大学化学第二版科学出版社第3章氧化还原与电化学PPT演示课件

1、 3.1 原电池和电极电势原电池和电极电势 3.2 e与与g 的关系的关系 3.3 电极电势和原电池的应用电极电势和原电池的应用 3.4 电解及其应用电解及其应用 (自学自学) 3.5 金属的腐蚀与防腐金属的腐蚀与防腐 zn(s) + cu2+(aq) = zn2+(aq) + cu(s) 氧化还原反应也伴随着能量的变化氧化还原反应也伴随着能量的变化.实验中发现实验中发现, ,随着反应的进行随着反应的进行, ,溶液的温度溶液的温度不断升高不断升高, ,表明表明化学能化学能转变成了转变成了热能。热能。 例如例如: 锌和硫酸铜的反应锌和硫酸铜的反应:问题问题: :氧化还原反应都有电子转移氧化还原反

2、应都有电子转移, ,能否将其转化能否将其转化 为电流为电流, ,即能否将即能否将化学能化学能转化为转化为电能电能呢呢? ?利用氧化还原反应将利用氧化还原反应将化学能化学能转变为转变为电能电能的装置的装置, 叫叫原电池。原电池。3.1.1 原电池原电池原电池中的氧化反应和还原原电池中的氧化反应和还原反应被分隔在两个反应被分隔在两个半电池中半电池中进行进行, 这两个半电池这两个半电池, 又称为又称为原电池的原电池的两个电极两个电极. 2. 原电池中的反应原电池中的反应: 负极反应负极反应： zn -2e- = zn2+ (氧化反应氧化反应) 正极反应正极反应： cu2+2e-= cu (还原反应还

3、原反应) 电池反应电池反应: zn + cu2+ = zn2+ + cu (总反应总反应) 半电池中的氧化还原电对半电池中的氧化还原电对: :在每个半电池中在每个半电池中, 都含有同一元素都含有同一元素不同价态的二种物质不同价态的二种物质: 其中其中: zn、cu 称为称为还原态物质还原态物质 (低价态低价态, 还原剂还原剂); zn2+、cu2+ 称为称为氧化态物质氧化态物质 (高价态高价态, 氧化剂氧化剂). 氧化态物质和还原态物质氧化态物质和还原态物质, 组成了组成了氧化还原电对氧化还原电对, 简称简称电对电对, 用用“氧化态氧化态/还原态还原态”表示表示 .例如例如: 锌半电池中含有锌

4、半电池中含有zn、zn2+ ; 铜半电池中含有铜半电池中含有cu、cu2+。 例如例如: 锌半电池的电对可表示为锌半电池的电对可表示为: zn2/ zn; 铜半电池的电对可表示为铜半电池的电对可表示为: cu2/cu氧化还原电对的电极反应氧化还原电对的电极反应 (通式通式) : 氧化态氧化态+ ne- = 还原态还原态对于同一电对对于同一电对在反应中可能有以下在反应中可能有以下两种情况：两种情况：(例如电对例如电对zn2+/zn) zn2+做氧化剂时做氧化剂时: zn2+ + 2e-= zn zn做还原剂时做还原剂时: zn - 2e- = zn2+ 负极负极“(-)”写在左边写在左边,正极正

5、极“(+)”写在右边写在右边; 用用“”表示两相界面表示两相界面; 同相不同物种用同相不同物种用“,”分开分开; 非标准态要注明非标准态要注明 ci 或或 pi；盐桥用；盐桥用“|”表示表示 ; 若电极反应无金属导体若电极反应无金属导体, 用惰性电极用惰性电极pt或或c (石墨石墨) 纯液体、固体和气体写在靠惰性电极一边纯液体、固体和气体写在靠惰性电极一边.(如氢电极如氢电极) 相界面较多时相界面较多时, 有时用有时用“,”来部分代替来部分代替“ ”.3.3.原电池符号的表示：原电池符号的表示： 如如cuzn原电池的电池符号为：原电池的电池符号为： (-) zn (s)zn2+(c1) |cu

