氧化还原与电极电位.教学内容

氧化还原与电极电位.元素的氧化数确定原则①在单质中元素的氧化数为零。

②在所有的含氟化合物中，由于氟是电负性最大的元素，因此氟的氧化数为-1。

③在简单离子中，元素的氧化数等于该离子所带的电荷数。④氧的氧化数为-2(H2O2,KO2,OF2等例外）⑤氢的氧化数为+1（CaH2等例外）。

⑥分子中各元素氧化数的代数和等于零。

例1、求Na2S4O6中S的氧化数。

解：设Na2S4O6中S的氧化数为x，因为钠的氧化数为+1，氧的氧化数为-2，则：

2×1+4x+6×（-2）=0例2、求CH4中C的氧化数。

解：设CH4中C的氧化数为x，因为氢的氧化数为+1，则：

x+4×1=0x=-4氧化还原基本概念氧化还原反应：电子得失或转移(本质）

氧化反应：失电子（氧化数升高）（过程）还原反应：得电子（氧化数降低）（过程）还原剂：在反应中失去电子的物质氧化剂：反应中得电子的物质Zn+Cu2+Zn2++Cu氧化还原基本概念氧化还原半反应：氧化还原电对：氧化型物质Zn2+/Zn、Cu2+/Cu还原型物质氧化还原反应规律氧化反应与还原反应同时发生；得失电子总数相等氧化还原反应方向：强强弱弱还原剂1+氧化剂2→还原剂2+氧化剂1二、氧化还原方程式的配平①反应过程中得、失去电子总数相等；②质量守恒。配平原则

配平步骤

①确定氧化剂和还原剂，并用离子式写出主要的反应物和生成物。②分别写出氧化剂被还原和还原剂被氧化的两个半反应式并配平两个半反应方程式。③根据得失电子数目相等的原则写出总的离子方程式；有时根据需要，可将其改写为分子方程式。医学全在线网站

例、配平反应方程式：H+

KMnO4+K2SO3MnSO4+K2SO4OH-第二节电极电位原电池一、原电池Zn+Cu2+Zn2++Cu电极反应电池反应电极正极负极半电池Zn-2e-Zn2+Cu2++2eCu负：正：电池符号及其书写原则

①一般将负极写在左边，正极写在右边。

②写出电极的化学组成及物态，气态要注明压力(单位为kPa)，溶液要注明浓度。

③单线“︱”表示极板与电极其余部分的界面。

④同一相中不同物质之间以及电极中其它相界面均用逗号“，”分开。

⑤用双线“‖”表示盐桥。

⑥气体或液体不能直接作为电极，必须附以不活泼金属(如铂)作电极板起导体作用。纯气体、液体如H2(g)、Br2(l)紧靠电极板。

电极反应

电池反应

电池表示式

(-)Pt︱Sn2+(c1)，Sn4+(c2)‖Fe3+(c3)，Fe2+(c4)︱Pt(+)Sn2+-2eSn4+Fe3++eFe2+

负：正：2Fe3++Sn2+=2Fe2++Sn4+

电池符号及其书写原则

二、电极电位的产生双电层理论电极电位（electrodepotential)三、电极电位的测定标准氢电极100kPaH+(1mol·L-1)，H2(100kPa)︱Pt标准电极电位的定义参与电极反应的各有关物质均为标准状态(离子浓度为1mol·L-1，气体物质的分压为100kPa)时，其电极电位称为该电极的标准电极电位，用符号φθ表示。

三、电极电位的测定标准电极电位的测定标准电极电位表与氢电极组成原电池，测电动势E;标准电动势

Eθ标准电极电位的测量例、将标准Zn2+︱Zn电极与标准氢电极组成原电池：Pt︱H2（100kPa）,H+（1mol·L-1）‖Zn2+(1mol·L-1)︱Zn。298K时，测得Eθ=-0.7628（V）。试求Zn2+︱Zn电极的标准电极电位φ

