北师大版无机化学课件氧化还原

第11章

氧化还原反应大家好1主要内容氧化还原反应原电池电极电势化学电源和电解大家好1、掌握氧化还原的基本概念；熟练掌握氧化还原反应方程式的配平；2、理解标准电极电势的意义，能应用标准电极电势判断氧化剂和还原剂的强弱、氧化还原反应的方向和计算平衡常数；3、掌握用能斯特方程式讨论离子浓度变化时电极电势的改变对氧化还原反应的影响。本章重点大家好11.1.1氧化数11.1.2氧化还原半反应11.1氧化还原反应氧化还原反应方程式的配平11.1.3大家好起先2Mg(s)+O2(g)=2MgO(s)

与氧结合后来Mg+Cl2=Mg

Cl2

电子转移现在2P(s)+2Cl2(g)=2PCl3(l)

电子偏移氧化还原概念的发展覆盖范围扩大氧化还原反应:反应前后有元素的氧化数发生了变化11.1.1氧化数大家好氧化数定义：某元素一个原子的表观电荷数。是假设把共用电子指定给电负性较大的原子而求的。

离子化合物：

NaClNa：+1Cl：-1BaOBa：+2O：-2Al2O3Al：+3O：-2

共价化合物

HClH：+1Cl：-1大家好“氧化数”“化合价”的区别？氧化数概念没有确切的物理意义，是人为

规定的，确定数值有一定的规则。可以是分数。“价”应该与“键”相联系。但依原子所形成化学键数目来计算化合价则有很大的局限性。化合价必须是整数。提示：Question1Solution大家好

确定氧化值的规则：

单质中元素的氧化数为0,如H2、N2、O2

中H、N、O的氧化数为0。2.中性分子元素的氧化数的代数和为0，如

As2S32（+3）+3（-2）=03.多原子离子中元素氧化数的代数和等于离子电荷，如NO3-

：+5+3(-2)=-1

4．氢一般为+1，与活泼金属(NaH、CaH2)

化合时为-1。大家好例：5．氧一般为-2，在过氧化物中（H2O2）为

-1，在超氧化物（NaO2）中为-1/2，在

OF2为+2。6．氟的氧化数为-1。硫代硫酸根连四硫酸根大家好Zn(s)－2e-Zn2+(aq)

氧化过程有：Cu2+(aq)+2e-Cu(s)

还原过程

在氧化还原反应中，氧化还原两过程必然同时发生。例如：Zn(s)+Cu2+(aq)Zn2+(aq)+Cu(s)11.1.2

氧化还原半反应上述两过程为氧化还原半反应大家好电对可表示为Cu2+/Cu如：Na++e-===Na可表示为Na+/NaNO3-+4H++3e-===NO+H2ONO3-/NO氧化还原电对可表示为：氧化型/还原型。于是氧化还原半反应的通式为：

氧化型＋ne-

===(共轭)还原型Zn(s)－2e–Zn2+(aq)

Cu2+(aq)+2e-Cu(s)

Zn2+/Zn氧化型还原型氧化还原电对

大家好如：Cu2+(aq)+Zn(s)==Zn2+(aq)+Cu(s)电对：Cu2+/Cu；Zn2+/ZnMnO2+4HCl(浓)==Cl2(g)+MnCl2+H2O电对：MnO2/Mn2+；Cl2/Cl-

MnO4-+8H++5e-===Mn2++4H2O

可表示为MnO4-/Mn2+O2+2H2O+4e-===4OH-

可表示为O2/OH-任何氧化还原系统都可以由两个电对构成的。

氧化型1＋还原型2===氧化型2＋还原型1即氧化还原反应可写成：大家好11.1.3

氧化还原反应方程式的配平氧化数法和离子-电子法11.1.3.1氧化数法配平原则：

氧化剂中元素氧化数降低的总数等于还原剂中元素氧化数升高的总数。大家好氧化数法配平步骤：在箭头左边写反应物的化学式，右边写生成物的化学式

HClO+Br2→HBrO3+HCl计算氧化剂中原子氧化数的降低值和还原剂中原子氧化数的升高值，根据氧化还原数相等原则，找出最小公约数。

Cl+1→-1氧化数降低2×52Br2(0→+5)氧化数升高了10×15HClO+Br2

＋H2O==

2HBrO3+5HCl为例大家好

5HClO+Br2→HBrO3+HCl3.

