极

《物理化学》学习辅导习题及答案(汇编)

期末复习《物理化学》学习辅导材料之一 热力学 一、判断题: 1、在定温定压下,CO2由饱和液体转变为饱和蒸气,因温度不变, CO2的热力学能和焓也 不变。 ( ) 2、25℃时H2(g)的标准摩尔燃烧焓等于25℃时H2O(g)的标准摩尔生成焓。() 3、稳定态单质的Δf H mΘ(800K)=0 。 ( ) 4、d U=nC v,m d T公式对一定量的理想气体的任何pVT过程都适用。 ( ) 5、系统处于热力学平衡态时,其所有的宏观性质都不随时间而变。() 6、若系统的所有宏观性质均不随时间而变,则该系统一定处于平衡态。() 7、隔离系统的热力学能是守恒的。() 8、隔离系统的熵是守恒的。() 9、一定量理想气体的熵只是温度的函数。() 10、绝热过程都是定熵过程。() 11、一个系统从始态到终态,只有进行可逆过程才有熵变。() 12、系统从同一始态出发,经绝热不可逆过程到达的终态,若经绝热可逆过程,则一定达 不到此终态。() 13、热力学第二定律的克劳修斯说法是:热从低温物体传到高温物体是不可能的。() 14、系统经历一个不可逆循环过程,其熵变> 0。() 15、系统由状态1经定温、定压过程变化到状态2,非体积功W’<0,且有W G和G<0, 则此状态变化一定能发生。() 16、绝热不可逆膨胀过程中S >0,则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中S <0。() 17、临界温度是气体加压液化所允许的最高温度。 ( ) 18、可逆的化学反应就是可逆过程。 ( ) 19、Q和W不是体系的性质,与过程有关,所以Q + W也由过程决定。 ( ) 20、焓的定义式H = U + pV是在定压条件下推导出来的,所以只有定压过程才有焓变。( ) 21、焓的增加量?H等于该过程中体系从环境吸收的热量。 ( ) 22、一个绝热过程Q = 0,但体系的?T不一定为零。 ( ) 23、对于一定量的理想气体,温度一定,热力学能和焓也随之确定。 ( ) 24、某理想气体从始态经定温和定容两过程达终态,这两过程的Q、W、?U及?H是相等的。 ( ) 25、任何物质的熵值是不可能为负值和零的。 ( ) 26、功可以全部转化为热,但热不能全部转化为功。 ( ) 27、不可逆过程的熵变是不可求的。 ( ) 28、某一过程的热效应与温度相除,可以得到该过程的熵变。 ( ) 29、在孤立体系中,一自发过程由A→B,但体系永远回不到原来状态。 ( ) 30、绝热过程Q = 0,即,所以d S = 0。 ( )

电化学电极方程式书写专题训练

电化学电极方程式书写专题训练(△标注的为提高题) 方法指导 一、电解池电极方程式的书写 1、先看电极。阳极若为活性电极阳极本身参与电极反应失电子,被氧化,阴极按放电顺序。 2、再判断溶液中的离子放电顺序。若阳极为惰性电极,对阴阳离子分别判断其放电顺序(即阴离子的失电子能力、阳离子的得电子能力),按优先放电离子先反应,书写电极反应。 3、最后阴阳相加得总反应。①若阴阳极参与反应的离子均来自溶质是,两极方程式直接相加得到总方程式,②若阴、阳极有水电离的H+或OH-参加反应,则应把H+或OH-还原成水的形式后在相加(即“各回各家,各找各妈”)③若阳极为电极本身参加反应,则应用电极材料与参加阴极反应的阳离子或水相加做反应物,再根据两个电极书写产物。 二、电池中电极方程式的书写 1、简单原电池及普通化学电源 ①先看总方程式:简单原电池的的总反应多为负极材料与电解质溶液间的反应,可直接书写。但也有负极不能与电解质溶液反应的原电池,如Fe-C氯化钠溶液构成的原电池,相当于金属的吸氧腐蚀。化学电源的总反应比较复杂,题中都会有相关信息,可以直接应用。 ②再写负极反应:基本上都是负极金属失电子的反应,但要注意溶液环境对负极氧化所得阳离子的影响,若有阴离子能与其结合生成沉淀或络合物如Al(OH)4-,电极反应物中应该有相应的阴离子参与。 ③最后写正极反应:总反应-负极反应。(简单原电池或者金属吸氧腐蚀可以直接写出) 2、燃料电池 ①先写总反应。应参考燃烧产物书写总反应。但要注意溶液酸碱性对(燃烧)产物的影响,如碱性溶液中若燃烧产物有CO2生成,则写电池反应式应将燃烧式和反应式CO2+2OH-=CO32-+H2O相加(相加是注意要赔平两个反应使得CO2的系数相等)做为总电池反应。 ②再写正极反应,一定是O2被还原,要注意溶液环境对其还原产物的影响;另应配平使O2的系数与总方程式中的系数相等。 ③最后写负极反应:总反应-正极反应。注意负极反应式中一定没有氧气参与。 实战演练 一、电解池电极方程式的书写

3电化学三电极体系

.3电化学三电极体系 电化学传感器中用得最多的是三电极体系,对应的三个电极分别是工作电极、参比电极和辅助电极。三个电极组成两个回路,工作电极和辅助电极(对电极)组成的回路,用来测电流;工作电极和参比电极组成的回路,用来测电极的电位。图1.2是电化学传感器中常用的三电极体系示意图, 辅助电极又叫对电极(counter electrode ),它在整个体系中的作用是与工作电极形成回路,保持电流的畅通稳定,就好比电路里需同时具备火线和零线一样,由此可见,对电极在电化学测试体系中不可或缺。对电极保证电化学反应发生在工作电极上但又不会影响工作电极上的反应。对电极的表面积比工作电极的表面积要大,这样就能降低加在对电极上的电流密度,使它在检测过程中不容易被极化。常用的对电极材料有Ag, Pt, Ni等。

