无机及分析化学b教学cha(2)

1、5.1 氧化还原反应的基本概念 5.2 氧化还原方程式配平(略） 5.3 电极电势 5.4 5.4 电极电势的应用电极电势的应用 5.5 5.5 元素电势图及其应用元素电势图及其应用整理课件 5.4 5.4 电极电势的应用电极电势的应用5.4.1 5.4.1 计算原电池的电动势计算原电池的电动势5.4.2 5.4.2 判断氧化还原反应的方向判断氧化还原反应的方向5.4.3 5.4.3 选择氧化剂和还原剂选择氧化剂和还原剂5.4.4 5.4.4 判断氧化还原反应进行的次序判断氧化还原反应进行的次序5.4.5 5.4.5 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5.4.6 5.4.6

2、求相关化学平衡常数求相关化学平衡常数整理课件5.4.1 5.4.1 计算原电池的电动势计算原电池的电动势 应用标准电极电势应用标准电极电势E E 和和NernstNernst方程，可算出原电方程，可算出原电池的电动势。池的电动势。 E = E (+) E = E (+) E (-)E (-) E E = E = E (+) (+) E E (-) (-)例：计算下列原电池在例：计算下列原电池在298K298K时的电动势，并判断正时的电动势，并判断正负极，写出电池反应式。（负极，写出电池反应式。（p110p110例例5-95-9） CdCdCdCd2+2+(0.10mol/L )(0.10mol

3、/L ) Sn Sn4+4+(0.10mol/L), Sn(0.10mol/L), Sn2+2+(0.0010mol/L)(0.0010mol/L)PtPt整理课件解：Cd2+ + 2e- Cd E (Cd2+ /Cd)=-0.403V Sn4 2e- Sn 2+ E (Sn4+ / Sn2)0.154V E (Cd2+ /Cd) = E (Cd2+ /Cd) + = -0.403V + = -0.433V 2 dC lg20.0592V c.100 lg20.0592V E (Sn4+ / Sn2) = E (Sn4+ / Sn2) + = 0.154V + = 0.213 V 24SnSn

4、 lg20.0592Vcc0010. 010. 0 lg20.0592V整理课件E (Sn4+ / Sn2) E (Cd2+ /Cd) 所以，所以， Sn4+ / Sn2为正极，为正极， Cd2+/Cd为负极为负极原电池电动势原电池电动势: E=E(正极正极)E(负极负极)正极发生还原反应：正极发生还原反应： Sn4 2e- Sn2+ 负极发生氧化反应：负极发生氧化反应： Cd 2e- Cd2电池反应为：电池反应为： Sn4 + Cd Sn2+ Cd2+整理课件5.4.2 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原电池反应中原电池反应中 E 0 反应正向自发进行反应正向自发进行 E

5、 0 反应逆向自发进行反应逆向自发进行 在氧化还原反应中，总是较强的氧化剂与较强的还原剂发在氧化还原反应中，总是较强的氧化剂与较强的还原剂发生反应，生成较弱的氧化剂和较弱的还原剂。生反应，生成较弱的氧化剂和较弱的还原剂。用标准电动势用标准电动势E E 判断时考虑到浓度的影响：判断时考虑到浓度的影响： E 0.2 V 反应正向自发进行反应正向自发进行 E 0.2V 反应逆向自发进行反应逆向自发进行 -0.2V E 0.2V 反应方向受浓度的影响。反应方向受浓度的影响。整理课件所以，该反应在标准态下不能向右进行所以，该反应在标准态下不能向右进行。 ？ gCl制 HCl能用 浓 实验室中为 )2(

6、进行？时的标准态下能否向右C25 在lO2HgClaqMnCl aq4HClsMnO ) 1 ( 22222取什么试判断反应例： 0 0.13V1.36V1.23V Cl/Cl Mn/MnO V36. 1 Cl 2 2e Cl V23. 1 O2HMn 2e4HMnO ) 1 ( 2222222EEEEE解：整理课件 1L12molClH HCl 2 cc中，浓VVccEE36. 1112lg20592. 023. 1MnHlg2V0592. 0/MnMnO /MnMnO42422220 0.06V/ClCl/MnMnO 222EEEV30. 1121lg2V0592. 01.36V Cl/C

