大学基础课程无机化学p氧化还原反应定稿PPT学习教案

1、会计学1大学基础课程无机化学大学基础课程无机化学p氧化还原反应定氧化还原反应定稿稿第1页/共119页 依据反应特点沉淀反应酸碱中和反应热分解反应取代反应化学反应的分类氧化还原反应非氧化还原反应 依据反应过程中电子转移或氧化数变化第2页/共119页什么是氧化还原反应？ 【起先】 氧化 结合氧的过程 还原 失去氧的过程 2Mg(s)+O2(g) = 2MgO(s) 与氧结合【后来】 氧化 失去电子过程 还原 得电子的过程 Cu2+ + Zn Zn2+ + Cu 得失电子第3页/共119页氧化还原反应失去电子的过程叫氧化 得到电子的过程叫还原失去电子的物质叫还原剂 得到电子的物质叫氧化剂失去电子的物

2、质被氧化 得到电子的物质被还原 在一个氧化还原反应中,氧化和 还原两个过程总是同时发生的.第4页/共119页QuestionH2 + Cl2 2HCl【现在】 氧化氧化数升高的过程 还原氧化数降低的过程 电子偏移第5页/共119页 第6页/共119页一、 氧化数1970年国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC) 确定： 元素的氧化数是元素的一个原子的 荷电数, 这个荷电数可由假设把每个 化学键中的电子指定给电负性较大的 原子而求得。第7页/共119页如 H : Cl 电子靠近Cl一边 电负性 H Cl 电负性是指分子中元素原子吸引电子的能力元素原子吸引电子能力越大,其电负性越大 元素原子吸引电子

3、能力越小,其电负性越小第8页/共119页 在共价化合物中,元素的氧化数是原子在化合态下的一种形式电荷数。即等于该元素的原子偏近或偏离的电荷数。 如 HCl H ClCO2 +4 -2氧化数 +1 1C O 第9页/共119页 在离子化合物中,元素原子的氧化数等于离子的离子电荷。 如 NaClNa ClCaSO4 +2 +6 -2氧化数 +1 1Ca S O第10页/共119页 (1) 在单质中，元素原子的 氧化数为零。如 O2、P4（白磷）第11页/共119页 (2) O的氧化数一般为-2，但在过 氧化物中为-1，在超氧化物中 为-1/2，在氟化物中为+2或+1 。 氟化物 如 O2F2 OF

4、2 O F O F 氧化数 +1 -1 +2 -1过氧化物 H2O2 Na2O2 H O Na O 氧化数 +1 -1 +1 -1第12页/共119页 (3) H的氧化数一般为+1， 但在活泼金属氢化物 中为-1。 如 NaH CaH2 Na H Ca H 氧化数 +1 -1 +2 -1第13页/共119页如 Fe3O4 Fe O 氧化数 x -2 3x+4(-2)=0 +8/3 (4) 中性分子中，各元素原子的氧化数的代数和为零。如 P2O5 P O 氧化数 x -2 2x+5(-2)=0 +5第14页/共119页 (5) 复杂离子中，各元素原子 氧化数的代数和等于离子 的总电荷。 如 Cr

5、2O72- Cr O 氧化数 x -2 2x+7(-2)=-2 +6第15页/共119页第16页/共119页Question“氧化数”与“化合价” 和“共价数”有否区别？第17页/共119页 氧化数不等同化合价氧化数 化合价荷电数 原子相互结合的个数比有正负 无正负可为分数 无分数如 CH4 CH3Cl CCl4 CH2Cl2氧化数 -4 -2 +4 0化合价 4 4 4 4 第18页/共119页氧化数与共价键数不同。 如 C氧化值 C共价数 CO2 CH4 第19页/共119页氧化还原反应:氧化数发生改变的反应。还原剂：氧化数升高的物质；氧化剂：氧化数降低的物质。氧化过程：氧化数升高的过程；