参比电极(reference electrode)是指具有己知恒定电位,且接近理想不极化的电极,基本上没有电流通过它。在电化学检测的三电极体系中,参比电极一方面在热力学上提供参比,另一方方面则是将工作电极隔离起来。为了满足电化学检测体系的需要,参比电极必须是良好的可逆电极,且电极电势要符合能斯特方程,在很小的电流流经过后,电极的电势能快速回到原状,当然电势的稳定和重现性必须很好。常用的参比电极主要有三种:标准氢电极(normal hydrogenelectrode , NHE );甘汞电极(calomel electrode ) }}0 g' 20};银/氯化银电极(Ag/AgCI协”,’‘]。其中的甘汞电极和银/氯化银电极在实验室最为常用。甘汞电极的电极反应是:Hg2Cl2 + 2e二2Hg十2C1",而银/氯化银电极的电极反应则是AgCI + e一Ag +Cl",从反应式中可看出,二者的电位皆与氯离子的浓度有关。在本课题中所使用的三电极系统中,参比电极均为银/氯化银电极。

物理化学习题及答案

物理化学习题及答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

物理化学期末复习 一、单项选择题 1. 涉及焓的下列说法中正确的是() (A) 单质的焓值均等于零 (B) 在等温过程中焓变为零 (C) 在绝热可逆过程中焓变为零 (D) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化 2. 下列三种胶体分散系统中,热力不稳定的系统是:() A.大分子溶胶 B.胶体电解质 C.溶胶 3. 热力学第一定律ΔU=Q+W 只适用于() (A) 单纯状态变化 (B) 相变化 (C) 化学变化 (D) 封闭物系的任何变化 4. 第一类永动机不能制造成功的原因是() (A) 能量不能创造也不能消灭 (B) 实际过程中功的损失无法避免 (C) 能量传递的形式只有热和功 (D) 热不能全部转换成功 5. 如图,在绝热盛水容器中,浸入电阻丝,通电一段时间,通电后水及电阻丝的温度均略有升高,今以电阻丝为体系有() (A) W =0,Q <0,U <0 (B). W>0,Q <0,U >0 (C) W <0,Q <0,U >0

(D). W <0,Q =0,U >0 6. 对于化学平衡, 以下说法中不正确的是() (A) 化学平衡态就是化学反应的限度 (B) 化学平衡时系统的热力学性质不随时间变化 (C) 化学平衡时各物质的化学势相等 (D) 任何化学反应都有化学平衡态 7. 封闭系统内的状态变化:() A 如果系统的?S >0,则该变化过程自发 sys B 变化过程只要对环境放热,则该变化过程自发 ,变化过程是否自发无法判断 C 仅从系统的?S sys 8. 固态的NH HS放入一抽空的容器中,并达到化学平衡,其组分数、独立组分 4 数、相数及自由度分别是() A. 1,1,1,2 B. 1,1,3,0 C. 3,1,2,1 D. 3,2,2,2 9. 在定压下,NaCl晶体,蔗糖晶体,与它们的饱和混合水溶液平衡共存时,独立组分数C和条件自由度f':() A C=3,f'=1 B C=3,f'=2 C C=4,f'=2 D C=4,f'=3 10. 正常沸点时,液体蒸发为气体的过程中() (A) ΔS=0 (B) ΔG=0

电化学电极方程式书写基本思路

原电池电极方程式的书写 对原电池而言,书写电极方程式时对电极的分析很重要。一般情况下,电极会有以下几种情况: (1)两电极均为活泼金属,电解质溶液为两种活泼金属中的一种或两种与之可以反应的物质: a.例如:两电极分别为Mg、Al,电解质溶液为硫酸溶液(也可以是CuSO4溶液等),针对这一种情形,判断电极的正负一般就依靠金属活动顺序,这个例子中,Al的活泼性要比Mg差,因此Mg为负极,失去电子,发生氧化反应,Al为正极,由溶液中可以得到电子的物质得到电子,发生还原反应。 故: 负极反应为:Mg-2e=Mg2+ 正极反应为:2H++2e=H2↑ 总反应为:Mg+2H+=Mg2++H2↑ 说明:刚才说溶液中可以得到电子的物质得到电子,有时溶液中可能存在多种可以得到电子的离子,这是就需要分析哪一种先得到电子,例如这个例子中,如果硫酸溶液中还含有Cu2+的话,则Cu2+先得到电子,变成Cu单质。金属活动性越弱,对应的金属离子得到电子的能力就越强其顺序可以这么记忆:Hg2+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+。 b.同a的电极一样,还是为Mg、Al,但是电解质为NaOH溶液,这时,因为电解质溶液的特殊性,所以电极的正负得重新分析。由于Mg不可以和NaoH溶液反应,而Al可以,这样一来,Al则成为了负极失去电子发生氧化反应,而Mg则成了正极,溶液中的阳离子得到电子而发生还原反应。 故: 负极反应为:Al-3e=Al3+ 正极反应为:2H++2e=H2↑ 总反应为:2Al+6H+=Al3++3H2↑ 上述的这电极反应和总反应是理想话的反应,是没有考虑到电解质溶液而写出来的。在NaOH 溶液中,负极生成的Al3+是不可能以Al3+存在,因为Al3+会与溶液中大量的OH-反应生成AlO2-,所以负极反应应该为: Al-3e=Al3+ Al3++4OH-=AlO2-+2H2O 总的负极反应应为:Al-3e+4OH-=AlO2-+2H2O(实际反应) 正极的氢离子实则是水电离出来的氢离子,故正极极的反应为: H2O=H++OH- 2H++2e=H2↑ 总正极反应为:2H2O+2e=H2↑+2OH- 总反应2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ (2)其中一电极为活泼金属电极,另一电极为可导电的非金属(即碳棒)。这种情况下,就主要看活泼金属电极能否与电解质溶液发生氧化还原反应,如果可以,那活泼金属电极为负极,活泼金属失去电子发生氧化反应,碳棒为正极,溶液中的阳离子得到电子发生还原反应。那这一类电极的方程式书写就与第一类是一样的思路和方法。 (3)两电极均为碳棒或惰性金属电极(出现的基本上是金属铂Pt),那这一类的一般来说是用于燃料电池的应用。现在以H2、CH4与O2构成的燃料电池来描述,其中电极均为碳棒或铂,以硫酸和NaOH溶液为电解质分别讨论介绍方法。 首先我们知道2H2+O2=2H2O、CH4+2O2=CO2+2H2O这两个反应,氧气都是得到电子,氢气