配平除氢和氧以外各种元素的原子数

5HClO+Br2→2HBrO3+5HCl4.

配平氢、并找出参加反应水的分子数

5HClO+Br2

＋H2O→2HBrO3+5HCl5.

最后核对氧，确定该方程式是否配平配平下列方程式：Cu2S+HNO3→Cu(NO3)2+H2SO4+NO大家好11.1.3.2离子-电子法(半反应式法)例1：配平反应方程式KMnO4(aq)+K2SO3(aq)MnSO4(aq)+K2SO4(aq)（1）

用离子式写出主要反应物和产物配平步骤：MnO4

+SO32

→Mn2++SO42

配平原则：氧化剂得电子数与还原剂失电子数相等。适用于液相反应。大家好①②(2)将反应分解为两个半反应并配平MnO4

+SO32

→Mn2++SO42

左边多4个O，右边加4个H2O，左边加8个H+MnO4

+8H+

+5e–==Mn2++4H2O右边多1个O，左边加1个H2O，右边加2个H+SO32

+H2O

–2e–

==SO42

+2H+大家好(3)将两个半反应式分别乘以适当的系数，使得、失电子数目相等。然后将两式相加。MnO4

+8H+

+5e–==Mn2++4H2OSO32

+H2O

–2e–

==SO42

+2H+①②①×2+②×5得+)2MnO4

+16H+

+10e–==2Mn2++8H2O5SO32

+5H2O

–10e–

==

5SO42

+10H+O3H5SO2Mn6H5SO2MnO2242234++=++-++--大家好关于添加H+、H2OO3HSOK6MnSO22424++=3HSOSO5K2KMnO4324++2O3H5SO2Mn6H5SO2MnO2242234++=++-++--介质反应物中多1个氧原子少1个氧原子酸性介质碱性介质中性介质反应物→产物2H+→H2OH2O→2OH–H2O→2OH–反应物→产物H2O→2H+2OH–→H2OH2O→2H+大家好解：O8H6KBrCrO2K242++=O8H6Br2CrO224++=--①×3+②×2得：KBrCrOKKOH42++(l)Br(s)Cr(OH)23+BrCrO24+--(l)Br2(s)Cr(OH)3+①2Br2e=+--(l)Br210OH+-(s)Cr(OH)32(l)Br23+10KOH+(s)Cr(OH)32(l)Br23+例2：Cr(OH)3(s)–3e–

②Cr(OH)3(s)+5OH––3e–CrO42–+4H2O大家好

2Ca3(PO4)2+6SiO2+5C=6CaSiO3+P4+5CO2例3.Ca3(PO4)2+C+SiO2CaSiO3+P4+CO2解：C+2H2O=CO2+4H++4e–②2Ca3(PO4)2+6SiO2+10H2O+20e–=

6CaSiO3+P4+20OH–①①+②×5得大家好生物电池的疑惑：意大利医生贾法尼Galvani（1737-1798)解剖青蛙腿时发现动物电。1786年11月6日，Galvani无意间发现置于电机旁的一只已解剖的青蛙，当用外科手术刀触及蛙脚上外露的神经时，蛙脚就剧烈地抽搐。Galvani对此现象非常惊讶，着手探讨起因。氧化还原反应与电之间的关系----电化学？大家好实验现象：1.当把蛙腿置于真空中時仍会产生同样的效应；2.将蛙腿放置于金属板上，并用铁丝戳入小腿，另一端与金属板接触，蛙腿同样抽搐；3.将蛙腿放置于玻璃板上，并用玻璃棒代替铁丝，則看不出有何效應。若再将两种不同的金属，例如铜/铁或铜/银接在一起，而把两端分別与死蛙的肌肉接触，此蛙体就会剧烈而持续地抽动。猜测:

可能是蛙的神经中有一种看不見的生命流体，它会以金属导线为通路，顺着导线在尸体脊椎骨和腿神经之间流动，Galvani称这种生命流体叫“动物电”或“生物电”，是这种电刺激了蛙的肌肉，发生痉挛现象。大家好伏打(Volta)依据贾法尼(Galvani)的发现，使用两种不同的金属做实验，发现金属相碰撞時，会产生生电。他把一根由两种金属接起來的弯杆，一端与青蛙眼睛接触，另一端放在青蛙嘴里，則在接触的瞬間就有光亮的感觉。1.认为电的来源不是青蛙，是不同的金属接触所造成，青蛙只是让我們知道电流通过的“电流计”而已。

2.实验证明，只要在两种金属片中间隔以盐水或卤水浸过的吸墨紙、麻布，並用金属线把它连接起来。3.Volta又对各种金属进行了实验，发现了起电顺序：锌－铅－锡－铁－铜－银－金－石墨4.当以上任何两种金属相接触，在顺序中前面的一种帶正电，后面的一种帶负电。他还发现这种隔以盐水的“金属对”产生的电流微弱，但非常稳定。鋅板鹽水布銀板負極正極锌板盐水布银板伏打的研究证明，将两种不同的金属以导线连接，中间隔有可导电的物质，就会产生电流。大家好一個伏打電池一個伏打電池一個伏打電池一個伏打電池一個伏打電池負極正極伏打电池=原电池与氧化还原反应的关系？大家好A原电池与氧化还原反应11.2原电池电极电势的影响因素及应用B原电池的成因--电极电势B大家好：)(

极电子流出负

(aq)Zn

2eZn(s)2-+-氧化反应：)(

极电子流入正

Cu(s)

2e(aq)Cu2+-+还原反应

电池反应：Cu(s)(aq)Zn(aq)CuZn(s)22++++

负极Zn2+/Zn

电对

正极Cu2+/Cu

电对原电池的组成及原理借助于氧化还原反应将化学能直接转变为电能的装置叫做原电池。大家好/CuCu，/ZnZn

电对：22++

金属导体如Cu、Zn

惰性导体如Pt、石墨棒（3）电极还原型

e

氧化型-+n（1）原电池由两个氧化还原电对(半反应)组成。2Fe3++2I–==2Fe2++I2

电对：Fe3+/Fe2+I2/I–如：原电池的组成（2）盐桥：保持体系电中性大家好电极类型●

金属-金属离子电极Zn(s)∣Zn2+(aq)●

气体-离子电极Pt∣H2(g)∣H+(aq)●

金属-金属难溶盐电极Ag-AgCl(s)∣Cl-(aq)●

氧化还原电极或浓差电极Pt∣Fe3+(aq,c1),Fe2+(aq,c2)大家好(-)Zn|Zn2+(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用“||”表示盐桥浓度原电池符号(电池图示)：浓度大家好注意

若组成电极物质中无金属时，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)

原电池的表示方法大家好注意

组成电极中的气体物质应在导体这一边，后面应注明压力。H+(c1)|

H2(p),Pt(+)

(-)Zn|Zn2+(c1)H+(c1)|

H2(p),Pt(+)(-)Pt，O2(p)|OH-

(c1)原电池的表示方法大家好注意Sn4+(c1)，Sn2+(c2)

|Pt(+)

电极中含有不同氧化态同种离子时，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。原电池的表示方法大家好注意Cr2O72-(c1),

H+(c2),Cr3+(c3)|Pt(+)

(-)Pt，O2(p)|

H2O，OH-(c1)

参加电极反应的其它物质也应写入电池符号中

原电池的表示方法大家好

例：将下列反应设计成原电池并以原电池符号表示。‖解：)(aq2Cl

2e)g(Cl

极

正2--+)(aqFe

e)(aqFe

极

负

32+-+-原电池的表示方法大家好原电池符号Cr2O72-(c1),H+(c2),Cr3+(c3)Pt(+)

(-)Pt,Cl2(p)Cl-(c)Cr2O72-+6Cl-+14H+2Cr3++3Cl2↑+7H2O电极反应Cr2O72-+14H++6e-2Cr3++7H2O还原

2Cl--2e-Cl2氧化原电池的表示方法大家好2H2+O2→

2H2O原电池符号(-)Pt,H2(p1)|H+(c1)||H+(c2),H2O|O2(p2),Pt(+)电极反应O2+4H++4e-2H2O还原

H2-2e-

2H+氧化原电池的表示方法大家好原电池中电子为什么从负极流向正极呢？正负极势能差异所致氧化还原反应中电子为什么从A物质流向B物质呢？大家好A标准电极电势BNernst方程式11.3电极电势C电极电势的应用D元素标准电势图大家好金属M与其盐M+溶液接触面之间的电势差