6、2+(c2)cu (s) (+) 电池符号的书写方法：电池符号的书写方法：(-) pt sn2+, sn4+ | fe2+, fe3+ pt (+) 【例例3-1】在标准态下在标准态下, ,将下列氧化还原反应设计成原电将下列氧化还原反应设计成原电池池, ,用电池符号表示用电池符号表示, ,并写出电极反应、电池反应。并写出电极反应、电池反应。 理论上讲理论上讲, 任何一个氧化还原反应都能组成原电池任何一个氧化还原反应都能组成原电池. 每个原电池都由每个原电池都由两个半电池两个半电池构成构成, 分别对应分别对应两个电两个电 对对和和两个电极反应两个电极反应. 根据氧化还原反应可以设计原电池根据氧化

7、还原反应可以设计原电池: : 解：解： 负极负极: cu - 2e- = cu2+ 正极正极: 2ag+ + 2e- = 2ag 电池反应电池反应: cu + 2ag+ = cu2+ 2ag 电池符号电池符号: (-) cu(s) | cu2+ | ag+ | ag(s) (+) (1) (1) cu + 2ag+ = cu2+ 2ag (p83: 1题类型题类型)解题关键解题关键: :先判先判断正、负极断正、负极. . 负极负极: 2fe2+ - 2e- = 2fe3+ 正极正极: cl2 + 2e- = 2cl- 电池反应电池反应: 2fe2+ cl2 = 2fe3+ 2cl-|cl2(1

8、00kpa) |cl-(2.0moll-1) | pt (+) fe2+,fe3+( 0.10moll-1 ) (-)pt |解解:【例例3-2】将反应将反应: 2fe2+ cl2= 2fe3+ 2cl- 设计成原电池设计成原电池, 并并写出写出电极反应电极反应、电池反应和电池反应和电池符号电池符号. 其中其中c (fe2+)=1.0moll-1; c (fe3+)=0.10moll-1; c (cl-)=2.0moll-1; p(cl2)=100kpa. 如果如果溶解溶解 沉积沉积则如图则如图a； 如果如果沉积沉积 溶解溶解则如图则如图b。 都都 会形成会形成双电层双电层, 产生电势差产生电

9、势差, 称之为称之为金属的电极电势金属的电极电势. 用用 (氧化态氧化态/还原态还原态)表示表示, 例如例如 (cu2/cu)等等. 金属在其盐溶液中金属在其盐溶液中, 溶解溶解和和沉积沉积形成动态平衡：形成动态平衡： m(s) 溶解溶解 mn+(aq) + ne-m活泼活泼mn+稀稀 溶解溶解 沉积沉积 m不活泼不活泼沉积沉积 溶解溶解 mn+浓浓 m mn+(aq) +ne- 双电层双电层 1. 双电层理论双电层理论 值值越大越大, 氧化能力越强氧化能力越强; 值值越小越小, 氧化能力越弱氧化能力越弱.沉积沉积3.1.2 电极电势电极电势 ( )原电池的电动势原电池的电动势(e ): e

10、= 正正 负负 原电池的正、负极之间的电极电势差称为原电池的正、负极之间的电极电势差称为原电池的原电池的电动势电动势, 用用e 来表示。来表示。 规定规定: 原电池的电动势等于原电池的电动势等于正极正极的电极电势的电极电势减去负极减去负极的电极电势的电极电势. 2. 标准电极电势标准电极电势( ) 是指是指处于标准状态处于标准状态(即即溶液中有关离子的浓度为溶液中有关离子的浓度为1.0 moll-1, 气体的压力为气体的压力为100kpa )下下的的电极电极电势电势, 称为称为标准电极电势。标准电极电势。 表示表示为为: (氧化态氧化态/还原态还原态) 例如例如: (cu2/cu); (zn2