7、llg2V0592. 0/ClCl /ClCl 22222cppEE整理课件对角线规则：对角线规则：在标准电极电势表中，电势表左下方的物质（相对在标准电极电势表中，电势表左下方的物质（相对较强的氧化剂）能与右上方的物质（相对较强的还较强的氧化剂）能与右上方的物质（相对较强的还原剂）发生反应。原剂）发生反应。 Cd2+ + 2e- Cd E (Cd2+ /Cd)=0.403V Sn4 2e- Sn2+ E (Sn4+ / Sn2)0.154V Sn4 + Cd Sn2+ Cd2+整理课件例：判断在酸性溶液中例：判断在酸性溶液中H2O2与与Fe2+混合时，能否发混合时，能否发生氧化还原反应？若能反

8、应，写出反应方程式。生氧化还原反应？若能反应，写出反应方程式。解：解： H2O2与与Fe2+既是氧化剂，又是还原剂。既是氧化剂，又是还原剂。 0.44V /Fe)Fe( s Fe 2eFe 0.771V )Fe/Fe( Fe eFeV77. 1O)/HO(H O2H 2e2HOH V682. 0)O/H(O OH 2eO2H 222323222222222222E EEE整理课件 V77. 1 O2H 2e2HOH 0.771V Fe eFe V682. 0 OH 2eO2H0.44V s Fe 2eFe 222232222E EEE解：0.2V 1.00V 0.771V1.77V Fe/Fe

9、 OH/OH O2HFe22H Fe2OH Fe OH 2322223222222EEE发生的反应：与整理课件5.4.3 选择氧化剂和还原剂选择氧化剂和还原剂例：现有含例：现有含Cl-、Br-、I-的混合溶液，欲将的混合溶液，欲将I-氧化成氧化成I2 ，而，而Br-、Cl-不被氧化，在常用不被氧化，在常用的氧化剂的氧化剂Fe2(SO4)3和和KMnO4中选择哪一中选择哪一个能符合上述要求？个能符合上述要求？整理课件 /MnMnO /ClCl /BrBr /FeFe /II 1.51 0.771 V/ /MnMnO /FeFe 1.36 1.065 535. 0 /V /ClCl /BrBr /

10、II 24222322423222EEEEE E E即解：Fe 3+只能把只能把I-氧化为氧化为I2， 而而MnO4- 能把能把Cl-、Br -、I-氧化为相应的单质，氧化为相应的单质，应选择应选择Fe2(SO4)3。整理课件5.4.4 判断氧化还原反应进行的次序判断氧化还原反应进行的次序一种氧化剂可以同时氧化几种还原剂时，一种氧化剂可以同时氧化几种还原剂时，首先氧化最强的还原剂；首先氧化最强的还原剂；同理，还原剂首先还原最强的氧化剂。同理，还原剂首先还原最强的氧化剂。（如果氧化还原反应的速率足够快）（如果氧化还原反应的速率足够快）整理课件KRTKRTGrlg303. 2ln0nFEGr0RT

11、nFEK303.2lg0592. 0lgnEK 又知：从上述二式得：298K时：即从E的大小可以知道反应进行的程度。整理课件5.4.6 求平衡常数和溶度积常数求平衡常数和溶度积常数EEmOxdOxd1111100592/ReRe.lgaaEEnOxdOxd2222200592/ReRe.lgaa反应达到平衡时必然有E1 = E2nOx1 + mRed2 nRed1 + mOx2正极电对1：Ox1 + me- Red1，负极电对2：Ox2 + ne- Red2，整理课件EmEnOxdOxdOxdOxd111122220 05920 0592/ReRe/ReRe.lg.lgaaaa mdnOxmO