6、 还原过程：氧化数降低的过程；还原性：还原剂失去电子的能力(还原能力)氧化性：氧化剂得到电子的能力(氧化能力)二、一些基本概念第20页/共119页NaClO + 2FeSO4 + H2SO4 NaCl + Fe2(SO4)3 + H2O+1+21+3氧化剂还原剂还原产物氧化产物介质第21页/共119页三、氧化还原半反应还原任何一个氧化还原反应由两个半反应组成:还原剂的氧化反应:Fe2+ - e- Fe3+H2O2 + 2e- + 2H+ 2H2O氧化剂的还原反应:H2O2 + Fe2+ + H+ H2O + Fe3+ 氧化数升高 氧化氧化数降低第22页/共119页第23页/共119页离子-电子

7、法 第24页/共119页 元素原子氧化数升高的 总数等于元素原子氧化 数降低的总数氧化 数守恒(2) 反应前后各元素的原子 总数相等质量守恒一、氧化数法第25页/共119页简单、快捷适用于水溶液非水体系氧化还原反应氧化数法*第26页/共119页氧化数法*要求出有关元素的氧化数，对于结构复杂的物质 ，氧化数的确定也比较麻烦 。 第27页/共119页电荷守恒（2）质量守恒第28页/共119页(2) 将反应分解为两个半反应方程式 并配平半反应。(1) 写出未配平的离子反应方程式 MnO4- Mn2+ 还原反应 SO32- SO42- 氧化反应MnO4- + SO32- Mn2+ + SO42- 第2

8、9页/共119页右边多1个O原子，左边加1个H2O，右边加2个H+a.使半反应式两边相同元素的原子数相等左边多4个O原子，右边加4个H2O，左边加 8个H+MnO4- + Mn2+ +SO32- + SO42- +8H+4H2OH2O2H+第30页/共119页MnO4- + 8H+ Mn2+ + 4H2OSO32- + H2O SO42- + 2H+b.用加减电子数方法使两边电荷数相等MnO4- + 8H+ + Mn2+ + 4H2OSO32- + H2O - SO42- + 2H+5e-2e-第31页/共119页(3)根据原则1，求出最小公倍数，乘 以两个半反应式，并相加。 (4)整理，即得

9、配平的离子反应方程式。2 MnO4- + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4H2O5 SO32- + H2O - 2e- SO42- + 2H+）2MnO4- + 16H+ + 5SO32- + 5H2O 2Mn2+ + 8H2O+ 5SO42- +10H+2MnO4-+5SO32-+6H+ 2Mn2+8H2O+ 5SO42- 第32页/共119页(2)将反应分解为两个半反应方程式 写出未配平的离子反应方程式 MnO4- + SO32- MnO42- + SO42- +OH- MnO4- MnO42-SO32- SO42-第33页/共119页右边多1个O原子，右边加1个H2O，左边加2个OH

10、-MnO4- MnO42-SO32- + SO42- +(2) 将反应分解为两个半反应方程式1.使半反应式两边相同元素的原子数相等H2O2OH-第34页/共119页MnO4- + e- MnO42-SO32- + 2OH- - 2e- SO42- +H2O2.用加减电子数方法使两边电荷数相等第35页/共119页(3) 根据原则1，求出最小公倍数，乘 以两个半反应式，并相加。 以上即为配平的离子反应方程式2 MnO4- + e- MnO42-1 SO32- + 2OH- - 2e- SO42- +H2O+）2MnO4- + SO32- + 2OH- 2MnO42- + SO42- +H2O第36

11、页/共119页 在配平半反应式，如果反应物、生成物所含氧原子数不等时，可用介质的酸碱性来配平。 酸性介质中配平的半反应方程式里不应出现OH-,在碱性介质中配平的半反应方程式不应出现H+ 。第37页/共119页对于酸性介质: 多1个O,+2个H+,另一边 +1个H2O。对于碱性介质: 多1个O,+1个H2O,另一边 +2个OH-。对于中性介质: 左边多1个O,+1个H2O,右边+2个OH-; 右边多1个O,+2个H+,左边1个H2O。配平过程中半反应左右两边添加H+, OH-, H2O的一般规律:第38页/共119页但不能配平气相或固相反应式 离子-电子法*第39页/共119页第二节 电 极 电