11、/zn) 等等. e= 正正 负负标标准准氢氢电电极极装装置置图图氢电极氢电极电极反应电极反应: 2h+(aq) + 2e- h2(g) 氢电极氢电极半电池符号半电池符号: pt | h2(100kpa) | h+(1.0moll-1)规定规定: : (h+/h2)= 0.000v(伏伏)电极电势的测定电极电势的测定: :理论上理论上, ,一般选择一般选择标准氢电极标准氢电极作为参比电极作为参比电极. .标准氢电极标准氢电极: : 根据根据 e = 正正 - 负负 或或 未知电极未知电极的电极电势的测定的电极电势的测定: 将将未知电极未知电极和和标准氢电极标准氢电极组成原电池组成原电池, 测定

12、原电测定原电池的正池的正、负极和负极和原电池的电动势原电池的电动势, 然后计算求得然后计算求得未知电极的电极电势未知电极的电极电势. () 未知电极未知电极 标准氢电极标准氢电极 () 或或 () 标准氢电极标准氢电极未知电极未知电极 () e= 正正 负负 【例例3-3】将标准氢电极与标准银电极组成原电池将标准氢电极与标准银电极组成原电池, 经经测量测量, 标准氢电极为原电池的负极标准氢电极为原电池的负极, 原电池的标准电动原电池的标准电动势为势为+0.7996v。试计算标准银电极的电极电势。试计算标准银电极的电极电势。 解：解：由题意知：由题意知： 负负 = 氢电极氢电极= 0.000v

13、正正 = 银电极银电极 根据根据 e= 正正 - - 负负 = 正正 - 0.000v 则有则有 正正 = e= +0.7996v答：答：标准银电极的电极电势为标准银电极的电极电势为+0.7996v。(-)zn|zn2+(1moll-1) | h+(1moll-1)|h2(100kpa)|pt(+) 298.15k时测得标准电动势时测得标准电动势e=+ 0.76v, 求求zn2+/zn的的标准电极电势标准电极电势.【例例3-4】已知标准氢电极与标准锌电极组成下面原电池已知标准氢电极与标准锌电极组成下面原电池:解解: 由题意知由题意知: 氢电极为正极氢电极为正极, 锌电极为负极锌电极为负极. 根

14、据根据 e = 正正 - - 负负 = (h+/h2) - (zn2+/zn) = 0.000v- (zn2+/zn) (zn2+/zn) = -e = - 0.76v 答答: (略略).饱和甘汞电极的电极反应饱和甘汞电极的电极反应: hg2cl2 (s) + 2e- 2hg(l)+2cl-(aq)饱和甘汞电极的饱和甘汞电极的半电池符号半电池符号: pt | hg(l) | hg2cl2(s)|kcl(饱和饱和)在实际应用中在实际应用中, ,通常采用二级标准通常采用二级标准电极作为参比电极。电极作为参比电极。 (饱和甘汞电极饱和甘汞电极) = +0.2445v. 参比电极参比电极如如: :饱和

15、甘汞电极饱和甘汞电极. . 将将待测电极待测电极与与参比电极参比电极组成原电池组成原电池. .298.15k时电极电势时电极电势: 标准态、标准态、298.15k时各氧化还原电对的标准电极电势值时各氧化还原电对的标准电极电势值 列于附录列于附录8中中. 使用标准电极电势表的注意事项使用标准电极电势表的注意事项: :(1)电极电势没有加和性。电极电势没有加和性。 不论半电池的反应式系数不论半电池的反应式系数乘以乘以或或除以除以任何实数任何实数, 值仍不变。值仍不变。 ag+ + e- = ag (ag+/ag) =+ 0.7996v 2ag+ + 2e- = 2ag (ag+/ag) = +0.

16、7996v不论电极反应向不论电极反应向什么方向什么方向进行进行, 值的符号仍不变。值的符号仍不变。 cu - 2e- = cu2+, (cu2/cu) = +0.3419v cu2+ 2e- = cu , (cu2/cu) = +0.3419v (2) 的使用条件是的使用条件是298.15k 、标准态、水溶液体系、标准态、水溶液体系.(3) 查表时应核对所选物质的形式、价态以及介质条查表时应核对所选物质的形式、价态以及介质条件等。件等。例如：例如：agcl +e- = cl-+ag， (agcl/ag) = +0.2223v ag+ e- = ag， (ag+/ag) = +0.7996v再如