参比电极使用维护方法综述

参比电极使用维护综述 参比电极是决定指示电极电位的重要因素, 作为一个理想的参比电极应具备 以下条件:①能迅速建立热力学平衡电位,这就要求电极反应是可逆的。②电极 电位是稳定的,能允许仪器进行测量。常用的参比电极有甘汞电极和银 -氯化银 电极。 参比电极的使用及维护 1?使用时应拔去加液口橡皮塞,以使盐桥溶液借重力作用维持一定流速渗漏 于与待测溶液通路。玻璃加液口和橡皮塞应该经常插洗保存。 2. 测量时,参比电极盐桥液面应高于待测界面(2~3)cm ,以防止待测液向甘 汞电极内扩散,如待测液中含有氯化物、硫化物、络合剂、银盐和过氯酸盐等向 内扩散,都将影响参比电极的电位。 3. 参比电极的溶液中应防止气泡产生,以免测量回路断路。 4. 参比电极的电解液要经常加入,及时补充,其浓度要按照说明书的要求配 制,如是饱和氯化钾溶液作盐桥时要维持有过量氯化钾晶体, 氯化 钾晶体的饱和溶液的瓶放入温水待氯化钾溶解后再补入, 化钾即会 析出。 5. 甘汞电极的电极电位有较大的负温度系数和热滞后性, 止 甘汞电极温度大幅度波动。克服这种缺点办法,通常在甘汞电极下 部加一伸长 的盐桥管,而使电极处于室温下,而盐桥溶液的温度与待测溶液相同。 精确测量 时将甘汞电极置于恒温槽内操作时只要把盛有 冷却后在电极内氯 在测量时要尽量防

6?参比电极的液接部毛孔经常会被堵塞,电极阻抗增高,往往引起指示值波动。在这种情况下,应不时括去积垢或更换电极。只有在液接部不被沾污和保持流畅的情况下,才能保持其正确测量。 7?甘汞电极使用温度不宜超过70 C,如果测定场合水温超过70 C,应使用银-氯化银电极。 8?关于银-氯化银电极有一点值得一提,即银-氯化银电极对光敏感,而许多使用它作内参比的玻璃电极具有透明杆子,如果标定时,它们是暴露在日光下的,然后浸入溶液测量时,离开日光照射,这样会造成几mV电位的漂移。如果在电极杆上,套上一个黑色的聚乙稀管,这个问题即可解决。 9?固体参比电极,在电极前端帽子中应盛有KCL溶液,不可使其干涸,使用前应将电极竖直放置在盛有KCL溶液容器中数小时。 参比电极的检查方法 1、内阻检查方法:参比电极的内阻一般小于10K Q,检查时可采用实验室电导率 仪,电导率仪的插座一端接参比电极,另一端接一根金属丝,把参比电极与金属丝同时浸入溶液中,其内阻应小于10K Q.如内阻很大说明液接界部分堵塞,电极需要处理。 2、电极电位检查:使用一支好的参比电极,与被怀疑性能不良的参比电极接入pH 计输入端,二支电极同时浸入KCL溶液(或pH=4。00缓冲液),假如二支电极型号相同,其电位差应小于3mv或电位变化小于1mv。如果电位差大于3mv或电位变化大于 1mv,电极应该更换或再生