12、 势第40页/共119页Zn棒逐渐溶解溶液的天蓝色减退有红棕色疏松的铜在Zn棒表面析出溶液的温度渐升现象Zn-2eZn2+Cu2+2e Cu所发生的反应Zn+ Cu2+ Cu +Zn2+电子的转移，电子的运动无序 （即由化学能 热能）第41页/共119页1.原电池的概念第42页/共119页Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu2e-化学能转变为电能 Cu 棒正极 Zn 棒负极现象：a.检流计指针 发生偏移 根据电子流动的 方向判定： b. 铜棒变粗， 锌棒变细；c.盐桥接通，有 电流，取出盐 桥，无电流。第43页/共119页 电极 电极反应 (半电池) (半电池反应) 正极(Cu极) Cu2+

13、 + 2e- Cu 还原反应(电子流入的电极) 负极(Zn极) Zn - 2e- Zn2+ 氧化反应(电子流出的电极) 电池反应 Cu2+ + Zn Cu + Zn2+ e-第44页/共119页原电池: 使氧化还原反应产生电流的装置如 氧化半电池（Zn+ ZnSO4） Zn半电池(即一个电极) 还原半电池（Cu+CuSO4） Cu半电池盐桥：U型玻璃管，内装含有琼脂的饱和 KCl或KNO3溶液。盐桥可以消除 电荷不平衡现象使整个装置构成通 路。第45页/共119页原电池通常是由两个半电池构成的，半电池又叫电极。任何一个电极都是由同一元素的两种不同的氧化态构成，故又叫电对。同一电对中，氧化数高的

14、叫氧化型， 氧化态低的叫还原型。第46页/共119页半电池 半电池 原电池氧化还原电对：由同一种元素的氧化型物质和还原型物质构成Zn2+(氧化型物质)Zn (还原型物质)Zn2+/Zn氧化还原电对Cu2+(氧化型物质)Cu (还原型物质)Cu2+/Cu氧化还原电对第47页/共119页氧化还原电对表示方法氧化型物质/还原型物(Ox/Red)如 Cu2+/Cu、Zn2+/Zn、H+/H2、Sn4+/Sn2+ 氧化型 + ne- 还原型一个电对氧化型的氧化能力越强，则共轭电对的还原型还原能力越弱；一个电对还原型的还原能力越强，则共轭电对的氧化型氧化能力越弱。第48页/共119页(-)Zn | Zn2

15、+(c1)Cu2+(c2) | Cu(+)负极写在左边正极写在右边“|” 表示相与相之间的界面浓度用“|”表示盐桥第49页/共119页 若组成电极物质中无金属导体时，应插入惰性电极。 惰性电极： 如Pt ，石墨 能导电而不参入电极反应的电极Fe3+(c1)，Fe2+(c2) | Pt (+) (-) Pt, Cl2(p) | Cl- (c) 同相不同物种用“,”分开金属导体如 Cu、Zn惰性导体如 Pt、石墨棒电极第50页/共119页 组成电极中的气体物质应在惰性电极这一边，用“,”分开,后面应注明压力。H+(c1) | H2(p), Pt(+) (-)Zn | Zn2+(c1) H+(c1)

16、 | H2(p), Pt(+)(-)Pt，O2(p) | OH- (c1)第51页/共119页Sn4+(c1)，Sn2+(c2) | Pt (+) 电极中含有不同氧化态两种离 子时，高氧化态离子靠近盐桥， 低氧化态离子靠近电极，中间 用“,”分开。第52页/共119页Cr2O72-(c1), Cr3+(c2) , H+(c3) | Pt (+) (-) Pt，O2(p) | H2O，OH- (c1) 参加电极反应其它的物质也应写入电池符号中 第53页/共119页Cr2O72-+6Cl-+14H+ 2Cr3+3Cl2+7H2O Cr2O72-+14H+ 6e- 2Cr3+7H2O 还原 2Cl-