沉淀

溶解M活泼溶解>沉积M不活泼沉积>溶解稀++++++++--------+++浓++++----++++----++++----

电极电势的产生电极电势表示为：

(Mn+/M)=

[氧化型/还原型]如：

(Cu2+/Cu)

(Zn2+/Zn)

(Cl2/Cl–)原电池的电动势E=

(+)

–

(–)大家好

规定在298.15K，在标准状态（浓度为cӨ,分压为PӨ

，液体或固体均为纯物质）时的电极电势为标准电极电势。以“

Ө”表示。

标准电极电势φӨ含义大家好如：MnO2+4HCl(浓)==Cl2(g)+MnCl2+H2O

正极反应：MnO2+4H++2e-==Mn2++H2O

Ө(+)=

Ө(MnO2/Mn2+)[c(Mn2+)=cӨ=1mol·L-1；c(H+)=cӨ=1mol·L-1]

负极反应：2Cl-－2e-==Cl2

Ө(－)=

Ө(Cl2/Cl-)[c(Cl-)=cӨ=1mol·L-1；P(Cl2)=PӨ=100kPa]大家好/HH

电对：2+电极反应：表示为：H+H2(g)Pt()V000.0/HH2=+

()gH

2eaq)(H22+-+c(H+)=cӨ=1mol·L-1P(H2)=PӨ=100kPa

参比电极1：标准氢电极大家好参比电极2：甘汞电极--++)aq(Cl

22Hg(l)

2e(s)ClHg

:电极反应22：

大家好参比电极2：甘汞电极--++)aq(Cl

22Hg(l)

2e(s)ClHg

:电极反应22：饱和甘汞电极：Pt,Hg(l)|Hg2Cl2(s)|Cl–(c)标准甘汞电极：V268.0/Hg)Cl(Hg22=

c(Cl–)=1.0mol·L–1c(Cl–)=2.8mol·L–1

(Hg2Cl2/Hg)=0.2415V大家好====（-）标准氢电极待测标准电极（+）

测量某给定电极的标准电极电势时，可将待测标准电极与标准氢电极组成下列原电池：(二)标准电极电势的测量测量出这个原电池的电动势，就是待测电极的标准电极电势。

大家好

电极电势φ的测定

Ө(H+/H2)=0.0VV340.0)/HH()/CuCu(22=-=++

EV340.0)/CuCu(

2=+则

H2Cu

H

Cu22++++测定铜电极的标准电极电势大家好电对电极反应

Ө/VLi+/LiLi++e-Li-3.040K+/KK++e-

K-2.924Zn2+/ZnZn2++2e-Zn-0.7626H+/H22H++2e-2H20Cu2+/CuCu2++2e-Cu0.340O2/H2OO2+4H++4e-2H2O1.229Cl2/Cl-Cl2+2e-2Cl-1.229部分电对的标准电极电势(298.15K)大家好①

采用还原电势；②

Ө

小的电对对应的还原态物质还原性强;

Ө大的电对对应的氧化态物质氧化性强。例：

Ө(Cu2+/Cu)=+0.340V；

Ө(Zn2+/Zn)=-0.762V；

Ө(Fe3+/Fe2+)=+0.77V氧化性:Fe3+>Cu2+>Zn2+；还原性:Zn>Cu>Fe2+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.

标准电极电势表大家好例:在298.15K、标准状态下，从下列电对中选择出最强的氧化剂和最强的还原剂，并列出各种氧化型物质的氧化能力和还原型物质的还原能力的强弱顺序。解：查得：

Ө(Cu2+/Cu)=0.340V

Ө(Fe3+/Fe2+)=0.769V

Ө(Sn4+/Sn2+)=0.154V

Ө(Cl2/Cl-)=1.360V

Ө(I2/I-)=0.535V最大最小该电对中的氧化型物质是最强的氧化剂该电对中的还原型物质是最强的还原剂大家好在标准状态下，上述电对中氧化型物质的氧化能力由强到弱的顺序为：还原型物质的还原能力由强到弱的顺序为：大家好判断氧化还原反应进行的次序例