电化学三电极工作体系

电化学测量三电极系统:工作电极,辅助电极(对电极),参比电极。参比电极的作用是在测量过程中提供一个稳定的电极电位,对于一个三电极的测试系统,之所以要有一个参比电极,是因为有些时候工作电极和辅助电极(对电极)的电极电位在测试过程中都会发生变化的,为了确切的知道其中某一个电极的电位(通常我们关心的是工作电极的电极电位),我们就必须有一个在测试过程中电极电位恒定的电极作为参比来进行测量。如果可以确定辅助电极的电极电位在测试过程中是不发生变化或者变化可以忽略不计时,我们就不必使用参比电极。这就是所谓的双电极测试系统。辅助电极的作用是在整个测试中形成一个可以让电流通过的回路,只有一个电极外电路上是不可能有稳定的电流通过的。这就好比电路里面必须要有火线和零线一样。因此辅助电极对于电化学测试是必须的,而参比电极则可以根据具体情况进行选择,并不是一定要有的。 参比电极(Reference electrode): 参比电极具有已知恒定的电位,为研究对象提供一个电位标准。测量时,参比电极上通过的电流极小,不致引起参比电极的极化。经常使用的参比电极主要有以下三种: A.标准氢电极(NHE):常以在标准状态下,氢离子和氢气的活度为1时的电位即E?为电极电位的基准,其值为0. B.甘汞电极(Calomel electrode):甘汞电极是实验室最常用的参比电极之一,它的电极反应是:Hg2Cl2 + 2e = 2Hg + 2Cl-,可见其电位与氯离子的浓度有关。当溶液中的KCl达到饱和时,叫做饱和甘汞电极(SCE),标准电极电位为0.2412 V;KCl浓度为1 时的电极电位为0.2801 V;KCl浓度为0.1 M时的电极电位为0.3337 V. C.银氯化银电极(Ag/AgCl):银氯化银电极也是实验室最常用的参比电极之一,其电极反应为:AgCl + e = Ag + Cl-,其电位也受Cl-浓度的影响。KCl饱和时的电极电位为0.199 V. 银—氯化银电极:银—氯化银电极具有非常良好的电极电位重演性、稳定性,由于它是固体电极,故使用方便,应用很广。甚至有取代甘汞电极的趋势,这是由于汞有毒性,此外,甘汞电极的温度变化所引起的电极电位变化的滞后现象较大,而氯化银电极的高温稳定性较好。它是一种常用的参比电极。AgCl在水中的溶解度约为10-5(25 ℃),是很小的。但是如果在KCl溶液中,由于AgCl和Cl-能生成络合离子,使其AgCl的溶解度显著增加。在1 M KCl 溶液中,AgCl的溶解度为1.4×10-2 g/L,而在饱和KCl溶液中则高达10 g/L。因此为保持电极电位的稳定,所用KCl溶液需要预先用AgCl饱和。特别是在饱和KCl溶液中更应注意。此外,如果把饱和KCl溶液的Ag/AgCl电极插在稀溶液中,在液接界处KCl溶液被稀释,这是部分原先溶解的Ag离子将会分解,而析出Ag沉淀。这些Ag沉淀容易堵塞参比电极管的多孔性封口。由于上述缺点,通常不采用饱和KCl溶液作为Ag/AgCl电极的电解液。

电化学中电极反应式的书写技巧

电化学中电极反应式的书写技巧 电化学中电极反应式的书写不仅是电化学教学的重点和难点,更是高考的热点题型之一,其中,燃料电池电极反应式以及可充电电池电极反应式的书写又是电极反应式书写中的难点。下面笔者就如何正确书写电极反应式进行了较为详尽的归纳,旨在“抛砖引玉”。 一、原电池中电极反应式的书写 1、先确定原电池的正负极,列出正负极上的反应物质,并标出相同数目电子的得失。 2、注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存,则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式;若正极上的反应物质是O2,且电解质溶液为中性或碱性,则水必须写入正极反应式中,且O2生成OH-,若电解质溶液为酸性,则H+必须写入正极反应式中,O2生成水。 3、正负极反应式相加得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式,可先写出较易书写的书写电极反应式,然后在电子守恒的基础上,总反应式减去较易写出的书写电极反应式,即得到较难写出的书写电极反应式。 例1、有人设计以Pt和Zn为电极材料,埋入人体内作为作为某种心脏病人的心脏起搏器的能源。它依靠跟人体内体液中含有一定浓度的溶解氧、H+和Zn2+进行工作,试写出该电池的两极反应式。 解析:金属铂是相对惰性的,金属锌是相对活泼的,所以锌是负极,Zn失电子成为Zn2+,而不是ZnO或Zn(OH)2,因为题目已告诉H+参与作用。正极上O2得电子成为负二价氧,在H+作用下肯定不是O2-、OH-等形式,而只能是产物水,体液内的H+得电子生成H2似乎不可能。故发生以下电极反应: 负极:2Zn-4e-= 2Zn2+,正极:O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 。 例2、用金属铂片插入KOH溶液中作电极,在两极上分别通入甲烷和氧气,形成甲烷—氧气燃料电池,该电池反应的离子方程式为:CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O,试写出该电池的两极反应式。解析:从总反应式看,O2得电子参与正极反应,在碱性性溶液中,O2得电子生成OH-,故正极反应式为:2O2+4H2O+8e- =8OH-。负极上的反应式则可用总反应式减去正极反应式(电子守恒)得CH4+10OH--8e-= CO32-+7H2O。 二、电解池中电极反应式的书写 1、首先看阳极材料,如果阳极是活泼电极(金属活动顺序表Ag以前),则应是阳极失电子,阳极不断溶解,溶液中的阴离子不能失电子。