17、：再如：sn2+ + 2e- = sn , (sn2+/sn) = -0.1375v sn4+ + 2e- = sn2+, (sn4+/sn2+) = +0.151v对于任一氧化还原电对对于任一氧化还原电对: 氧化型氧化型 + ne- 还原型还原型 根据电对的标准电极电势根据电对的标准电极电势 (氧化态氧化态/还原态还原态)的大的大小小, 可以判断氧化态可以判断氧化态(还原态还原态)物质氧化物质氧化(还原还原)能力的能力的相对强弱相对强弱. (氧化态氧化态/还原态还原态)越大越大, 电对所对应的电对所对应的氧化态物质氧化态物质 的氧化能力越强的氧化能力越强, 还原态物质的还原能力越弱；还原态物

18、质的还原能力越弱； (氧化态氧化态/还原态还原态)越小越小,电对所对应的电对所对应的氧化态物质的氧化态物质的氧化能力越弱氧化能力越弱, 还原态物质的还原能力越强。还原态物质的还原能力越强。cl22+3zn+2e-zn-0.7628-0.44020.00000.3370.5350.7701.0851.3583fe2 +2e-+fe+2e-2 +h2+2e-+h2nini-0.23+2e-2 +cucu+2e-i2i-2fe2 +2e-feb r2(l)b r-+2e-2+2e-2cl-氧化型还原型+ne- /v氧化型的氧化性增强还原型的还原性增强223.2.1 e 与与g的关系的关系 在标准状态

19、下在标准状态下: rgm= -nfe 在任意状态下在任意状态下: rgm = -nfe研究表明研究表明: :在恒温恒压下在恒温恒压下, ,系统对环境所做的最大系统对环境所做的最大非体积功等于系统吉布斯自由能变。对于原电池非体积功等于系统吉布斯自由能变。对于原电池来说来说, ,系统对环境所做的非体积功只有电功系统对环境所做的非体积功只有电功. . rgm =w=w电电= - qe = -nfef=96485cmol-1 法拉第常数法拉第常数, n转移的电子数转移的电子数n mol g = -nf ; g = -nf 对于电极反应：对于电极反应：【例例3-5】 已知铜锌原电池的标准电动势为已知铜锌

20、原电池的标准电动势为1.10v, 试计算原电池的标准摩尔吉布斯函数变试计算原电池的标准摩尔吉布斯函数变(rgm)。 解解: zn + cu2+ = zn2+ + cu 因为发生因为发生1mol化学反应需转移化学反应需转移2mol电子电子, 所以所以 n = 2mol; 又又 f = 96485cmol-1 , e= 1.10v rgm= - nfe= -2mol96485cmol-11.10v = -212267( j mol-1) = -212.3kjmol-1答答: 该原电池的标准摩尔吉布斯函数变为该原电池的标准摩尔吉布斯函数变为-212.3 kjmol-1。 cd/cdce/ce ca/

21、cacb/cb 对于对于任意状态下任意状态下的氧化还原反应的氧化还原反应: : aa + bb dd + ee3.2.2 浓度对电池电动势的影响浓度对电池电动势的影响rgm = rgm+ 2.303 rt lgq 其中其中: rgm= -nfe , rgm= -nfe 代入上式得：代入上式得： -nfe = - nfe+ 2.303rt lg e = e- - lg 2.303rt n f cd/cd ce/ceca/ca cb/cb0.0592v n ca/ca cb/cb cd/cd ce/ce浓度对电池电动势浓度对电池电动势e e 影响的能斯特方程影响的能斯特方程: : 将将 t= 29

22、8.15k, r8.314jk-1, f= 96485cmol-1代入代入, 则则得得: e = e- - lga氧化态氧化态 + ne- b还原态还原态 将将 rgm = -nf , rgm = -nf 对于对于非标准态下非标准态下的任意电极反应的任意电极反应: 同理：同理：代入上式得代入上式得:3.2.3 浓度对电极电势的影响浓度对电极电势的影响 c(还原态还原态)/cb c(氧化态氧化态)/ca -nf = - nf + 2.303rt lg rgm = rgm+ 2.303 rt lgq = - - lg 2.303rt nf n 0.0592v c(还原态还原态)/cb c(氧化态氧

