氧化还原课件

1、判断氧化剂和还原剂的相对强弱

电极电势反映了电对中氧化型物质得到电子的能力和还原型物质失去电子的能力。E(Ox/Red)越大强氧化剂弱还原剂E(Ox/Red)越小强还原剂弱氧化剂RTE(Ox/Red)=Ey(Ox/Red)

-lnQnFaOx+ne-bRed电极电势的应用(水溶液)(Red)a(Ox)bQ=例含有三种离子Cl－、Br－、I－的混合溶液，欲使I－氧化生成I2,又不使Br－、Cl－氧化，在常用的氧化剂Fe2(SO4)3和KMnO4中选择哪一种？解：查标准电极电势表得电对I2/I－Fe3+/Fe2+Br2/Br－Cl2/Cl－MnO4-

/Mn2+EӨ/V0.5360.7711.0651.358

1.507

选用氧化剂Fe2(SO4)3例

在298K标准状态下，从电对中选择出最强的氧化剂和最强的还原剂，并列氧化能力和还原能力的强弱顺序。解：氧化能力还原能力(Sn4+/Sn2+)=0.15VEy(Cu2+/Cu)=0.340VEy(I2/I-)=0.536VEy(Fe3+/Fe2+)=0.771VEy(Cl2/Cl-)=1.358VEy原电池中,电极电势较大为正极,较小为负极。2、计算原电池的电动势E池

=E池y

-0.0592nlgQ298.15K298.15KE(Ox/Red)=

Ey

(Ox/Red)-

0.0592nlgcRcOOx+ne-RedOx2+Red1Ox1+Red2例在298.15K，将银丝插入AgNO3溶液中，铂片插入FeSO4和Fe2(SO4)3混合溶液中组成原电池。计算下列两种情况原电池的电动势;写出原电池符号、电极反应和电池反应。Ey(Ag+/Ag)=0.800VEy(Fe3+/Fe2+)=0.771V

在标准状态下：=0.800-0.771=0.029V电池符号====解：正极反应：负极反应：电池反应：=0.800-0.0592lg100=0.682V=0.771-0.0592lg0.011=0.889VE(Ag+/Ag)=Ey

(Ag+/Ag)

-0.0592lg1/c(Ag+)nE(Fe3+/Fe2+)=Ey

(Fe3+/Fe2+)

-0.0592lgc(Fe2+)/c(Fe3+)n=0.889-0.682=0.207V====正极反应：负极反应：电池反应：浓差电池(以浓度差为动力的电池)(-)Ag|Ag+(0.01mol·L-1)||Ag+(2.0mol·L-1)|Ag(+)（1）Ag|Ag+(0.01mol·L-1)（2）Ag|Ag+(2.0mol·L-1)例两电极能否组成原电池？=0.682V（1）E(Ag/Ag+)=Ey

(Ag/Ag+)-0.0592lg[1/c(Ag+)]（2）E(Ag/Ag+)=0.818VE=E

2-E1=0.136vAg+Ag+

(2.0mol·L-1)=Ag+Ag+

(0.01mol·L-1)解：3、判断氧化还原反应的方向任一氧化还原反应，原则上都可以设计成原电池。正向进行；平衡状态；逆向进行。

Ox2+Red1Ox1+Red2E池

=E2-

E1

=E池y-RTnFlnQnE池=E池y-0.0592lgQ298K通常E池y>0.3v

则E池>0v0E池>0E池=0E池<例判断298.15K时,氧化还原反应进行的方向:解：(1)标准状态下Ey

(Sn2+/Sn)=-0.136VEy

(Pb2+/Pb)=-0.125VE=E+-E-=0.011V>0向右进行(1)

Pb2+(1.0mol·L-1)+Sn(s)Pb(s)+Sn2+(1.0mol·L-1)(1)

Pb2+(1.0mol·L-1)+Sn(s)Pb(s)+Sn2+(1.0mol·L-1)(2)

Pb2+(0.1mol·L-1)+Sn(s)Pb(s)+Sn2+(1.0mol·L-1)

E

(Sn/Sn

2+)=

Ey

(Sn/Sn2+)=-0.136V(2)(Sn2+)=1.0mol·L-1(Pb2+)=0.10mol·L-1=-

0.155v0.0592=-0.125-2lg1.0/0.10E(Pb/Pb

2+)E池=E池y

-0.05922lg1/0.1=-0.0186<0

Pb2+(0.1mol·L-1)+Sn(s)Pb(s)+Sn2+(1.0mol·L-1)4、计算Ky，判断反应进行的程度

T=298.15K标准平衡常数来衡量可以反应进行的限度Ey越大，Ky越大，反应越完全Ox2+Red1Ox1+Red2Ey=E2y

-

E1y一般标准，Ky

>

105,E

y

>

0.3V(n=1)

反应基本完全。lg0.0592nEK=yy例试估计298.15K时反应进行的程度。解：298.15KKy

很大，反应正向进行得很完全。Ey池=Ey(Cu2+/Cu)-Ey(Zn2+/Zn)=0.340-(-0.763)=1.103V2×1.1030.05922ElgKy