物理化学计算题答案

物理化学计算题目 1、已知反应 (CH 3)2CHOH(g) == (CH 3)2CO(g) + H 2(g) 的C p ,m = 16.72 11mol K J -?-??,在 457.4 K 时的K =0.36,在298.2 K 时的?r H = 61.5 kJ ·mol -1,求500 K 时反应的标准平衡常数 1、解:?r H (T )= ?r H (298.15 K)+()B m ,298.2K B p T C ? ∑ν = 61.5×10 3 J ·mol -1+16.72 11mol K J --??(T -298.15 K) = 56.5 ×10 3 J ·mol -1+16.72 11mol K J --??×T (2分) d ln K /d T = ?r H / (RT 2 )= 2 1 113mol K J 16.72mol J 015.56RT ---??+?? = 1.445 则 K ( 500 K) = 1.53 2、反应2O 2(g) + S 2(g) == 2SO 2(g) 在298 K 至2 000 K 之间的K 与T 的关系为 : () 37852 lg 7.57/K K T θ= - 。求 (1)反应在298 ~2 000K 之间的平均反应的标准摩尔焓; (2) 1 000 K 时的K 。 2、解:(1)?r H = -2.303×8.314 11mol K J -?-??×37 852 K = -724.8 kJ ·mol -1 (3分) (2) K (1 000 K) = 3057.7100085237109.110?=??? ??- (6分) 3、几种物质298 K 的?f H (B, T )和S (B, T ) 如下: 物 质 ?f H (B, 298 K) / k J · mol -1 S (B, 298 K) / J - K -1 - mol -1 ,11 p m C J mol K --?? HCl (g ) - 92.307 186.76 29.1 H 2(g ) 0 130.6 28.82 Cl 2(g ) 223.0 33.91 求反应 H 2 (g) + Cl 2 (g) == 2 HCl (g) 的K (500K)。 3、解:?r H (298 K) = νB ∑?f H (B ,298 K)=2×(-92.307)=184.6 k J. mol -1 ?r S (298 K) =∑B νB S (B ,298 K)= 2×186.76-130.6-223=19.921 1 --??K mol J

电化学电极方程式书写专题训练

电化学电极方程式书写专题训练 |登封实验高中高一化学11假期作业(2014/9/28)班级名称 电化学电极方程写作专题训练(△标记改善问题) 方法指导 1,电解槽电极方程写作 1,先看电极|如果阳极是活性电极,阳极本身参与电极反应,失去电子并被氧化,阴极依次放电 2,再次判断溶液中的离子放电顺序如果阳极是惰性电极,则分别判断阴离子和阳离子的放电顺序(即阴离子的电子损失能力和阳离子的电子获得能力),根据优先放电离子进行第一次反应,并写入电极反应。 3,最终阴阳总反应(1)如果参与反应的阴极和阳极的离子都来自溶质,则直接将两极方程相加,得到总的 方程;(2)如果阴极和阳极有氢+或氢氧化物从水中分离出来参与反应,氢+或氢氧化物应还原成水的形式,然后再加入(即“返回每间房子,分别找到每一个母亲”);(3)如果阳极是参与反应的电极本身,则加入电极材料和参与阴极反应的阳离子或水相作为反应物,并根据两个电极写入产物2.在电池1中写入电极方程。简单一次电池和普通化学电源 ①先看一般方程:简单一次电池的一般反应主要是负极材料和电解液之间的反应,可以直接写出然而,也有负电极不能与电解质溶液反应的原电池,例如由铁-碳氯化钠溶液组成的原电池,这相当于金属

的氧吸收腐蚀。化学电源的总反应比较复杂,问题中会有相关信息,可以直接应用。 ②重写负极反应:基本上是负极金属失去电子的反应,但应注意溶液环境对负极氧化得到的阳离子 -离子的影响。如果阴离子可以与它们结合形成沉淀或络合物,如氢氧化铝,相应的阴离子应该包含在电极反应物中。 ③最后写出阳性反应:总反应-阴性反应(简单原电池或金属氧吸收腐蚀可直接写入)2。燃料电池 ①先写总反应总反应应参照燃烧产物来写然而,应注意溶液的酸性和碱性对(燃烧)产物的影响。例如,如果CO2是从 -2- 碱性溶液中的燃烧产物产生的,则在写入电池反应类型时,燃烧类型和反应类型CO2+2OH = CO3+H2O应被添加为总电池反应(添加是为了补偿两个反应,使得CO2的系数相等) ②再次写阳性反应时,必须降低O2。应注意溶液环境对其还原产物的影响。此外,O2的系数应平衡至等于总方程中的系数。 ③最后写阴性反应:总反应-阳性反应注意,在负反应式中必须没有氧实战练习 1,写电解池电极方程式 电极材料惰性电极惰性电极铜电极铜电极铜电极铝电极电解质氯化钠溶液硫酸铜溶液阳极反应阴极反应一般反应方程式熔化氯化镁熔化氧化铝H2O硫酸溶液氢氧化钠溶液H2SO4溶液氢氧化钠溶液登封

参比电极

参比电极 PH复合电极到底是什么意思? 复合电极是什么啊,什么意思,PH电极又是怎么回事?经常客户会问到我们这个问题,就在我们帮他们选型的时候,加了一些术语就不好理解了,所以搞电极这一块的朋友,还得把这些问题弄清楚才行啊。 我们把pH玻璃电极和参比电极组合在一起的电极就称为pH复合电极, 即pH计的复合电极。外壳为塑料的就称为塑壳pH复合电极。外壳为玻璃的就称为玻璃pH复合电极。复合电极的最大优点是合二为一,使用方便。pH复合 电极的结构主要由电极球泡、玻璃支持杆、内参比电极、内参比溶液、外壳、外参比电极、外参比溶液、液接界、电极帽、电极导线、插口等组成。 1)电极球泡:它是由具有氢功能的锂玻璃熔融吹制而成,呈球形,膜厚在0.1~0.2mm左右,电阻值250兆欧(25℃)。 2)玻璃支持管:是支持电极球泡的玻璃管体,由电绝缘性优良的铅玻璃制成,其膨胀系数应与电极球泡玻璃一致。 3)内参比电极:为银/氯化银电极,主要作用是引出电极电位,要求其电 位稳定,温度系数小。 4)内参比溶液:零电位为7pH的内参比溶液,是中性磷酸盐和氯化钾的混 合溶液,玻璃电极与参比电极构成电池建立零电位的pH值,主要取决于内参 比溶液的pH值及氯离子浓度。 5)电极塑壳:电极塑壳是支持玻璃电极和液接界,盛放外参比溶液的壳体,由聚碳酸酯塑压成型。 6)外参比电极:为银/氯化银电极,作用是提供与保持一个固定的参比电势,要求电位稳定,重现性好,温度系数小。 7)外参比溶液:为 3.3mol/L的氯化钾凝胶电解质,不易流失,无需添加。 8)砂芯液接界:液接界是构通外参比溶液和被测溶液的连接部件,要求渗 透量稳定。 9)电极导线:为低噪音金属屏蔽线,内芯与内参比电极连接,屏蔽层与外 参比电极连接。 总结这九点,是对电极的构造进行了系统的描述。从里到外,了解这些,电极的原理就好容易理解一些了。