23、化态)/ca c(氧化态氧化态)/cac(还原态还原态)/cb或或: : = + lg将将 t = 298.15k, r8.314jk-1, f= 96485cmol-1 代入上式可得代入上式可得: = - - lg 0.0592v n c(还原态还原态)/cbc(氧化态氧化态)/ca浓度对电极电势浓度对电极电势 影响的能斯特方程影响的能斯特方程:( (最常用公式最常用公式) ) 使用电极电势的能斯特方程计算时的注意事项使用电极电势的能斯特方程计算时的注意事项 (1) 从附表从附表8中准确查出中准确查出 值；值； (2) 确定电极反应中得、失电子数确定电极反应中得、失电子数n ; (3) 分清

24、氧化态和还原态；分清氧化态和还原态； (4) 对于氧化态或还原态对于氧化态或还原态, 气体用分压、溶液用浓度气体用分压、溶液用浓度 列入方程列入方程; 纯固体、纯液体及溶剂水不列入方程中。纯固体、纯液体及溶剂水不列入方程中。 (5) 若电极反应有若电极反应有h+或或oh-参与参与, 其浓度也列入方程中。其浓度也列入方程中。 (6) 电极反应中的化学计量系数为指数。电极反应中的化学计量系数为指数。 n 0.0592v c(氧化态氧化态)/cac(还原态还原态)/cb = + lg 1 0.0592v c(fe3+)/ /cc(fe2+)/ /c 0.0592v 2 c(zn2+)/ /c 例如例

25、如 非标准态、非标准态、298.15k 时的下列电极反应中时的下列电极反应中, 各氧化还原电对的电极电势各氧化还原电对的电极电势 的计算公式可分别写为的计算公式可分别写为: (2) fe3+ + e- = fe2+， n=1 (1) zn2+ +2e- = zn ， n=2 (fe3+/ /fe2+)= (fe3+/ /fe2+) + + lg (zn2+/ /zn)= (zn2+/ /zn) + + lg 1 0.0592v(3) 2h+ + + + 2e- - = = h2 ，n=2 0.0592v 2 c(h+)/ /c2 p(h2)/ /p (h+ +/ /h2) = (h+ +/ /

26、h2) + + lg(4) mno4- -+ + 8h+ + + 5 e- - = = mn2+ + + 4h2o ，n=5 0.0592v 5 c(mno4- -)/ /c c(h+)/ /c8 c(mn2+)/c (mno4- -/ /mn2+ +)= (mno4- -/ /mn2+ +) + lg【例例3-6】计算计算 zn2+/zn 电对在电对在 c(zn2+) = 0.001moll-1 时时 的电极电势的电极电势. (已知已知 (zn2+/zn)= - 0.7618v) (zn2+/zn) = (zn2+/zn) + lg解解: zn2+ + 2e- = zn ，n = 2 2 0

27、.0592v 2 0.0592vc(zn2+)/c答答: (略略)。= - 0.7618v + lg 0.001/1.0 = - 0.8506v【例例3-7】计算计算 h+/h2 电对在电对在 c(h+) = 1.0moll-1, p(h2)=0.1kpa时的电极电势时的电极电势. (已知已知 (h+/h2)=0.0000v) 解解: 2h+ + 2e- = h2 ， n=2 0.0592v 2 c(h+)/ /c2 p(h2)/ /p (h+ +/ /h2) = (h+ +/ /h2) + + lg 2 0.0592v= 0.0000v + lg 1.0/ /1.02 0.1/ /100=