在Br-和I-的混合溶液中加入Cl2,哪种离子先被氧化?反应首先在Cl2和I-

之间进行

(Cl2/Cl-)–

(Br2/Br-)<

(Cl2/Cl-)–

(I2/I-)反应首先发生在电极电势差值较大的两个电对之间

电对Cl2/Cl–Br2/Br–I2/I–

Ө/V1.3581.0850.535解：大家好根据电极电势选择氧化剂或还原剂解：例：混合溶液中有I-、Br-、Cl-，欲使I-氧化而其它离子不被氧化，从Fe2(SO4)3、K2Cr2O7、KMnO4中选择合适的氧化剂Fe2+／Fe2+,Cr2O72-/Cr3+,MnO4-/Mn2+

0.771.331.49(V)I2／I-Br2／Br-Cl2／Cl-

0.5351.0651.36(V)应选：Fe3+如Fe2(SO4)3大家好

③

无加和性

V36.1

(aq)Cl

e(g)Cl21

2=+--

V36.1

(aq)2Cl

2e)g(Cl2=+--

④

一些电对的

Ө与介质的酸碱性有关酸性介质为

AӨ；碱性介质为

BӨ如:电对H+/H2在酸性介质

AӨ=

Ө(H+/H2)=0V在碱性介质

BӨ=

Ө(H2O/H2)=-0.83V

电极反应：2H2O+2e-==H2+2OH-

标准电极电势表大家好再如：电对Fe3+/Fe2+

在酸性介质

AӨ=

Ө(Fe3+/Fe2+)=+0.77V标态时，[Fe3+]=[Fe2+]=cӨ=1mol·L-1若在碱性介质中，

BӨ=

Ө[Fe(OH)3/Fe(OH)2]=-0.56V电极反应：Fe(OH)3+e-==Fe(OH)2+OH-标态时，c(OH-)=cӨ=1mol·L-1Fe3++eFe2+

只能存在于酸性溶中.

Fe(OH)3+e-==Fe(OH)2+OH-只能存在于碱性溶液中.大家好思考：电极反应AgCl+e–==Ag+Cl–

标态时各物质浓度为多少？电极反应2HAc+2e–==H2+2Ac–

标态时各物种浓度为多少？大家好氧化型还原型一侧各物种相对浓度幂的乘积非标态电极电势标准电极电势

电极反应中转移的电子数

=

+㏑zF[氧化型][还原型]RT,298.15K=T时对于电极反应：还原型氧化型+ne–

非标态电极电势：Nernst方程摩尔气体常数

R

=8.314J

K-1

mol-1

法拉第常数

F=96485

J

V-1

热力学温度T=

298.15K

大家好说明：⑴

溶液中离子浓度为相对浓度=[Amol

L-1]/1mol

L-1

，气体则为相对分压=APa/100KPa；⑵

固体、纯液体的浓度为常数，不写出来；⑶

电极反应中的H+或OH-应代入能斯特公式。[还原型][氧化型]lg0.0592V+=n

Nernst方程：[氧化型]比值越大,电极电势值越大[还原型]比值越小,电极电势值越小大家好2[c(Cl-)/c

]2例

Cl2(g)+2e-2Cl-

0.0592Vp(Cl2)/p

(Cl2/Cl-)=

(Cl2/Cl-)+lg说明：⑴

溶液中离子浓度为相对浓度=[Amol

L-1]/1mol

L-1

，气体则为相对分压=APa/100KPa；大家好例

Zn2++2e-Zn例

Br2(l)+2e-2Br-

(Zn2+/Zn)=

(Zn2+/Zn)+lg[c(Zn2+)/c]2

0.0592V

2

[c(Br)/c]2-0.0592V1

(Br2/Br-)

=

(Br2/Br-)+lg⑵

固体、纯液体的浓度为常数，不写出来；大家好⑶

电极反应中的H+或OH-也应根据反应式代入能斯特公式。例

Cr2O7+6e-+14H+2Cr3++7H2O2-+lg6[c(Cr3+)/c]20.0592V

[c(Cr2O7)/c]·[c(H+)/c]14

(Cr2O7/Cr3+)=

(Cr2O7/Cr3+)