17、 - 2e- Cl2 氧化Cr2O72-(c1), H+(c2), Cr3+(c3) Pt(+) (-)Pt, Cl2(p) Cl-(c)电极反应原电池符号第54页/共119页() Pt,H2(p)H+(1moldm-3) Fe3+(1moldm-3) ,Fe2+ (1 moldm-3) Pt(+) 氧化半反应： H2 2e = 2H+ 还原半反应： Fe3+ + e = Fe2+ 总反应： H2 + 2 Fe3+ = 2H+ + 2 Fe2+ 要求：1. 给出原电池符号，能够写出两个半反应（电极反应）和总反应方程式（电池反应）。第55页/共119页例题：已知电池符号如下：电池符号：() Pt

18、,H2(p)H+(1 moldm-3) Cl (1 moldm-3) Cl2(p), Pt(+)写出该电池的半反应方程式和总反应方程式氧化半反应： H2 2e = 2H+ 还原半反应： Cl2 + 2 e = 2Cl 总反应： H2 + Cl2 = 2H+ + 2Cl 要求：2. 给出总反应方程式，要能够写出电池符号和半反应方程式（简单的原电池）。第56页/共119页电池电动势及其符号：E:非标准电池电动势 E = (+) - (-)E:标准电池电动势 E = (+) - (-)2/ZnZnnM/M()(/MMn电极电势(电位)的符号: Mn+ + ne- M2/CuCu2/ClCl32/Br

19、OBr2/HH电极电极Zn2+/Zn Cu2+/CuH+/H2Cl2/Cl-BrO3-/Br2电极电势电极电势第57页/共119页电极电势的绝对值现还无法测知但可用比较方法确定它的相对值选用标准氢电极作为比较标准规定它的电极电势值为零. 即 (H+/H2)= 0 V 第58页/共119页H2(100kpa) H2Pt H+(1molL-1) (H+/H2)= 0 V标准氢电极：通常规定，298K，100kPa的氢气通入1mol/L的H+溶液中所构成的氢电极为标准氢电极，其电极电势值为零。第59页/共119页电极符号(-) Pt，H2(100kPa) H+(1molL-1)H+(1molL-1)

20、 H2(100kPa)，Pt (+)电极反应 2H+ + 2e- H2标准氢电极的电极电势 (H+/H2)= 0 V第60页/共119页物质皆为纯净物 有关物质的浓度为1molL-1 涉及到的气体分压为100kPa2.标准电极电势的测定第61页/共119页第62页/共119页设计原电池() Pt, H2(100kPa) | H+(1molL-1) | Cu2+(1 molL-1) | Cu (+)例1. 测得原电池电动势：E = 0.340 VE = (+) - (-) = (Cu2+/Cu) - (H+/H2) (Cu2+/Cu) = E - (H+/H2) = 0.340 V- 0 V=

21、+0.340 V第63页/共119页设计原电池() Zn | Zn2+(1molL-1) | H+(1molL-1) | H2(100kPa), Pt (+) 例2. 测得原电池电动势：E = 0.7626 VE = (+) - (-) = (H+/H2) (Zn2+/Zn) (Zn2+/Zn) = (H+/H2) - E = 0V- 0.7626 V= -0.7626 V第64页/共119页电对电对电极反应电极反应 /VLi+/LiLi+ + e- Li-3.040K+/KK+ + e- K-2.924Zn2+/ZnZn2+ + 2e- Zn-0.7626H+/H22H+ + 2e- 2H2

22、0Cu2+/CuCu2+ + 2e- Cu0.340O2/H2OO2+4H+ + 4e- 2H2O1.229Cl2/Cl-Cl2 + 2e- 2Cl- -1.229F2/HF(aq) F2+2H+ + 2e- 2HF(aq)3.053XeF/Xe(g)XeF + e- Xe(g) + F- -3.4该表中为还原电势即该电对组成的电极与标准氢电极组成原电池，待测电对为正极，发生还原反应, (M+/M)为正值如 Cu2+/Cu第65页/共119页电对电对电极反应电极反应 /VLi+/LiLi+ + e- Li-3.040K+/KK+ + e- K-2.924Zn2+/ZnZn2+ + 2e- Zn

