一、原电池 1．原电池 原电池（电池）是利用自发氧化还原反应产生电流的装置，它能将化学能转化为电能。图8-1为Cu-Zn原电池示意图。盐桥（一支装满饱和KCl(或KNO3)溶液的琼脂冻胶U形管既起到固定溶液的作用，又起到沟通电路、使溶液保持电中性的作用。 在原电池中，电子流出的电极是负极，发生氧化反应；电子流入的电极是正极，发生还原反应。锌片为负极，铜片为正极，其反应为：
图8－1 Cu-Zn原电池示意图 负极： Zn Zn2+ + 2e (氧化反应) 正极： Cu2+ + 2e Cu (还原反应) 原电池反应： Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu
(-)Pt, H2(p)│H＋(c1)║Fe3＋(c2), Fe2＋(c3) │Pt (+) 原电池中与电解质溶液相连的导体，称为电极。在电极上发生的氧化或还原反应则称为电极反应或半电池反应；两个半电池反应合并构成的原电池总反应是电池反应。 原电池装置可用电池符号表示，以Cu－Zn原电池为例： (-) Zn │ ZnSO4(c1)║CuSO4(c2) │ Cu (+) 若电极反应中无金属导体，须用惰性电极Pt电极或C电极，它是只起导电作用，而不参与电极反应，例如: (-)Pt, H2(p)│H＋(c1)║Fe3＋(c2), Fe2＋(c3) │Pt (+)
想一想 Cu-Zn原电池产生电流的原因是什么?
原电池正负极之间的平衡电势差就是原电池的电动势。 2．原电池电动势 原电池正负极之间的平衡电势差就是原电池的电动势。 (8-1) 在标准状态下测得的电动势称为标准电动势( )。标准状态是指电池反应中的液体或固体都是纯净物，溶液中的离子其浓度为1 mol/L，气体的分压为100Kpa。
二、电极电势 1．电极电势的产生 当把金属浸入其盐溶液时，则会出现二种倾向，如图8-2所示。产生在金属和它的盐溶液之间的电势差，称为金属的电极电势。 电极电势与金属的活泼性和金属离子浓度有关，还受温度影响。
图8-2 金属的电极电势
2．标准电极电势 H2()2H＋(1.0mol/L) + 2e。 电极电势常选定标准氢电极作为标准测得电极电势的相对值（图8-3）。它是将镀有铂黑的铂片置于氢离子浓度为1mol/L的硫酸溶液中，然后不断地通入压强为1.013105Pa的纯氢气，使铂黑吸附氢气达到饱和，形成一个氢电极。在这个电极的周围发生如下的平衡： H2()2H＋(1.0mol/L) + 2e。 图8-3标准氢电极
这时产生在标准氢电极和硫酸溶液之间的电势，称为氢的标准电极电势。令其在任何温度下= 0. 00V。在298 这时产生在标准氢电极和硫酸溶液之间的电势，称为氢的标准电极电势。令其在任何温度下= 0.00V。在298.15K，用标准氢电极与其他各种标准状态下的电极组成原电池，从而得到各种电极的标准电极电势。
【实例分析】欲测定锌电极的标准电极电势，可组成原电池： () Zn ZnSO4 (1.0mol/L) H＋(1.0 mol/L ) | H2 () | Pt (+) 又如，要测定铜电极的标准电极电势，可组成原电池： () Pt H2 () HCl (1 mol/L) CuSO4 (1 mol/L)| Cu (+)
的代数值与半反应中书写无关，即与得失电子数多少无关。
例如：Cu2＋ + 2eCu，或 2Cu2＋ + 4e2Cu，其值都是0.34V。 附录五中列出了298K时一些常用电对的标准电极电势，查表时要注意溶液的酸碱性，电极在不同的介质中 值一般不同。
三、能斯特(Nernst)方程 电极电势值的大小温度和溶液中的离子浓度、气体的分压有关。 a氧化型(Ox) + ne b还原型(Red) (8-2)
计算锌在[Zn2+]=0.001mol/L的溶液中的电极电势。 (8-3) 例1： 计算锌在[Zn2+]=0.001mol/L的溶液中的电极电势。 解 电极反应为： Zn2+ + 2e Zn = -0.763 + = -0.852 V
例2：电极反应MnO4- + 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O，求此反应在298 例2：电极反应MnO4- + 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O，求此反应在298.15K，pH=1和pH=3的溶液中的电极电势(其他条件同标准状态)。 解 电极反应为：MnO4- + 8H+ + 5e ⇌ Mn2+ + 4H2O 当pH=5，即[H+] = 1×10-5时 = 1.507 + = 1.412 V 同理 当pH=3时 = 1.223
想一想 从上面实例中你能得到什么结论?