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什么是标准电极电位?


实验室k / 2019-03-28

       原电池的电动势,可以用高阻抗的电压测量仪器直接测量得到。从测得的电动势数据就可知道正负两电极之间的电位差。但是,到目前为止,还不能测得单个电极的电极电位绝对值,因此,人们只能想办法定出它们之间相对的电位值。

       测量电极电位与测量一座山的高度相仿,到现在为止,还没有办法测出一座山的绝对高度。而只能选一个参考点(如假定山脚下一块平地作为参考点)规定它为零,从这个零点开始住上测量这座山的高度是多少。实际这是一个相对于这个参考点的高度。参考点选择不同,高度也就不同。测量电极电位也采取相似办法,只要选定一个电极作为参比电极,并规定它的电极电位为零,我们就可将待测电极与这个参比电极构成一个原电池,通过测量这个原电池的电动势,求得待测电极的电极电位。

       现在国际上公认采用标准氢电极作为参比电极,规定标准氢电极的电位为零。标准氢电极的结构如图12-3所示。


       标准氢电极是指一个大气压的氢与H+的活度为1的酸性溶液所构成的电极体系,其电极反应为:

2H++2e  H2

因为氢是气体,不能直接作为电极,所以需要一个镀有铂黑(铂片上镀上一层疏松而多孔的金属铂,呈黑色,以提高对氢的吸收量)的铂电极,插入酸性溶液中吸收氢气,高纯度氢气不断冲打到铂片上,使氢气在溶液中达到饱和,这就是标准氢电极的结构。

       当待测电极氧化态的活度和还原态的活度均为1时,以标准氢电极作参比,测得的电动势就是这支待测电极的标准电极电位,用符号φ°表示。但是,待测电极的电位有的比标准氢电极的电位正,有的比标准氢电极的电位负。也就是说,各种电极的标准电极电位有正负号问题。过去由于各自采用的规定方法不同,所以,正负号的采用比较混乱,不统一,现在国际上规定,电子从外电路由标准氢电极流向待测电极的,待测电极的电极电位定为正号,表示待测电极能自发进行还原反应。电子从外电路由待测电极流向标准氢电极的,待测电极的电极电位定为负号,表示待测电极的还原反应不能自发进行。按照这样规定测得的标准电极电位称为还原电极电位。其半电池反应写成还原反应式,例如:

Zn2++2e  Zn           φ°=-0.763伏

Ag++e  Ag           φ°=+0.799伏

       这表示,标准银电极与标准氢电极相联接时,银电极为正极,而氢电极为负极,因而Ag+→Ag的还原反应能自发进行。相反,当标准锌电极与标准氢电极相联接时,锌电极为负极,而氢电极为正极,因而Zn2+→Zn的还原反应不能自发进行。锌极上实际进行的是Zn→Zn2+的氧化反应。


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