OCR 高级 GCE 化学/电极电位
像这样的氧化还原反应
Zn(s) + Cu2+(aq) ---> Cu(s) + Zn2+(aq)
可以分成两个半反应
Cu2+(aq) + 2e- <---> Cu(s)
Zn2+(aq) + 2e- <---> Zn(s)
但正如你可能注意到的，第二个反应必须反向发生，以使氧化还原反应发生，并使锌被氧化（失去电子）。如果我们将此反应设置为电化学电池，我们可以测量电池中反应的电压。
电化学电池是一个放热反应，它被设置为两个独立容器中的两个半电池，以便释放的能量可以在它们之间产生电流。
半电池是电化学电池的一半。一个半电池提供电子，另一个半电池接收电子。
还原反应越“容易”发生（如上半反应中），电极电位值（以伏特为单位）就越高。在电池中，电极电位较高的半电池将经历正向反应，而电极电位较低的半电池将经历反向反应。铜 2+ 离子的还原电压为 +0.34V，锌 2+ 离子的还原电压为 -0.76V。因此，铜半电池较高，锌反应反向进行。
电池的电压可以根据电极电位之差计算，例如 0.34V - (-0.76V) = 1.1V。对于这个反应，始终计算出差值，不要担心负号。
电极电位 - 测量半电池的电压。为了进行此测量，还需要另一个半电池。
半电池的标准电极电位是通过用“标准氢电极”制成一个电池来测量的。这是用作参比电极，因此其电极电位为 0V。
标准氢电极（参比电极） - 一个半电池，其中氢气以一个大气压的压力鼓入 1M H+ 离子的溶液中。通过铂丝进行电接触。每个半电池的标准电极电位被赋予 0V；所有其他标准电极电位都是相对于它测量的。
（查看 Zn2+/Zn 标准半电池图）
- 盐桥允许离子在两个半电池之间移动，从而完成电路。这可以简单地是浸泡在硝酸钾溶液中的滤纸。
- 对于锌，负号位于电压左侧，因为标准电极电位是负值。
- 如果溶液中存在两个没有棒的离子，则使用铂电极。
- 要测量非金属的标准电极电位，也必须使用铂电极（因为它们不太可能导电）。
- 如果反应中存在气体，则装置与氢气相同。
标准电极电位 - 在标准条件下测量的电压，此时半电池被并入电化学电池中，另一个半电池是标准氢电极。
现在我们已经了解了电极电位的测量方法，现在我们可以使用它们来研究它们的实际用途。如果我们有两个半电池
Ag+ + e- <---> Ag
EO = +0.80V
Zn2+ + 2e- <---> Zn
EO = -0.76V
我们可以看到银反应的电极电位值高于锌方程。这意味着可以提出以下建议
- 银反应将有更高的倾向以正向进行
- Zn2+/Zn 有更大的倾向以反向进行
- Ag+ 是一种比 Zn2+ 更强的氧化剂，因为它有更高的倾向以正向进行（还原反应 - 导致其他反应物氧化）。
我们已经了解了如何比较标准电极电位来获得半电池的电压。这很有用，因为我们可以预测氧化剂是否足够强以氧化另一种物质。
请记住，为了使这些方法有效，需要标准条件。
- 298K 的温度
- 一个大气压的压力
- 1.00 mol dm−3
当条件以任何方式改变时，可以使用勒沙特列原理来预测 EO 值是会增加还是会减少。
例如，对于以下反应
MnO4-(aq) + 8H+(aq) + 5e- ---> Mn2+(aq) + 4H2O(l)
H+ 的增加将使平衡向右移动，因此会增加 EO 值。
如果两个半电池之间的差值小于 0.30V（包括负数）什么？，则反应可能会有意想不到的结果。如果两个半电池之间的差值大于 0.30V，则由 EO 值预测的反应几乎总是发生的反应。
请记住 EO 值只说明反应是否可能发生，而不是反应速率有多快。
1. 定义电化学电池和半电池。
2. 这个电池的电压是多少？
2H+ + 2e- <---> H2
EO = 0.00V
Zn + 2H+ + 2e- <---> H2 + Zn2+ + 2e-
EO = -0.76V
3. 为什么电化学电池中要使用盐桥？
4. 绘制一个测量 Zn2+/Zn 半电池电极电位的图。
5. 如何改变反应以特定方式发生的可能性？
6. EO 值不能告诉我们什么？