28、0.0888v答：答：(略略)。【例例3- 8】已知已知: cr2o72-+14h+6e-=2cr3+7h2o所对所对 应的应的 (cr2o72-/cr3+)= +1.232v,当当c(h+)=10 moll-1, 其它离子浓度均为标准态其它离子浓度均为标准态 (1.0moll-1) 时时, 试计算试计算 cr2o72-/cr3+电对的电极电势电对的电极电势. 0.0592v 6 c(cr2o72-)/cc(h+)/c14 c(cr3+)/c2 60.0592v 1.0/1.0 10/1.014 1.0/1.02答答: (略略)。解解: cr2o72-+ 14h+ + 6e-= 2cr3+7h

29、2o，n = 6 = + lg= 1.232v + lg= 1.370v表明表明: 当溶液酸度改变时电极电势也会发生改变。当溶液酸度改变时电极电势也会发生改变。 1、判断原电池的正判断原电池的正、负极负极, 计算电动势计算电动势.3.3.1 电极电势的应用电极电势的应用利用利用 e = 正正 - 负负 电极电势电极电势 值值大的电对作大的电对作正极正极, 电极电势电极电势 值值小的电对作小的电对作负极负极. 注意两种情况注意两种情况: :标准状态下标准状态下, 直接直接查表查表得标准电极电势得标准电极电势 值值, 然后然后 比较比较 大小确定大小确定正正、负极负极, , 计算计算电动势电动势e

30、 ;非标准状态下非标准状态下, 先根据能斯特方程先根据能斯特方程计算计算出电极电势出电极电势 值值 , 再比较再比较 大小确定大小确定正正、负极负极, 计算计算电动势电动势e .【例例3-9】将标准锡电极将标准锡电极 sn(s)sn2+(1.0moll-1) 与与标准铅电极标准铅电极 pb(s) pb2+(1.0moll-1) 组成原电池组成原电池,试判断该原电池的正试判断该原电池的正、负极，计算电动势。负极，计算电动势。解解: 本题中组成原电池的两个电极均为标准电极本题中组成原电池的两个电极均为标准电极, 查表知：查表知： (sn2+/sn) = - 0.1375v (pb2+/pb) =

31、- 0.1262v (pb2+/pb) (sn2+/sn) 标准铅电极标准铅电极为正极，为正极，标准标准锡电极锡电极为负极。为负极。 e = 正正- 负负 = - 0.1262v-(-0.1375v) = + 0.0113v答答: (略略)。【例例3-10】通过通过计算确定原电池的正计算确定原电池的正、负极和原电池负极和原电池 的电动势的电动势. . zn zn2+(0.1mol.l-1) | cu2+(2.0mol.l-1) cu 解解: 先分别计算两个电对的电极电势先分别计算两个电对的电极电势, 然后比较大小然后比较大小. (zn2+/zn)= (zn2+/zn)+( 0.0592/2 )

32、lg c(zn2+)/c = - 0.7912v (cu2+/cu)= (cu2+/cu)+( 0.0592/2)lg c(cu2+)/c = 0.3508v (cu2+/cu) (zn2+/zn) cu2+/cu 正极正极, zn2+/zn作负极作负极. e = 正正 - 负负= 0.3508 - (-0.7912) =1.142v (-)zn zn2+(0.1mol.l-1) | cu2+(2.0mol.l-1) cu(+) 2、比较氧化剂和还原剂的相对强弱、比较氧化剂和还原剂的相对强弱cl22+3zn+2e-zn-0.7628-0.44020.00000.3370.5350.7701.0

33、851.3583fe2 +2e-+fe+2e-2 +h2+2e-+h2nini-0.23+2e-2 +cucu+2e-i2i-2fe2 +2e-feb r2(l)b r-+2e-2+2e-2cl-氧化型还原型+ne- /v氧化型的氧化性增强还原型的还原性增强22 标准电极电势表标准电极电势表规律规律: 值越大值越大,其其氧化态的氧化性越强；氧化态的氧化性越强； 值越小值越小,其还原态的还原性越强。其还原态的还原性越强。如何比较几种电对氧化剂与还原剂的相对强弱如何比较几种电对氧化剂与还原剂的相对强弱: :电极电势最大的电对所对应的氧化态电极电势最大的电对所对应的氧化态是最强的氧化剂是最强的氧化剂

