大学化学(无机类)电势图及其应用(授课讲义)

第四章氧化还原反应第四节元素电势图及其应用4.4.1元素标准电极电势图及其应用把同一元素不同氧化数物质所对应电对的标准电极电势,按各物质的氧化数由高到低的顺序排列,并在两种物质之间标出对应电对的标准电极电势。定义EB/VO2HO2H2O-0.0760.8670.401-AO2H2O2H2O0.6951.7631.229E/V0-1-24.4.1元素标准电极电势图及其应用应用：1计算电对的标准电极电势EEEE

A

B

CDz1z2z3

z123E3z1+

z2+z3

E1E2=zEz、z1、z2、z3

分别为各电对中氧化型与还原型的氧化数之差

E3z1+

z2+z3

E1E2Ez=4.4.1元素标准电极电势图及其应用计算电对的标准电极电势应用：1=z1+

z2+z3

zEE1E2E3z4

BrO3-

BrO-

Br2Br-z1z2z3

??1.0650.760.61z例1E/VBEBEB(BrO-/Br2)=z2

z4(BrO-/Br-)-z3(Br2/Br-)

=(2×0.76-1×1.065)V1=0.46VEB4.4.1元素标准电极电势图及其应用计算电对的标准电极电势应用：1=z1+

z2+z3

zEE1E2E3z4

BrO3-

BrO-

Br2Br-z1z2z3

?

0.4551.0650.760.61z例1E/VB(BrO3-/BrO-)=Ez1

z(BrO3-/Br-)–z4(BrO-/Br-)

EE=(6×0.61-2×0.76)V4=0.54V4.4.1元素标准电极电势图及其应用应用：2判断能否发生歧化反应反应2Cu+

→Cu2++Cu

Cu2+

Cu+

Cu0.1590.5200.340E/VAE(Cu2+/Cu+)=0.159VE(Cu+/Cu)=0.520V>结论:(右)>(左),Cu+易发生歧化反应EE当一种元素处于中间氧化数时,它一部分向高的氧化数状态变化(被氧化),另一部分向低的氧化数状态变化(被还原)，这类反应称为歧化反应4.4.1元素标准电极电势图及其应用应用：3解释元素的氧化还原特性E/VA

Fe3+

Fe2+

Fe0.771-0.44如(1)因(Fe2+/Fe)<0，而(Fe3+/Fe2+)>0

EE故在非氧化性稀酸(如稀盐酸或稀硫酸)中金属铁只能被氧化为Fe2+Fe+2H+

→Fe2++H2↑4.4.1元素标准电极电势图及其应用应用：3解释元素的氧化还原特性E/VA

Fe3+

Fe2+

Fe0.771-0.44如所以Fe2+在空气中不稳定易被空气中氧氧化为Fe3+4Fe2++O2+4H+

→4Fe3++2H2O(2)因(O2/H2O)=1.229V>(Fe3+/Fe2+)EE4.4.1元素标准电极电势图及其应用应用：3解释元素的氧化还原特性E/VA

Fe3+

Fe2+

Fe0.771-0.44如故Fe2+不会发生歧化反应可发生歧化反应的逆反应

Fe+2Fe3+

→3Fe2+

在Fe2+盐溶液，加入少量金属铁能避免Fe2+被空气中氧气氧化为Fe3+4.4.2fGm

N图将某元素一系列的氧化态与对应的ΔfGm作图，并将各点连接成线，即得出ΔfGm

-N图。

定义4.4.2fGm

N图应用(1)判断某元素的不同氧化态在水溶液中的相对稳定性酸性溶液中最稳定的氧化态是H2O碱性溶液中最稳定的氧化态是OH4.4.2fGm

N图应用(2)比较各氧化态物质在不同介质中的氧化还原能力斜率较大的氧化还原电对中的氧化型物质易被还原,如酸性介质中H2O2／H2O电对中的H2O2;

斜率较小的氧化还原电对中的还原型物质易被氧化，如碱性介质中O2/HO2中的HO2。斜率较大的氧化还原电对中的氧化型物质易被还原,如酸性介质中H2O2／H2O电对中的H2O2;

斜率较小的氧化还原电对中的还原型物质易被氧化，如碱性介质中O2/HO2中的HO2。4.4.2fGm

N图应用(2)比较各氧化态物质在