2-2-2-大家好‖∨∧+1.86+1.921.00.13+2.04+1.920.011.02+1.92E(Co3+/Co2+)/V+1.92E

(Co3+/Co2+)/V1.0c(Co2+)/mol

L-1[还原型]1.0c(Co3+)/mol

L-1[氧化型]1

浓度对电极电势的影响：直接浓度变化大家好例:

将NaCl加入到Ag+/Ag电极中，产生AgCl沉淀，并使平衡时溶液中的[Cl–]=1.0mol.L–1,求

(Ag+/Ag)=?已知

Ө(Ag+/Ag)=0.799V,Ksp(AgCl)=1.8×10-10。浓度对电极电势的影响：沉淀平衡控制浓度Ag大家好0.222V=108.1lg0592.00.79910×+-Ag(s)

e)aq(Ag+-+

(Ag+/Ag)=

Ө(Ag+/Ag)+0.0592lg[Ag+]对于电极反应：AgClAg

(s)

AgCl+-+[Ag+]由沉淀溶解平衡决定[Ag+]=Ksp(AgCl)=1.8×10-10

(Ag+/Ag)=大家好电极反应：例:

将NaCl加入到Ag+/Ag电极中，产生AgCl沉淀，并使平衡时溶液中的[Cl–]=1.0mol.L–1,求

Ө

(AgCl/Ag)=?已知

Ө(Ag+/Ag)=0.799V,Ksp(AgCl)=1.8×10-10。)aq(ClAg(s)eAgCl(s)++--Ag(s)

e)aq(Ag+-+√

Ө

(AgCl/Ag)=

(Ag+/Ag)=

Ө(Ag+/Ag)+0.0592lg[Ag+]0.222V=反应实质：Ag(s)

e)aq(Ag+-+大家好K

sp+0.7991V-0.15V+0.073V+0.22V8.52×10-175.35×10-131.77×10-10AgIAgBrAgCl

sp↓,(AgX/Ag)↓K

(AgX/Ag)

(Ag+/Ag)

同理计算，结果如下大家好浓度对电极电势的影响：弱电解质控制浓度例:

在含有H+/H2电对体系中,加入NaAc溶液,使溶液中c(HAc)=c(Ac-)=1.0mol

L-1,p(H2)=1.0×105Pa，Ka(HAc)=1.76×10–5计算:

(H+/H2)2H++2e-

H2电极反应：

(H+/H2)=0V=

-0.28V

(H+/H2)=

(H+/H2)+lgzp(H2)/p(H2)0.0592V[c(H+)/c]2HACH++AC-[H+]由弱酸电离平衡决定[H+]=Ka(HAC)大家好pH值对电极电势的影响：Cr2O72-+6e+14H+2Cr3++7H2O例：对于Cr2O7/Cr3+电极反应：H+(mol/L)

(V)10

=1.23+0.0592/6lg(1×1014)=1.371

=

=1.231×10－3

=1.23+0.0592/6lg(1×10-3)14=0.821×10－7

=1.23+0.0592/6lg(1×10-7)14=0.36K2Cr2O7,KMnO4等常在强酸介质中作为强氧化剂。大家好酸度变化可改变一些化学反应的方向：

H3AsO4

+2H++2I-H3AsO3+I2+H2O酸性中性或碱性电极电势&氧化还原性&反应方向&产物酸度可以影响氧化还原反应的产物

KMnO4

氧化Na2SO3介质反应酸性2MnO4-+6H++5SO32-=2Mn2++5SO42-+3H2O中性2MnO4-+H2O+3SO32-=2MnO2(s)+3SO42-+2OH-碱性2MnO4-+2OH-+SO32-=2MnO42-+SO42-+H2O大家好pH电势图：反映各电对

随溶液pH变化的关系图。

(O2/H2O)=1.229–0.0592pH①作图方法：设水为还原剂时，水被氧化放出O2：O2(g)+4H++4e=2H2O为一直线方程pH值&水的电极电势大家好水为氧化剂时，水被还原放出氢气：

2H2O

+2e=H2+2OH-=

(H2O/H2)