23、-0.7626H+/H22H+ + 2e- 2H20Cu2+/CuCu2+ + 2e- Cu0.340O2/H2OO2+4H+ + 4e- 2H2O1.229Cl2/Cl-Cl2 + 2e- 2Cl-1.229F2/HF(aq) F2+2H+ +2e- 2HF(aq)3.053XeF/Xe(g)XeF + e- Xe(g) + F-3.4如 Zn2+/Zn 是强度物理量，无加和性质第66页/共119页电对电对电极反应电极反应 /VLi+/LiLi+ + e- Li-3.040K+/KK+ + e- K-2.924Zn2+/ZnZn2+ + 2e- Zn-0.7626H+/H22H+ + 2e-

24、 2H20Cu2+/CuCu2+ + 2e- Cu0.340O2/H2OO2+4H+ + 4e- 2H2O1.229Cl2/Cl-Cl2 + 2e- 2Cl-1.229F2/HF(aq) F2+2H+ +2e- 2HF(aq)3.053XeF/Xe(g)XeF + e- Xe(g) + F-3.4 (Li+/Li)最小Li的还原性最强Li+的氧化性最弱E (XeF/Xe)最大XeF的氧化性最强Xe的还原性最弱第67页/共119页氧化型还原型一侧各物种相对浓度幂的乘积电对在某一浓度的电极电势电对的标准电极电势摩尔气体常数热力学温度电极反应中转移的电子数法拉第常数氧化型 + ze- 还原型 求非标

25、准状况下的电极电势 = + lnzF氧化型还原型RT内因：电极本性即电极电势的大小；外因：温度、离子浓度（压力）、介质 （即酸碱性）等。第68页/共119页Nerns方程氧化型 + ze- 还原型 = + zF氧化型还原型RT符号符号 、氧化型氧化型、还原型还原型R浓度浓度分压分压单位单位数值数值Vmol L-1PaJ K-1 mol-18.314第69页/共119页当 R = 8.314 J K-1 mol-1 F = 96485 J V-1 T= 298.15 KNerns方程氧化型 + ze- 还原型 = + zF氧化型还原型RTz 还原型E = + lg0.0592 氧化型z 还原型

26、= + lg0.0592 氧化型第70页/共119页氧化型 + ze- 还原型注意气体物质用分压(Pa)表示并除以 p (105 Pa)溶液中的物质用浓度(molL-1)表示并除以c (1molL-1)例1 Cl2(g) + 2e- 2Cl- 0.0592 p(Cl2)/p (Cl2/Cl-)= (Cl2/Cl-) + lg2 c(Cl-)/c 2z 还原型E = + lg0.0592 氧化型z 还原型 = + lg0.0592 氧化型第71页/共119页2. 纯固体或纯液体物质不写入注意氧化型 + ze- 还原型例2 Zn2+ + 2e- Zn例3 Br2(l) + 2e- 2Br-20.0

27、592(Zn2+/Zn)= (Zn2+/Zn) + lg c(Zn2+)/c 0.0592 12 c(Br )/c 2-(Br2/Br-) = (Br2/Br-) + lgz 还原型E = + lg0.0592 氧化型z 还原型 = + lg0.0592 氧化型第72页/共119页3.电极反应中电对以外物质也应 写入，但溶剂（如H2O）不写入注意氧化型 + ze- 还原型例4 Cr2O72- + 6e- +14 H+ 2Cr3+ + 7H2O(Cr2O72-/Cr3+) 0.0592 c(Cr2O72-)/c c(H+)/c 14= (Cr2O72-/Cr3+) + lg6 c(Cr3+)/c

28、 2z 还原型E = + lg0.0592 氧化型z 还原型 = + lg0.0592 氧化型第73页/共119页 2.氧化型物质,还原型物质的浓度、分压。 3.酸度对某些电对有影响。Nerns方程氧化型 + ze- 还原型 = + lnzF氧化型还原型RT组成电对的物质的本性，决定 值 金属越活泼, 代数值越小。影响电极电势的因素第74页/共119页32 (Co3+/Co2+)/V (Co3+/Co2+)/Vc(Co2+)/molL-1还原型c(Co3+)/molL-1氧化型11.浓度计算结果氧化型 + ze- 还原型z 还原型E = + lg0.0592 氧化型z 还原型 = + lg0.

