什么是电极电势,电极电势的知识介绍

时间：2025-06-05

电极电势（Electrode Potential）是电化学中的一个重要概念，用于衡量电极在电解质溶液中得失电子的趋势，是电池电动势和氧化还原反应方向判断的基础。

1. 基本概念

正值（如 $E_{{Cu}^{2 +} / Cu}^{°} = + 0.34 ? V$ ECu2+/Cu°=+0.34V）：该电极比 SHE 更容易得电子（还原性强）。
负值（如 $E_{{Zn}^{2 +} / Zn}^{°} = ? 0.76 ? V$ EZn2+/Zn°=?0.76V）：该电极比 SHE 更容易失电子（氧化性强）。

定义：电极电势的基准，规定其 $E^{°} = 0 ? V$ E°=0V。
构成：铂黑电极浸泡在 1 mol/L H? 溶液中，通入 100 kPa H? 气体。
$电极反应： 2 H^{+} + 2 e^{?} ? H_{2}$ 电极反应：2H++2e??H2

将待测电极与 SHE 组成原电池，用电位计测量电池电动势（ $E_{cell}$ Ecell），即可计算电极电势：

E电极=Ecell(因为 ESHE=0)

电极电势受浓度、温度影响，能斯特方程描述其关系：

E = E^{°} ? \frac{R T}{n F} \ln ? Q

示例：计算 Zn2?/Zn 电极在 [Zn2?] = 0.1 mol/L 时的电势（ $E^{°} = ? 0.76 ? V$ E°=?0.76V）：

E = ? 0.76 ? \frac{0.0592}{2} \log ? \frac{1}{0.1} = ? 0.76 ? 0.0296 = ? 0.79 ? V

电池电动势 $E_{cell} = E_{阴极} ? E_{阳极}$ Ecell=E阴极?E阳极
- $E_{cell} > 0$ Ecell>0：反应自发进行（如 Zn + Cu2? → Zn2? + Cu）。
- $E_{cell} < 0$ Ecell<0：反应逆向自发。

E_{cell}^{°} = \frac{0.0592}{n} \log ? K ? K = 10^{(n E_{cell}^{°} / 0.0592)}

温度：温度升高，电极电势可能变化（通过能斯特方程修正）。
浓度：氧化态浓度↑ → 电极电势↑（如 KMnO? 在酸性条件下氧化性更强）。
pH：涉及 H?/OH? 的反应（如 ${MnO}_{4}^{?} + 8 H^{+} + 5 e^{?} \to {Mn}^{2 +} + 4 H_{2} O$ MnO4?+8H++5e?→Mn2++4H2O），pH 降低会提高 $E$ E。