34、; ;电极电势最小的电对所对应的还原态电极电势最小的电对所对应的还原态是最强的还原剂是最强的还原剂. . (p83: 4题类型题类型)【例例3-11】找出下列四组电对中最强的氧化剂和最强找出下列四组电对中最强的氧化剂和最强 的还原剂的还原剂. . (fe3+/fe2+) = +0.771v; (i2/i-) = + 0.5355v (sn4+/sn2+) = +0.151v； (ce4+/ce3+) = +1.72v 解解: 最强的氧化剂是最强的氧化剂是: ce4+ 最强的还原剂是最强的还原剂是: sn2+ 3. 判断氧化还原反应进行的方向判断氧化还原反应进行的方向 对于任意氧化还原反应：对于

35、任意氧化还原反应： aa + bb = dd + ee rgm =- nfe0 时时, 正向自发进行正向自发进行. e0, 即即 e = 正正 - 负负0, 正向自发进行正向自发进行. 氧化还原反应自发进行的判断氧化还原反应自发进行的判断-e 判据判据 rgm =- nfe0, e0， 正向自发进行正向自发进行; rgm =- nfe = 0, e = 0， 达到平衡状态达到平衡状态; rgm =- nfe0, e0， 正向非自发正向非自发, 逆向自发逆向自发. 【例例3-13】判断判断标准状态标准状态下氧化还原反应进行的方向下氧化还原反应进行的方向:(p83: 2题类型题类型) 2fe3+

36、+ 2i- = 2fe2+ + i2 解解:假设反应能正向进行假设反应能正向进行, 则则fe3+/fe2+为为正极正极, i2/i-为为负极负极. 标准状态下标准状态下, 查表得查表得各电对的标准电极电势为各电对的标准电极电势为: (i2/i-) = + 0.5355v; (fe3/fe2) = +0.771v e = 正正 - 负负= 0.771v-0.5355v= +0.2355v0 反应能向正方向自发进行反应能向正方向自发进行. 【例例3-14】判断判断非标准态非标准态下氧化还原反应进行的方向下氧化还原反应进行的方向. 已知反应已知反应: pb2+ + sn = pb + sn2+ 当当

37、c(pb2+) = 0.1moldm-3, c(sn2+) =1.0moldm-3时时,反应能否自发向右进行反应能否自发向右进行?查表查表 (pb2+/pb)= -0.1262v, (sn2+/sn)= -0.1375v = - 0.1262v + (0.0592v/2) lg0.1/1.0 (pb2+/pb)= (pb2+/pb)+(0.0592v/2)lgc(pb2+)/c = - 0.1558v (sn2+/sn)= (sn2+/sn) = -0.1375v e = 正正- 负负= -0.1558v-(-0.1375v) = -0.0183v0 反应不能正向自发进行反应不能正向自发进行,

38、 而是逆向自发进行而是逆向自发进行. 解解: 假设反应能向右进行假设反应能向右进行, 则则pb2+/pb为为正极正极, sn2+/sn为为负极负极. 4. 4.判断氧化还原反应进行的程度判断氧化还原反应进行的程度 lgke = 0.0592vne2.303rt lgk= 氧化还原反应进行的程度可以由标准平衡常数氧化还原反应进行的程度可以由标准平衡常数k来衡量。来衡量。k值越大值越大, ,表明反应进行得越完全。表明反应进行得越完全。根据根据 rgm= -2.303rtlgk, rgm= -nfenf将将t= 298.15k, r8.314jk-1, f= 96485cmol-1代入代入, 可可得

39、得: lgke =0.0592v n则有则有 -2.303rt lgk= -nfe 解：解： 若将此氧化还原反应组成原电池若将此氧化还原反应组成原电池, ,根据电子得失知根据电子得失知: : zn2+/zn为为负极负极: zn - - 2e- = zn2+cu2+/cu 为为正极正极: cu2+2e- = cu查表得查表得 (zn2+/zn)= - 0.7618v ; (cu2+/cu) = 0.3419ve= 正正- 负负= 0.3419v-(-0.7618v)=1.1037v转移电子数转移电子数: n = 2 (mol) k=2.01037 (彻底彻底)【例例3-16】将下面反应组成原电池