29、0592 氧化型= 第75页/共119页z (MnO4-/Mn2+ )c(Mn2+)/c= (MnO4-/Mn2+ ) + lg 0.0592 c(MnO4-)/c c(H+)/c 8= +1.51V + lg 0.0592V （1.0 molL-1) ( 10.0 molL-1 )85 1.0 molL-1 c(MnO4-)=c(Mn2+)=1.0 molL-1,c(H+)=10.0 molL-1 计算： (MnO4-/Mn2+ )例2：已知: (MnO4-/Mn2+ ) = +1.51V 解:电极反应 MnO4-+8H+ + 5e- Mn2+ + 4H2Oc(H+)越大， 值越大，即含氧酸

30、盐在酸性介质中其氧化性越强 第76页/共119页已知: (Ag+，计算: (Ag+/Ag)例3：在含有Ag+/Ag电对体系中，加入NaCl 溶液，使溶液中c(Cl-)=1.00 molL-1， 1.7710 -10c(Ag+)= molL-1 = 1.7710-10 molL-1 1.00解:沉淀反应 Ag+ + Cl- AgClspK c(Ag+)=c(Cl-)(AgCl)c 2= +0.22V= +0.7991V + lg(1.771010)0.0592V10.0592 z(Ag+/Ag) = (Ag+/Ag) + lg c(Ag+)/c 由于AgCl沉淀的生成，使c(Ag+)减小，使(A

31、g+/Ag)减小Ag+的氧化能力降低+0.22V+0.7991V (Ag+/Ag) (Ag+/Ag)由于c(Cl-) = 1.0 molL-1 即 (Ag+/Ag) = (AgCl/Ag)电极反应: AgCl + e- Ag + Cl- 第77页/共119页例3：在含有H+/H2电对体系中,加入NaAc溶液, 使溶液中c(HAc)=c(Ac-)=1.0 molL-1， p(H2)=1.0105 Pa，计算: (H+/H2)。 解: c(H+)= = 1.810-5 (HAc)c(HAc)/cc(Ac-)/cKa0.0592 c(H+)/c 2(H+/H2) = (H+/H2) + lgz p(

32、H2)/p= -0.15V2 1.0105 / 1.0105 0.0592V 1.810 52 =0 V + lg 2H+ + 2e- H2 (H+/H2)=0V 由于弱酸(HAc)的生成，使c(H+)减小， (H+/H2)值减小， H+的氧化能力降低。(H+/H2)第78页/共119页原电池中, (+) (-);电动势E= (+) - (-)1. 判断原电池的正、负极计算原电池的电动势例1:由电对Fe3+/Fe2+、Sn4+/Sn2+构成原电池, 判断原电池正、负极，计算其电动势。 电动势 = = 0.771V 0.154V = 0.617V (+)极(-) 极解： (Fe3+/Fe2+)=

33、+0.771 V (Sn4+/Sn2+)=+0.154 V 原电池符号： (-)Pt|Sn2+(1molL-1),Sn4+(1molL- 1) Fe3+(1molL-1),Fe2+(1molL-1)|Pt(+)第79页/共119页例 (Cl2/Cl-)=1.36V; (Br2/Br-)=1.07V; (I2/I-)=0.54V氧化剂的相对强弱: Cl2 Br2 I2还原剂的相对强弱: Cl- Br- Cl2 FeCl3解:0.7711.35831.51 /VFe3+/Fe2+Cl2/Cl-MnO4-/Mn2+电对氧化型 + ze- 还原型第81页/共119页例3：试比较 SnCl2、Zn、H2