θZn2+/Zn。

Eθ=φθZn2+/Zn

-

φθH+/H2=φθZn2+/Zn

–0φθZn2+/Zn=Eθ=-0.7628（V）

解：实际电池符号应为：(-)Zn︱Zn2+(1mol·L-1)‖H+(1mol·L-1),H2(100kPa)︱Pt(+)标准电极电位表①电极反应中氧化型和还原型物质（包括电极反应所需的H+，OH-）浓度1mol·L-1，气体则分压100kPa。标准电极电位表②表6-1采用的是还原电位。不论电极进行氧化或还原反应，电极电位符号不改变。

Zn-2eZn2++2eZn2+Zn③标准电极电位值与电极反应中物质的计量系数无关。

Ag++e-

Ag2Ag++2e-

2Ag标准电极电位表医学全在线网站

④φθ愈高，氧化型愈容易接受电子，氧化能力愈强，而它的还原型的还原能力愈弱。标准电极电位表⑤电极电位和标准电极电位。四、影响电极电位的因素（能斯特方程式）当温度为298K时

四、影响电极电位的因素（能斯特方程式）①电极反应式中纯固体、纯液体及介质水的浓度不列入方程式中，气体物质用标准分压。②若电极反应式中氧化型、还原型物质前的系数不等于1时，则在方程式中它们的浓度项应以对应的系数为指数。

③氧化型、还原型物质包括与它们同时参与电极反应的有关物质。

写出下列电对的能斯特方程式（3）AgCl+e-Ag+Cl-2Cr3++7H2O（4）Cr2O72-+14H++6e-

（1）H2-2e-2H+（2）I2+2e-2I-例1、计算298K时，Pt︱Fe3+(1mol·L-1)，Fe2+(0.001mol·L-1)电极的电极电位。

Fe3++e-

Fe2+解：例2、求电极反应：在pH=5的溶液中的电极电位（其它条件均为标准状态φ

θMnO4-/Mn2+=1.491(V)。

解、例3、计算298K时，电池Cu︱Cu2+(0.1mol·L-1)‖Fe3+(0.lmol·L-1)，Fe2+(0.01mol·L-1)︱Pt的电动势，并指出正负极，列出电池反应式。

解：E=φ2－φ1＝0.83－0.31＝0.52V电极反应负极CuCu2++2e-（氧化反应）正极Fe3++e-Fe2+

（还原反应）

电池反应Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+

Cu2+/Cu为负极，Fe3+/Fe2+为正极。例4、计算在[Cu2+]=[I-]=1.0

mol·L-1条件下，Cu2+/Cu+电对的电极电位。

（已知φθCu2+/Cu+=0.16V，Ksp，CuI=1.1×10-12）Cu2++eCu+解：影响电极电位的因素：温度、浓度、酸度、生成沉淀、生成配合物第三节电极电位的应用判断氧化剂、还原剂的相对强弱电极电位大的其氧化态是较强的氧化剂，还原态是较弱的还原剂；电极电位小的其还原态是较强的还原剂，氧化态是较弱的氧化剂。判断氧化还原反应自发进行的方向强氧化剂+强还原剂→弱氧化剂+弱还原剂电位高的氧化态作氧化剂，电位低的还原态作还原剂时能自发进行。（Eθ＞0.2V时直接用φθ判断）例、已知φθ

Sn2+/Sn=-0.14V，φθ

Pb2+/Pb=-0.13V，试判断：（1）[Sn2+]=[Pb2+]=1.0mol·L-1；

（2）[Sn2+]=1.0mol·L-1，[Pb2+]=0.10mol·L-1时，反应：Pb2++SnPb+Sn2+进行的方向。解：(1)φθSn2+/Sn

＜φPb2+/Pb

，反应正向进行。

（2）φPb2+/Pb=φPb2+/Pb+]Pblg[2059.02+

=-0.13+10.0lg2059.0

=-0.16V

φPb2+/Pb

＜φSn2+/Sn=

φSn2+/Sn=-0.14V，反应逆向进行。

θθθ判断氧化还原反应进行的程度

n—反应中得失电子总数；

φ

θ1—作为氧化剂的电对的标准电极电位；

φ

θ2—作为还原剂的电对的标准电极电位。

例、计算下列反应在298K时的平衡常数。并判断此反应进行的程度。

K=1080.63=4.27×1080

解：电位法测定溶液的pH值

参比电极：饱和甘