=y0.0592==37.3[Zn2+]=2.0×1037[Cu2+]Ky=若平衡时

[Zn2+

]=1.0mol·L-1,则[Cu2+]=

5.0×10–38mol·L-1n[Ey(Ag/Ag)-Ey(AgCl/Ag)]lg0.0592K=y1×(0.799-0.222)=9.7470.0592=Ky

=5.585×1091=5.585×109=1.791×10-10Kysp(AgCl)

=1/Ky计算298K时，AgCl的标准溶度积常数.AgCl+AgAg+

+Cl

-+Ag解：第3节、元素电势图

一、元素电势图将同一种元素的不同氧化态，按氧化数从高到低排列，用横线相连，标注其对应电对的E

y(Ox/Red)(V),表示其标准电极电势变化的关系图形。

电极反应(在酸性溶液)O20.695

H2O2

1.763H2OCu2+Cu+Cu0.159V0.520V0.340V二、元素电势图的应用1.计算电对的标准电极电势-nFEy(A/D)=-n1FEy(A/B)–n2FEy(B/C)–n3FEy(C/D)

(A/D)En=yn1Ey1+n2Ey2

+n3Ey3MnO4-

0.558

MnO42-

0.62MnO2Ey(MnO4-/MnO2)=?例已知

Mn

元素在碱性溶液中的电势图解：Ey(MnO4-/MnO2)=n1Ey

(MnO4-/MnO42-)+n2Ey

(MnO42-/MnO2)n1+n11×0.558+2×0.62=0.600V1+2=OR可歧化，OR溶液不稳定，Ox,Red可共存OR不能歧化，

OR溶液稳定，

Ox,Red不能共存电势图２.判断歧化反应能否发生歧化反应(自身氧化还原反应)同一物质中的某种元素的氧化数既有升高又有降低的反应。RedOxOROR=Ox+RedOx+Red=ORCu2+

———Cu+

———Cu0.1600.520E1

E2

0.340E3

E

右>

E

左，发生歧化反应

2Cu+

＝Cu2++Cu例：E

A(V):E

A(V):

Fe3+

———

Fe2+

———

Fe0.771-0.440E1

E2

-0.037E

E

右<E

左，不发生歧化反应

Fe3++Fe＝2Fe2+二、水的电势-pH图水的电离2H2O2H++OH-水被还原时放出氢气p(H2)

=100kPaE(H+/H2)=-0.0592pH298Ｋ时水被氧化时放出氧气2H2O-4e-O2+4H+O2+4H

++4

e-2H2Op(O2)

=100kPaE(O2/H2O)=1.229-0.0592pH水理论稳定区aE(H+/H2)=-0.0592pHb

E(O2/H2O)=1.229-0.0592pH超电势超电势水实际稳定区电势-pH图的意义说明电势与pH的关系说明物质在溶液中的稳定性条件说明氧化剂氧化能力的强弱说明电解条件Mn2++4H2OMnO4-+8H++5e-

F2+2e-=2F-Zn2++2e-=ZnNa+稳定区Na稳定区NaNa+

+e-

部分元素的电势-pH图1、参比电极a.甘汞电极SCE电极反应组成

Pt|Hg|Hg2Cl2(s)|KCl(c)298.15K时，饱和甘汞电极的电极电势

0.244V。电极电势c(KCl)mol·L-10.101.0饱和KClE/V/298K0.3340.2680.244直接电势法测定溶液的pHb.银-氯化银电极(Ag-AgCl)电极组成Ag|AgCl(s)|KCl(aq)银丝上镀一层AgCl电极反应电极电势298.15K,饱和KCl,E(AgCl/Ag)=0.197V2、指示电极

a.氢电极组成

Pt|H2(100kPa)|H+(待测)电极电势298.15K,E(H+/H2)=-0.0592pH电极反应b.玻璃电极组成

内参比电极|玻璃薄膜

|H+(待测)p(H)2/100c(H+)22.303RTE(H+/H2)=Ey

(H+/H2)-lg2F3.复合电极

将指示电极和参比电极组装在一起就构成复合电极。测定pH用的复合电极通常由玻璃电极-AgCl/Ag电极或玻璃电极－甘汞电极组合而成。3、溶液

pH的测定电动势a.测定原理指示电极参比电极（-）玻璃电极｜待测溶液饱和甘汞电极（＋）

用指示电极和参比电极分别测定已知pH的标准缓冲溶液(S)、未知pH待测溶液(X)电动势。b.直接比较法(标准对照法)两式相减Ｔ=298.15K时例

298K时，将玻璃电极和饱和甘汞电极插入

pH为

3.75的标准缓冲溶液中组成原电池，测得电动势

0.0954V。再测待测溶液电动势

0.240V,试求待测溶液的

pH。解：

298Ｋ时待测溶液的

pH：

2.已知298.15K,Ag|AgCl(s)|KCl(饱和aq)