+0.0592pOH

=-0.828+0.0592(14–pH)=-0.828+0.828-0.0592pH=–0.0592pH

②为一直线方程，斜率为-0.0592，截距为0

根据方程①和②分别以

对pH作图,得

-pH图.大家好

应用：

1）O2稳定区，落入此区内的电对的氧化型物质可把H2O氧化为O2。例：2F2+2H2O=4HF+O2↑2）H2O稳定区：落入此区内的电对，不论氧化型或还原型物质均不与H2O反应，故可稳定存在。例：Cu2+/Cu,I2/I-3)H2稳定区：落入此区内的电对的还原型物质可把H2O还原为H2。

2Na+2H2O=2NaOH+H2↑思考：在铁表面涂上碱水，为什么可在短期内防止铁生锈？大家好原电池的两电极之间存在电势差。这个电势差就是原电池的电动势。用“E”表示11.3原电池电势E与ΔG

EӨ=

Ө(+)–

Ө(–)若已知正极、负极的电极电势，可求出电池电动势大家好

在标准状态下,用“EӨ

”表示（T:298.15K）。EӨ=

Ө(+)–

Ө(–)

非标态下,用“E

”表示E=

(+)–

(–)=(

Ө(+)+)–(

Ө(–)+)[还原型1][氧化型1]lg0.0592n[还原型2][氧化型2]lg0.0592nJn.Elg05920-=E对于电池反应：aA+bB==dD+eE大家好原电池电动势与Gibbs自由能

q＝nF所以：W电＝qE＝nFE物理学：电功W＝电量×电压＝qE体系自由能的减少等于体系所做的最大电功：ΔG＝-nFEF法拉第常数=96500库仑/摩尔电子∆rG=－nFE标准状态下，∆rGm=－nFEӨӨ在恒温恒压下，大家好电极电势、电池电动势、ΔG的应用（一）互求-RTlnKӨ=∆rGӨ

m=－nFEӨ=nF（

Ө(+)–

Ө(–)

）（二）判断反应发生的方向E

=

(+)–

(–)

∆G<

0,反应发生∆G>0,反应不发生E>0,反应发生E<0,反应不发生-RTlnK=∆rGm=－nFE

=nF（

(+)–

(–)

）大家好例：计算原电池的电动势并判断反应方向

(-)Zn|Zn2+(1mol/L)‖Cu2+(1mol/L)|Cu(+)解：E＝0.3419–(-0.7618)＝1.104(V)ΔG=-nFE=-2×96500×1.104=-213072J·mol-1=-213.1kJ·mol-1Zn+Cu2+Zn2++Cu该反应正向自发进行。大家好进行？

时的标准态下能否向右25℃

在

？

)g(Cl

取

制

HCl

浓

能用

实验室中为

)2(2什么

)1(

试判断反应：例O(1)2H)g(Cl(aq)MnCl

4HCl(aq))s(MnO

2222+++0

0.131V1.360V1.2293V<-=-=所以，该反应在标准态下不能向右进行。

)l(O2H)aq(Mn

2e)aq(4H)s(MnO)1(

222++++-+解：V2293.1=

V360.1(aq)Cl

2

2e

(g)Cl2=+--

)Cl/(Cl

)Mn/(MnO

222-=-+

E大家好0

0.06V

>=12121lg2V0592.00.131V

24×--=)l(O2H)g(Cl)aq(Mn

222+++)aq(2Cl)aq(4H)s(MnO2++-+]((([.0

2+-)p[[][)(242)Cl])H]Mn/Cllg2V0592-=+cccpEE大家好氧化还原反应是可逆反应，反应进行的程度用平衡常数K来衡量.因为ΔG=-RTlnKΔG=-nFE-RTlnK=-nFE所以（三）求反应发生的程度，即K

E越大，K越大。一般K≥107

时，反应进行得很彻底。n为电池反应中电子转移数大家好

2.107V=)V955.0(512V.1--=4224)aq(6H)aq(OC5H)aq(2MnO+++-解：例：求反应222)l(O8H)aq(2Mn)g(10CO