34、S 在酸性 介质中的还原能力还原能力：Zn H2S SnCl2解:0.1540.144-0.763 /VSn4+/Sn2+S/H2SZn2+/Zn电对氧化型 + ze- 还原型第82页/共119页解：将HCN/H2和H+/H2两电对组成原电池例4:已知 (HCN/H2)= -0.545V, 计算Ka (HCN)3. 计算弱电解质解离常数 (Ki ) (H+/H2)= (H+/H2)+ lg0.0592V c(H+)/c 2 2 p(H2)/p电极反应：2HCN + 2e- H2 + 2CN- (HCN/H2)= (HCN/H2)c(CN-)/c 2 + lg2 p(H2)/p 0.0592V

35、c(HCN)/c 2 达平衡时 (HCN/H2)= (H+/H2)+ lg0.0592V c(H+)/c 2c(CN-)/c 2 2 c(HCN)/c 2第83页/共119页0.0592V (HCN/H2)= (H+/H2)+ lgKa (HCN)2 2 (HCN/H2)= 0.0592Vlg Ka (HCN) -0.545V= 0.0592Vlg Ka (HCN) Ka(HCN) = 610-10 (HCN/H2)= (H+/H2)+ lg0.0592V c(H+)/c 2c(CN-)/c 2 2 c(HCN)/c 2第84页/共119页例4：已知 (PbSO4/Pb)= -0.356V,

36、( P b2 +/ P b) = - 0. 12 5 V, 计 算Ksp(PbSO4)4.计算难溶电解质溶度积(Ksp )解：将 PbSO4/Pb 和 Pb2+/Pb两电对组成原电池 (Pb2+/Pb)= (Pb2+/Pb)+ lg c(Pb2+)/c 0.0592V2电极反应： PbSO4 + 2e- Pb + SO42-(PbSO4/Pb)= (PbSO4/Pb)+ lg2 c(SO42-)/c 0.0592V 1 (PbSO4/Pb)= (Pb2+/Pb)+ lg c(Pb2+)/c c(SO4-)/c 0.0592V2 第85页/共119页2 Ksp(PbSO4)= 1.710-8 -

37、0.356V = -0.125V+ lgKsp(PbSO4)0.0592V (PbSO4/Pb)= (Pb2+/Pb)+ lg c(Pb2+)/c c(SO4-)/c 0.0592V2 + lgKsp(PbSO4)0.0592V2 (PbSO4/Pb)= (Pb2+/Pb)第86页/共119页第87页/共119页一、氧化还原反应进行的方向化学反应自发进行的条件 rGm 0第88页/共119页而 rGm= -zFEMF电池反应中转移的电子数法拉第常数化学反应自发进行的条件rGm= -zFEMF (1) 只需计算电动势E 或比较 (氧化剂)和 (还原剂)大小Sn2+/Sn-0.136V-0.126

38、VPb2+/Pb电对 /V例1 试判断下列反应:Pb2+ Sn Pb + Sn2+ 在标准态时反应自发进行的方向 反应自发向右进行EMF=(+)-(-)= (Pb2+/Pb) (Sn2+/Sn) =-0.126-(-0.136)=0.01V0 第91页/共119页 先根据Nernst方程求出(电对),再计算电动势E 或比较(电对)。(2) 非c(Pb2+) 0.0010c(Sn2+) 1.0例2 试判断下列反应:Pb2+ Sn Pb + Sn2+ 在 = 时反应自发进行的方向 0.0592V2(Pb2+/Pb)= (Pb2+/Pb)+ lgc(Pb2+)/c 0.0592V2= -0.126V

39、 + lg 0.0010= -0.215V 第92页/共119页-0.136-0.215-0.126 (Sn2+/Sn)/V (Pb2+/Pb)/V (Pb2+/Pb)/VEMF=(+)-(-)= (Pb2+/Pb) (Sn2+/Sn)-(-0.136)=-0.079V0.0592V1 c(Ag+)=0.050 molL-1，c(Cu2+)=1.0molL-1= 0.7991V+ lg 0.050 = 0.72V(2) 非标准态(Ag+/Ag)= (Ag+/Ag) + lg c(Ag+)/c 0.0592V1 (Cu2+/Cu)/V0.3400.720.7991 (Ag+/Ag)/V(Ag+/