三电极体系资料讲解

工作电极参比电极对电极 研究对象工作电极 参比电极:确定工作电极电位 辅助电极有时也称对电极:传导电流 三电极体系含两个回路,一个回路由工作电极和参比电极组成,用来测试工作电极的电化学反应过程,另一个回路由工作电极和辅助电极组成,起传输电子形成回路的作用。 电化学需要两个电极同时发生氧化还原反应,那么需要两个电极 但是针对您要研究的工作电极,需要参比电极精确地控制工作电极的电极电位, 那么就需要额外的参比电极, 以三者成为三电极体系。 参比电极和工作电极构成测试回路,体系可当成断路。 工作电极和对电极构成另外的回路,是构成电解槽的回路,满足电化学反应平衡的。 研究的是工作电极,只有精确地测定工作电极的电位,才能够考察电位同电化学反应,吸附等界面反应的规律。 至于辅助电极和工作电极之间的联系,主要是在于构建电化学反应平衡,另外要保证辅助电极不要影响到工作电极。 而确定辅助电极和工作电极之间的电位,用电压表就ok了,不需要双参比电极分别确定两电极电位。 当然,是否以后的电化学工作站,可以确定双参比,分别控制辅助电极和参比电极,可能也算是个新思路吧 三电极是指工作电极;电导电极;甘汞电极。用上电化学工作站的时候需要用上250ml电解池再放上三电极做自己想要做的式样。 同时,三个电极不要接触上,但要尽可能的近 工作电极与对电极构成电流的回路,它们之间的电压叫槽牙,可用普通的伏特计测量。工作电极与参比电极之间通过高输入阻抗的电位差计测量,类似于电位法的装置,是用来监控工作电极电位的线路。上面有位说是断路,不确切,应该有微小电流流过。

楼上的说得都差不多了,本人补充点:参比电极要尽可能地靠近研究电极,一般用甘汞电极;辅助电极也就是对电极一般用铂电极或者其他,面积一般比研究电极的大5倍或以上。 对于电化学三电极体系的工作原理,用一句话概括就是三电极两回路: 三电极指的是工作电极、参比电极和对电极,工作电极又称为研究电极,顾名思义就是我们所要考察的电极;参比电极是用来测量工作电极电势的;对电极又称为辅助电极,只是用来通过电流的 两回路指的是极化回路和测量回路 电化学研究最常用的测试手段是电极极化曲线的测量,在三电极体系中,通过对工作电极施以不同的极化,测试电流密度与电势的对应关系曲线,了解工作电极的电化学性能。 借贵宝地问一下,参比电极中Ag/AgCl和甘汞电极的区别,仅仅是参考电位不同吗,还是有其他不一样的地方? Ag/AgCl与SCE相比,具有较小的温度系数,可制作的更加紧凑。要根据实验体系来选择参比电极 你也说过了,电化学需要两个电极同时发生氧化还原反应,但是一般情况下对电极不发生氧化或还原反应,只起着导电的作用,而真正氧化或者还原的电极是工作电极,那整个电路之发生了单一的反应啊? 您提到的对电极不发生氧化或还原反应的,这句话是不对的 在循环伏安测试中,如果工作电极处于某一电位下的氧化或者还原反应,那么与之对应的对电极一定会发生还原或者氧化反应。 这是一定的。 因此,在电解槽中阳极和阴极的反应是成对出现的,而三电极体系是同一道理。 因为维持电化学反应平衡是要由阳极氧化反应的失电子用于阴极反应的得电子上。电子不是槽电流产生的,而是电极反应产生的,发生一侧的还原,必然有一侧的氧化,这才是真实的电化学反应平衡,是存在耦合关系的。 前面说得很有道理,但是有一点我觉得不妥,你说阳极氧化反应的失电子用于阴极反应的得电子上,我觉得在电解的时候阴极的电子是有电源负极提供的,虽然阳极氧化失去电子,但是他的电子也是回到电源正极。你说呢? 我觉得我们应该探讨下就是阳极氧化失去的电子回到正极上的情况,这么说回到正极的话难道会增大电源的电压,或者是这部分回到正极的电子作用到了阴极还原所需要的电子

