氧化还原反应4PPT学习教案

1、会计学1氧化还原反应氧化还原反应4得的。第1页/共68页第2页/共68页剂被氧化。第3页/共68页和生成物；2、 求元素氧化数的变化值；3、调整系数使氧化数变化值相等；4、配平其它原子第4页/共68页第5页/共68页第6页/共68页第7页/共68页第8页/共68页第9页/共68页第10页/共68页第11页/共68页第12页/共68页第13页/共68页第14页/共68页第15页/共68页当把金属放入含有该金属离子的盐溶当把金属放入含有该金属离子的盐溶液时，有两种反应倾向存在：一方面，金液时，有两种反应倾向存在：一方面，金属表面的离子进人溶液和水分子结合成为属表面的离子进人溶液和水分子结合成为水合

2、离子：水合离子：ZnZnZnZn2+2+（aqaq）+2e+2e- -另一方面，溶液中的水合离子有从金另一方面，溶液中的水合离子有从金属表面获得电子，沉积到金属上的倾向：属表面获得电子，沉积到金属上的倾向：ZnZn2+2+（aqaq）+2e+2e- -ZnZn金属的溶解和沉积能形成动态平衡。金属的溶解和沉积能形成动态平衡。第16页/共68页如果金属表面附近的溶液中，维持如果金属表面附近的溶液中，维持着一定数量的正离子；在金属表面上着一定数量的正离子；在金属表面上，则保留着相应数量的自由电子（对，则保留着相应数量的自由电子（对于不同的电极，可能出现不同的情况于不同的电极，可能出现不同的情况）。这

3、样，在金属和溶液之间就产生）。这样，在金属和溶液之间就产生了电势差。了电势差。影响电极电势差的因素有电极的影响电极电势差的因素有电极的本性、温度、介质、离子浓度等。本性、温度、介质、离子浓度等。第17页/共68页第18页/共68页电极电势的绝对值迄今仍无法测电极电势的绝对值迄今仍无法测量。量。但只要能得到各种电极的电极电但只要能得到各种电极的电极电势的相对大小，就能够利用它来比较势的相对大小，就能够利用它来比较氧化还原的相对强弱。氧化还原的相对强弱。第19页/共68页第20页/共68页H2=2H+2e将这一电极电势称为氢的标准电极电势。2、规定：标准氢电极的电极电势为零。即：H0.0000V第

4、21页/共68页第22页/共68页2、测定、测定将标准氢将标准氢电极与其它各电极与其它各种标准状态下种标准状态下的电极组成原的电极组成原电池，标准氢电池，标准氢电极定在左边电极定在左边，用实验方法，用实验方法测得这个原电测得这个原电池的电动势数池的电动势数值，就是该电值，就是该电极的标准电极极的标准电极电势。电势。第23页/共68页即：氧化型ne 还原型两者之间互相依存，称为电对。第24页/共68页Cl22+3Zn+2e-Zn-0.7628-0.44020.00000.3370.5350.7701.0851.3583Fe2 +2e-+Fe+ 2e-2 +H2+ 2e-+H2NiNi-0.23+

5、 2e-2 +CuCu+ 2e-I2I-2Fe2 + 2e-FeBr2(l)Br-+ 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第25页/共68页现OH-，均查碱表。3、电极反应中，既无H+，有无OH-时，要根据物质的存在形式进行判断。4、标准电极电势的正负号不因电极反应的写法而改变。第26页/共68页第27页/共68页第28页/共68页为正极，E正- 负0.337-（-0.7628）1.10V0所以反应向右进行。第29页/共68页 解：解： Cu2+2e-Cu =0.337V Fe3+e-Fe2+ =0.770V 对于反应：对于反应：2Fe3

6、+Cu2Fe2+Cu2+ Fe3+/Fe2+是氧化电对，作电池的正极是氧化电对，作电池的正极； Cu2+/Cu是还原电对，作电池的负极是还原电对，作电池的负极。因为因为:E= +- -=0.770-0.3370，反应向，反应向 右自发进行。右自发进行。所以三氯化铁溶液可以氧化铜板。所以三氯化铁溶液可以氧化铜板。第30页/共68页 自发进行的反应自发进行的反应 rG0。两者之间的关系为：。两者之间的关系为： rG=-nFE rG是自由能变是自由能变 (kJ)，n是反应中电子的是反应中电子的转移数，转移数，F是法拉第常数是法拉第常数96.487kJV-1mol-1，E是电动势是电动势(V)。由：由

7、： rG=-2.303RTlgK得：得：nFE=2.303RTlgK当当T=298.15K时时0592005920lg.n.nEK第31页/共68页解：根据解：根据E= +- -=0.337V-(-0.7628V)=1.10V2 .370592010. 1205920lg.nEKK=1.581037答答:平衡常数平衡常数K=1.581037第32页/共68页解：将解：将Ag+生成生成AgCl(s)的反应方程式两边的反应方程式两边 各加各加1个个Ag，得下式：，得下式： Ag+Cl-+AgAgCl(s)+Ag负极负极:AgCl(s)/Cl-+Ag电对电对; 0.2223V 正极正极:Ag+/Ag