12、xnddOxdOxaaaamnEE21212211ReReRe/Re/lg0592.0nOx1 + mRed2nRed1 + mOx2KzElg0592.0（z为氧化还原反应得失电子数）为氧化还原反应得失电子数）整理课件33810 338 0.0592V2.00V10 0.0592V lgKzEK2.00V 49V. 051V. 1 OCH/COMn/MnO 422224EE E解： 。的平衡常数例：求反应2224224 O8H2Mng5CO 6HOC5H2MnO K整理课件)( Ag L0.010molAg L0.010molCl AgClAg, )( 11-解：负极 Ag + Cl- e

13、AgCl 正极 Ag+ + e Aglg0592. 0/AgEEAgAgAgAgCl010.0lg0592.0/AgAgAgAgEE负极正极108/108 .1)(108 .1lg0592.0118.034.0ClAgAgClKAgAgEEEspAgAgClAgAg整理课件5.5 5.5 元素电势图及其应用元素电势图及其应用具有多种氧化态的元素可以形成多对氧化还原电对。表示元具有多种氧化态的元素可以形成多对氧化还原电对。表示元素素各氧化态之间标准电极电势关系的图各氧化态之间标准电极电势关系的图叫做叫做元素电势图元素电势图。元素电势图的表示方法元素电势图的表示方法 各物种按氧化态从高到低排列；各

14、物种按氧化态从高到低排列； 两物种间两物种间“”相连，线上方为标准电极电势值，线相连，线上方为标准电极电势值，线下方为得失电子数。下方为得失电子数。 OH 1 1.77V OH 1 0.682V O /V 2222AZZ E1.229V 整理课件 直观地看出在不同介质中，元素各种氧化态的直观地看出在不同介质中，元素各种氧化态的氧化和还原能力。氧化和还原能力。 如果电势图上某一氧化态右边的电极电势大于如果电势图上某一氧化态右边的电极电势大于左边的电极电势，则该氧化态在水溶液中会发生左边的电极电势，则该氧化态在水溶液中会发生岐化反应岐化反应。 利用电势图还可以从几个相邻电对已知的标准利用电势图还可

15、以从几个相邻电对已知的标准电极电势计算其它电对未知的标准电极电势。电极电势计算其它电对未知的标准电极电势。利用元素电势图可以解决以下一些问题：利用元素电势图可以解决以下一些问题：整理课件MnO4-MnO42-MnO2Mn3+Mn2+MnMnO4-MnO42-MnO2Mn(OH)3Mn(OH)2Mn-1.550.1-0.20.600.560.59-0.05碱性介质碱性介质 (pH = 14)1.不同介质中的氧化还原能力不同介质中的氧化还原能力酸性介质酸性介质 (pH = 0)整理课件进行逆歧化能歧化左右左右 E E E E0 V 0.356 0.159V0.515V Cu/Cu Cu/ Cu 2

16、EEECu 0.515V Cu 0.159V Cu V Cu Cu 2Cu 22/ E2.2.判断能否发生歧化反应判断能否发生歧化反应整理课件3. 3.计算其它电对未知的标准电极电势计算其它电对未知的标准电极电势E1E2n1n2E3n1+n2若将上述三对有关电极分别与标准氢电极组成原电池，则三个原电池反应的标准吉布斯自由能有如下关系： rG3 rG1 rG2因为：rGnFE所以： (n1n2)E3 n1E1 +n2E2E3=n1E1 +n2E2(n1n2)整理课件计算通式为：计算通式为：En En En Ennn112233123 式中式中E1 、 E2 、 E3 依次代表相邻电对的标准依次代表相邻电对的标准电极电势，电极电势，n1，n2，n3依次代表相邻电对的电子依次代表相邻电对的电子转移数，转移数，E 代表两端电对的标准电极电势。代表两端电对的标准电极电势。整理课件例：已知例：已知Br在在碱性介质中碱性介质中的元素电势图如下：的元素电势图如下：Br 1.07Br 0.45BrO BrO23E1E2E3 (1) 求求 E1 、 E2