物理化学习题及答案

一、单选题(每题2分,共30分) 1. 在298K及101.325KPa下的1.00dm3氢气,等温可逆膨胀到 2.00 dm3,所做功的绝对值为C A、0.418 J B、0.0418 J C、70.3J D、7.11J 2. 对于孤立体系的实际过程,下列关系式不正确的是D A、W=0 B、Q=0 C、△U=0 D、△H=0 3. 一封闭系统进行可逆循环,其热温商之和D A、总是正值 B、总是负值 C、是温度的函数 D、总为零 4. 液体A和B混合成实际溶液时,当A和B之间的作用力大于相同分子之间的作用力时,该溶液对拉乌尔定律将 B A、产生正偏差 B、产生负偏差 C、不产生偏差 D、无法确定 5. 关于偏摩尔量,下面的叙述不正确的是B A、偏摩尔量是状态函数,其值与物质的量无关 B、偏摩尔量的值不能小于零 C、体系的强度性质无偏摩尔量 D、纯物质的偏摩尔量等于摩尔量 6.克拉贝龙方程dP/dT=△H m(相变)/T△Vm(相变),其应用条件是D A、只适用于纯物质的气液、气固平衡 B、只适用于服从理想气体行为的为气液、气固平衡 C、任何纯物质的相变热不随温度而变的两相平衡 D、任何纯物质两相平衡体系 7.含KNO3和NaCl的水溶液与纯水达到渗透平衡,其自由度数f为D A、1 B、2 C、3 D、4 8.分解反应A(s)=B(g)+2C(g) 该反应的平衡常数Kp与分解压力P的数值之间为 C A、Kp=P3 B、Kp>P3 C、KpP凹>P凸 B、P凸>P平>P凹

电化学体系三电极介绍

电化学体系三电极介绍 所有电化学体系至少含有浸在电解质溶液中或紧密附于电解质上的两个电极,而且在许多情况下有必要采用隔膜将两电极分隔开。我们将分别介绍电极、隔膜、电解质溶液及电解池的设计与安装。 电极(electrode)是与电解质溶液或电解质接触的电子导体或半导体,为多相体系。电化学体系借助于电极实现电能的输入或输出,电极是实施电极反应的场所。一般电化学体系分为二电极体系和三电极体系,用的较多的是三电极体系。相应的三个电极为工作电极、参比电极和辅助电极。 工作电极: 又称研究电极,是指所研究的反应在该电极上发生。一般来讲,对工作电极的基本要求是:工作电极可以是固体,也可以是液体,各式各样的能导电的固体材料均能用作电极。(1) 所研究的电化学反应不会因电极自身所发生的反应而受到影响,并且能够在较大的电位区域中进行测定; (2) 电极必须不与溶剂或电解液组分发生反应; (3) 电极面积不宜太大,电极表面最好应是均一平滑的,且能够通过简单的方法进行表面净化等等。 工作电极的选择:通常根据研究的性质来预先确定电极材料,但最普通的“惰性”固体电极材料是玻碳(铂、金、银、铅和导电玻璃)等。采用固体电极时,为了保证实验的重现性,必须注意建立合适的电极预处理步骤,以保证氧化还原、表面形貌和不存在吸附杂质的可重现状态。在液体电极中,汞和汞齐是最常用的工作电极,它们都是液体,都有可重现的均相表面,制备和保持清洁都较容易,同时电极上高的氢析出超电势提高了在负电位下的工作窗口记被广泛用于电化学分析中。 辅助电极:又称对电极,辅助电极和工作电极组成回路,使工作电极上电流畅通,以保证所研究的反应在工作电极上发生,但必须无任何方式限制电池观测的响应。由于工作电极发生氧化或还原反应时,辅助电极上可以安排为气体的析出反应或工作电极反应的逆反应,以使电解液组分不变,即辅助电极的性能一般不显著影响研究电极上的反应。但减少辅助电极上的反应对工作电极干扰的最好办法可能是用烧结玻璃、多孔陶瓷或离子交换膜等来隔离两电极区的溶液。

电化学中电极反应式的书写技巧

电化学中电极反应式的书写不仅是电化学教学的重点和难点,更是高考的热点题型之一,下面就如何正确书写电极反应式进行了较为详尽的归纳总结,旨在“抛砖引玉”。 一、原电池中电极反应式的书写 1、先确定原电池的正负极,列出正负极上的反应物质,并标出相同数目电子的得失。 2、注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存,则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式,如Al-Cu-NaHCO3溶液构成的原电池中,因Al失去电子生成的Al3+能与HCO3-反应: Al3+ +3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑,故铝件(负极)上发生的反应为: Al-3e-+3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑,而不是仅仅写为: Al-3e-=Al3+。 3、若正极上的反应物质是O2,且电解质溶液为中性或碱性,电极反应式中不能出现H+,且水必须写入正极反应式中,与O2结合生成OH-,若电解质溶液为酸性,电极反应式中不能出现OH-,且H+必须写入正极反应式中,与O2结合生成水。如例 1、例2。 4、正负极反应式相加(电子守恒)得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式,可先写出较易书写的电极反应式,然后在电子守恒的基础上,总反应式减去较易写出的电极反应式,即得到较难写出的电极反应式。如例2。 例1、有人设计以Pt和Zn为电极材料,埋入人体内作为某种心脏病人的心脏起搏器的能源。它依靠跟人体内体液中含有一定浓度的溶解氧、H+和Zn2+进行工作,试写出该电池的两极反应式。 解析:

金属铂是相对惰性的,金属锌是相对活泼的,所以锌是负极,Zn失电子成为Zn2+,而不是ZnO或Zn(OH)2,因为题目已告诉H+参与作用。正极上O2得电子成为负二价氧,在H+作用下肯定不是O2-、OH-等形式,而只能是产物水。故发生以下电极反应: 负极:2Zn-4e-= 2Zn2+,正极: O2 + 4H++ 4e-= 2H2O。 例2、用金属铂片插入KOH溶液中作电极,在两极上分别通入甲烷和氧气,形成甲烷—氧气燃料电池,该电池反应的离子方程式为: CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O,试写出该电池的两极反应式。 解析: 从总反应式看,O2得电子参与正极反应,在强碱性溶液中,O2得电子与H2O结合生成OH-,故正极反应式为:2O2+4H2O+8e-=8OH-。负极上的反应式则可用总反应式减去正极反应式(电子守恒)得CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O。 二、电解池中电极反应式的书写 1、首先看阳极材料,如果阳极是活泼电极(金属活动顺序表Ag以前),则应是阳极失电子,阳极不断溶解,溶液中的阴离子不能失电子。 2、如果阳极是惰性电极(Pt、Au、石墨),则应是电解质溶液中的离子放电,应根据离子的放电顺序进行书写电极反应式。阳极(惰性电极)发生氧化反应,阴离子失去电子被氧化的顺序为: S2->SO32->I->Br ->Cl->OH->水电离的OH->含氧酸根离子>F-。阴极发生还原反应,阳离子得到电子被还原的顺序为: Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>(酸电离出的H+)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(水电离出的H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。(注:

物理化学第四章化学平衡练习题及答案

第四章 化学平衡练习题 一、判断与问答题: 1.反应的吉布斯函数变就是反应产物与反应物之间的吉布斯函数的差值。 2.在恒定的温度和压力条件下,某化学反应的?r G m 就是在一定量的系统中进行1mol 的 化学反应时产物与反应物之间的吉布斯函数的差值。 3.因为m r G ?= -RT ln K ,所以m r G ?是平衡状态时的吉布斯函数变化。 4.m r G ?是反应进度的函数。 5.在等温等压条件下,?r G m > 0的反应一定不能进行。 6.?r G m 的大小表示了反应系统处于该反应进度ζ时反应的趋势。 7.任何一个化学反应都可以用m r G ?来判断其反应进行的方向。 8.在等温、等压、W’ = 0的条件下,系统总是向着吉布斯函数减小的方向进行。若某化 学反应在给定条件下?r G m < 0,则反应物将完全变成产物,反应将进行到底。 9.在等温、等压不作非体积功的条件下,反应的? r G m < 0时,若值越小,自发进行反应 的趋势也越强,反应进行得越快。 10.某化学反应的? r G m 若大于零,则K 一定小于1。 11.理想气体反应 A + B = 2C ,当p A = p B = p C 时,m r G ?的大小就决定了反应进行方向。 12.标准平衡常数的数值不仅与方程式的写法有关,而且还与标准态的选择有关。 13.在给定温度和压力下发生的PCl 5的分解反应,只须测定平衡时混合气体的密度就可 以求知平衡常数了。 14.因 K = f (T ),所以对于理想气体的化学反应;当温度一定时,其平衡组成也一定。 15.若已知某气相生成反应的平衡组成,则能求得产物的m r G ?。 16.温度T 时,若K = l ,说明这个反应在此温度,压力为100kPa 的条件下已达到平衡。 17.一个已达平衡的化学反应,只有当标准平衡常数改变时,平衡才会移动。 18.因K = ∏(a B ν),所有化学反应的平衡状态随化学反应计量系数而改变。 19.有供电能力(W f ≠ 0)的可逆电池反应体系的状态,在“G ~ξ”曲线上可存在的位置? 20.“纯是相对的,绝对纯的物质是没有”,试从反应的亲合能A 上分析这句话的道理? 21.化学反应亲合势愈大,则自发反应趋势越强,反应进行得愈快,对否? 22.标准平衡常数与标准反应自由能的关系:K RT G ln m r -=?,那么,为什么反应的 平衡态与标准态是不相同的? 23.欲使反应产物的平衡浓度最大,反应物的投料比一般为多大? 24.对于计量系数?ν = 0的理想气体化学反应,哪些因素变化不改变平衡点? 25.平衡常数 K = 1的反应,在标准态下反应,反应朝什么方向进行? 26.在空气中金属不被氧化的条件是什么? 27.反应PCl 5(g) = PCl 3(g) + Cl 2(g) 在212℃、p 容器中达到平衡,PCl 5 离解度为0.5, 反应的m r H ?= 88 kJ·mol -1,以下情况下,PCl 5的离解度如何变化: (A) 通过减小容器体积来增加压力; (B) 容器体积不变,通入N 2气来增加总压力; (B) 升高温度; (D) 加入催化剂。 28.对于复分解反应,如有沉淀、气体或水生成,则容易进行到底,试以化学平衡理论 分析其道理? 29.2HgO(s) = 2Hg(g) + O 2(g),在反应温度下及p = 101.325kPa 时,K = 4×10-3,试问 HgO(s) 的分解压力多大?当达到分解温度时,与HgO(s) 平衡的p Hg 有多大?若在标 准状态下反应,体系的总压力是多少? 30.反应CO(g) + H 2O(g) = CO 2(g) + H 2(g),在600℃、100kPa 下达到平衡(各物质的逸度 系数均为1),当压力增大到500kPa 时,各物质的逸度系数分别为:γ (CO 2) = 1.09, γ (H 2) = 1.10,γ (CO) = 1.23,γ (H 2O) = 0.77,问这时平衡点向何方移动? 31.反应CaCO 3(s) = CaO(s) + CO 2(g) 在常温常压下的分解压力并不等于零,那么古代大 理石建筑物何以能够保留至今而不倒?

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