40、Ag)/V例:判断反应 2Ag+ +Cu Ag+Cu2+进行方向 (Ag+/Ag)- (Cu2+/Cu)=0.7991V-0.340V0.2V 第95页/共119页一般情况下浓度的变化,不会导致(氧化剂)第97页/共119页 (Cl2/Cl-) - (Br2/Br-) (Cl2/Cl-) - (I2/ I-)Cl2 和I- 之间进行0.53551.0651.3583I2/ I-Br2/Br-Cl2/Cl-电对解例 在Br-和I-的混合溶液中加入Cl2 ,哪种离子先被氧化?第98页/共119页 从氧化剂Fe2(SO4)3和KMnO4中选择一种合适的氧化剂,使含有Cl-、Br- 和I-混合溶液中的

41、I-被氧化,而Cl-、Br-不被氧化。例解 /V1.51MnO4-/Mn2+0.771Fe3+/Fe2+1.3583Cl2/Cl-1.065Br2/Br-0.5355I2/ I-电对KMnO4 (MnO4-/Mn2+)第99页/共119页 从氧化剂Fe2(SO4)3和KMnO4中选择一种合适的氧化剂,使含有Cl-、Br- 和I-混合溶液中的I-被氧化,而Cl-、Br-不被氧化。例Fe2(SO4)3 (Fe3+/Fe2+) /V1.51MnO4-/Mn2+0.771Fe3+/Fe2+1.3583Cl2/Cl-1.065Br2/Br-0.5355I2/ I-电对第100页/共119页rGm-zFE

42、MFlgK = - = -2.303RT 2.303RT 0.0592V 0.0592V z EMFlg = = Kz (+)- (-) 为氧化还原反应中转移电子数 氧化还原反应的平衡常数( )只与标准电动势( )有关,与物质浓度无关EK 值越大, 值越大,正反应进行得越完全。EK第101页/共119页例1已知反应：Pb2+Sn Pb +Sn2+计算反应的标准平衡常数 解(Pb2+/Pb) = -0.126V(Sn2+/Sn) = -0.136Vlg = = K0.0592V 0.0592V z (+)- (-) 2(-0.126)-(-0.136) = 0.34= 2.2K0.0592V 0

43、.0592V z EMFlg = = Kz (+)- (-) 第102页/共119页例2 已知反应：Pb2+Sn Pb + Sn2+反应开始时c(Pb2+) = 2.0 molL-1, 计算反应达平衡时Pb2+和Sn2+的浓度。c(Sn2+) = 1.4 molL-1 ， c(Pb2+) = 0.6 molL-1解Pb2+ + Sn Pb + Sn2+平衡浓度/molL-1 2.0-x xx= 1.4= = =2.2c(Pb2+)/c 2.0-xc(Sn2+)/ x Kc0.0592V 0.0592V z EMFlg = = Kz (+)- (-) 第103页/共119页1.电极电势的相对大小

44、不能判断反应速率的大小如: 2MnO4-+5Zn+16H+ 2Mn2+5Zn2+8H2OK = 2.710383(MnO4-/Mn2+) = 1.51V(Zn2+/Zn) = -0.7626V说 明*0.0592V 0.0592V z EMFlg = = Kz (+)- (-) 由K 可看出，反应理应可完全进行。但实验证明：若用纯Zn与KMnO4反应，反应速率极小，只有在Fe3+的催化下，反应才明显进行。 第104页/共119页EK 2.当z = 2 时 极小很完全反应进行程度61060.2V (氧化剂) - (还原剂)K例1 H2O2 + 2Fe2+ + 2H+ 2H2O + 2Fe3+ (H2O2 /H2O)- (Fe3+/ Fe2+)= 1.763V - 0.771V = 0.992V0.2Vlg = = =33.50.0592V 0.0592V 20.992VzKK = 3.21033第105页/共119页例2 2Fe2+ + 2H+ 2Fe3+ + H2= 0.000V - 0.771V = -0.771V -0.2V(H+/H2) - (Fe3