8、电对，电对， 0.7996V。lgK=(0.7996V-0.2223V)/0.0592=9.75K=5.62109 Ksp=1/K=1.7810-10答答:（略）（略）第33页/共68页第34页/共68页一、奈斯特方程一、奈斯特方程 （一）、奈斯特方程一）、奈斯特方程电池在使用过程中因电解液中离子的电池在使用过程中因电解液中离子的浓度发生了变化而导致的电动势降低。浓度发生了变化而导致的电动势降低。 以以Cu-Zn原电池来说，电极反应为：原电池来说，电极反应为：Zn+Cu2+=Zn2+Cu通过热力学推导，可以得到：通过热力学推导，可以得到：CuZnln22nFRTEE第35页/共68页对于任一反

9、应：对于任一反应：aA+bBdD+eEbaedBAEDlnnFRTEE这个方程叫奈斯特（这个方程叫奈斯特（Nernst）方程）方程当当T=298K时，时，baedBAEDlg05920n.EE第36页/共68页当当T=298时，时，Cu-Zn原电池的奈斯特方程为：原电池的奈斯特方程为：CuZnlg0.0592)(22nEZnlg0.0592Culg0.059222nnECulg0.05922nZnlg0.05922nlg0.0592还原型氧化型n第37页/共68页MnO2+4H+2e-Mn2+2H2O =1.228VO2+4H+4e-2H2O =1.229VMnHlg20.0592228. 1

10、241Hplg40.0592229. 14O2由上可看出，当离子浓度改变时，由上可看出，当离子浓度改变时，电极电势也会发生改变。电极电势也会发生改变。第38页/共68页第39页/共68页第40页/共68页第41页/共68页解：解：Zn2+2e-ZnZnlg20.059221 . 0lg20.05927628. 00296. 07628. 07924. 0 答：答：(略）。略）。结论：电对的电极电势随氧化型浓度的增加结论：电对的电极电势随氧化型浓度的增加 而增大；随还原型浓度的增加而减小。而增大；随还原型浓度的增加而减小。 第42页/共68页第43页/共68页例：判断例：判断2Fe3+2I-=2

11、Fe2+I2在标准状态在标准状态下和下和Fe3+=0.001mol/L,I-=0.001mol/L,Fe2+=1mol/L时反应方向如何时反应方向如何?解：在标准状态：解：在标准状态：I2+2e-2I- =0.535VFe3+e-2Fe2+ =-0.770VE=0.770-0.5350反应正向进行反应正向进行。若若在非标准态时在非标准态时:E=E-(0.0592/2)lg121/(0.00120.0012) =-0.121V即反应逆向进行。即反应逆向进行。结论：离子浓度改变可能影响氧化还结论：离子浓度改变可能影响氧化还原反应方向。原反应方向。第44页/共68页第45页/共68页 Mn2+ =

12、H+=1.0mol/L，求电对MnO4-/Mn2+的。第46页/共68页计算结果表明，有氢离子参加的电极反应，其氢离子浓度的影响往往比氧化剂（或还原剂）本身浓度的影响。第47页/共68页第48页/共68页pH0， 1.229VpH7， 0.815VpH14， 0.400V 1.229-0.0592pH第49页/共68页 -0.8277+0.0592pOH -0.8277+0.0592(14-pH) -0.0592pHpH0， 1.229VpH7， 0.815VpH14， 0.400V第50页/共68页第51页/共68页第52页/共68页第53页/共68页第54页/共68页1、干电池干电池 干电

13、池的锌片外壳是负极，在电池中作为干电池的锌片外壳是负极，在电池中作为还原剂。中间的碳棒是正极，它的周围用石还原剂。中间的碳棒是正极，它的周围用石墨和墨和MnO2的混合物填充固定。正极和负极间的混合物填充固定。正极和负极间装入氯化锌和氯化铁的水溶液作为电解质，装入氯化锌和氯化铁的水溶液作为电解质，为了防止溢出，与浆糊制成糊状物。为了防止溢出，与浆糊制成糊状物。电池放电时反应如下：电池放电时反应如下：Zn+2MnO2+H2OZn(OH)2+Mn2O3普通干电池中学已经介绍过了，我们看普通干电池中学已经介绍过了，我们看一下一下叠层式叠层式干电池干电池和和扣式电池扣式电池。第55页/共68页H2氢氧燃料电池示意图氢氧燃料电池示意图 负负极极H22+4H+e-4O2（空空气气）+e-4H+2H2O正正极极+4O2电电解解质质e-e-负负荷荷H+第56页/共68页电解是在外电源作用下被迫发生的氧电解是在外电源作用下被迫发生的氧化还原过程，把电能转变为化学能。而化还原过程，把电能转变