+++的平衡常数。422224)OCH/CO()Mn/MnO(

-=+-

E563

0.0592V2.107V10

0.0592V

lg=×==nEK35610=K大家好例：计算反应的平衡常数Ag++Fe2+Ag+Fe3+，若初始浓度Fe2+为0.1mol·L-1，平衡时Ag+浓度为1.0mol·L-1。求Fe2+的转化率。解：lgK=(0.7996-0.77)/0.0592=0.5

K=3Ag++Fe2+Ag+Fe3+平衡:10.1－xxx=0.075(mol·L-1)Fe2+的转化率=(0.075/0.1)×100%=75%大家好试求AgCl的溶度积常数。例：已知298K时下列电极反应的

值：

0.7991V=

0.2222V=

Ag(s)

e)aq(Ag+-+)aq(ClAg(s)

e(s)

AgCl++--解：（四）求溶度积常数，即K+

Ag(s)

e)aq(Ag+-+正电极反应

)aq(ClAg(s)

e(s)

AgCl+---负电极反应(s)

AgCl

)aq(Cl)aq(Ag+-+电池反应大家好10-sp101.80

×=K1spKK=(s)

AgCl

)aq(Cl)aq(Ag+-+对于电池反应：0.0592

=因为-nFE=ΔG=-RTlgK所以0.799-0.2221spKK=因为所以大家好例：Sn2++Pb+SO42-PbSO4+Sn(-)Pb|PbSO4|SO42-(c)‖Sn2+(c)|Sn(+)测得E=0.22V，已知Sn2+/Sn的=-0.14VPb2+/Pb的=-0.13V测定PbSO4的溶度积常数。大家好0.22=-0.14–[-0.13+0.0592/2lgc(Pb2+)]lgc(Pb2+)=-7.77Ksp=c(Pb2+)c(SO42-)Ksp=c(Pb2+)

Ksp=1.7×10-8

大家好例：用饱和甘汞电极和氢电极所组成的原电池：(-)Pt|H2(100kPa)|HAc(c)‖甘汞电极(+)测得,E=0.414V,已知甘汞电极的

＝0.2444V（五）求弱酸弱碱电离常数，即K利用-nFE=ΔG=-RTlnK求HAc电离常数。大家好Ka=1.86×10-50.2444-

0.414=-0.169负电极反应2H++2e-

H2

(H+/H2)=0V负电极反应的电极电势：=E

-

(+)

==-0.169又又大家好定义：把同一元素不同氧化数物质所对应电对的标准电极电势，按各物质的氧化值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11.4元素电势图表示方法：OH

1.763V

0.695V2OH22n=1n=1O21.229V

n=2/VA

①各物种按氧化值从高到低向右排列；②各物种间用直线相连接，直线上方标明相应电对的

Ө

，线下方为转移电子数。大家好+）F

nG

n-=D+-C

e

B

22m(2)r

22F

nG

n-=D+-

D

e

C

33m(3)r

33

F

nG

nxxxxx-=D+-

DeA)m(rF

nG

n-=D+-

B

eA11m(1)r11

n1n2n3nx元素电势图中电势之间的数学关系大家好nnnnx321++=GGGGxm(3)rm(2)rm(1)r)m(rD+D+D=DF

nF

nF

nF

xnx

332211---=-nx

x=

n

n

n

332211++n1+n2+n3

x=

n

n

n

332211++nx

xӨ=n1

1Ө+n2

2Ө+n3

3Ө

n1、n2、n3:

分别为各电对中氧化型与还原型的氧化数之差

大家好=z1+

z2+z3

zφφφφ(BrO-/Br2)=z2

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

=(2×0.76-1×1.605)V1=0.455VφEEz4BrO3-

BrO-

Br2Br-z1z2z3

??1.6050.760.61zφ/VB例1元素电势图的应用（一）计算电对的标准电极电势大家好=z1+

z2+z3

zφφφφz4BrO3-

BrO-

Br2Br-z1z2z3

?

0.4551.6050.760.61zφ/VB(BrO3-/BrO-)=φz1

z(BrO3-/Br-)–z4(BrO-/Br-)

φφ=(6×0.61-2×0.76)V4=0.53V大家好（二）判断能否发生歧化反应0

V

0.3573>=0.1607V0.5180V-=Cu

0.5180V

Cu

0.1607V

+Cu2+0.3394VV/

E=

(Cu+/Cu)–

(Cu2+/