40、将下面反应组成原电池, 计算在计算在298.15k时的标时的标准电动势、标准平衡常数和标准摩尔吉布斯函数变。准电动势、标准平衡常数和标准摩尔吉布斯函数变。0.0592vnelgk= = 37.3 rgm= -2.303rtlgk= -nfe= -212.9 kjmol-1zn + cu2+ zn2+ + cu1.镉镍蓄电池镉镍蓄电池3.3.2 化学电源（自习化学电源（自习）2.锂锰电池锂锰电池一、金属的腐蚀及分类一、金属的腐蚀及分类1 1、金属的腐蚀：、金属的腐蚀：当金属和周围的介质接触时，由于发生当金属和周围的介质接触时，由于发生化化学作用学作用或或电化学作用电化学作用而引起的破坏，称为金属

41、的腐蚀。而引起的破坏，称为金属的腐蚀。（每年因腐蚀而损失的金属约为金属产量的（每年因腐蚀而损失的金属约为金属产量的25%）2 2、腐蚀的分类：、腐蚀的分类：化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀（按腐蚀机理不同）（按腐蚀机理不同） 金属与氧化剂接触时金属与氧化剂接触时( (如如o2、cl2、so2、h2s、hcl等等) )，由于由于直接发生化学反应直接发生化学反应而引起的腐蚀叫而引起的腐蚀叫化学腐蚀化学腐蚀。 二、化学腐蚀二、化学腐蚀 再如：再如： 铁在高温下与氧气反应生成三层氧化物铁在高温下与氧气反应生成三层氧化物 fe2o3 、 fe3o4 、feo。 例如：

42、例如： 铁跟铁跟cl2直接反应而腐蚀直接反应而腐蚀; ; 铁与周围酸性气体铁与周围酸性气体h2s、 hcl等等直接反应而腐蚀；钢管被原油中含硫化合物腐蚀等。直接反应而腐蚀；钢管被原油中含硫化合物腐蚀等。 三、电化学腐蚀三、电化学腐蚀 金属与电解质溶液接触时，由于金属表面金属与电解质溶液接触时，由于金属表面形成原电池形成原电池而引起而引起的腐蚀，称为的腐蚀，称为电化学腐蚀。电化学腐蚀。 1、电化学腐蚀的产生：、电化学腐蚀的产生： 钢铁在干燥的空气里可以长时间不受腐蚀，但在潮湿的空气里，就会很快被腐蚀钢铁在干燥的空气里可以长时间不受腐蚀，但在潮湿的空气里，就会很快被腐蚀 原因：原因： 钢铁表面会吸

43、附水分而形成一层水膜。钢铁表面会吸附水分而形成一层水膜。水膜中可溶解空气中的水膜中可溶解空气中的 氧气、二氧化碳、二氧化硫及汗液中的氯化钠等，形成电解质溶液氧气、二氧化碳、二氧化硫及汗液中的氯化钠等，形成电解质溶液 钢铁中一般都含有杂质（如碳）。钢铁中一般都含有杂质（如碳）。 可组成可组成 铁为负极、碳为正极、水膜为电解质溶液铁为负极、碳为正极、水膜为电解质溶液 的很多微小原电池。的很多微小原电池。2 2、电化学腐蚀机理、电化学腐蚀机理 阳极阳极（负极）（负极）： fe - 2e- fe 2+（氧化反应）氧化反应）当水膜中的当水膜中的酸性较强酸性较强时时, ,就由就由h+作氧化剂作氧化剂. .这种这种腐蚀称为腐蚀称为析氢腐蚀析氢腐蚀. (如图示如图示).(1)(1)析氢腐蚀析氢腐蚀阴极阴极（正极）（正极）： 2h+ + 2e- h2 （还原反应）（还原反应）当水膜的当水膜的酸性很弱酸性很弱或呈或呈中性，就由溶解在水膜中性，就由溶解在水膜里的里的氧气作为氧化剂氧气作为