氧化还原和电极电势ppt课件.ppt

1、第一节氧化还原反应的基本概念影响第二节原电池第三节电极电位第四节电极电位的要素第五节电池电动势的应用，第四章氧化还原反应和电极电位，1，2，1，氧化还原反应，1，定义元素体的氧化值变化的化学反应。 存在Sn2 Fe3 Sn4 Fe2 2、特征(1)氟化剂和还原剂。 (2)存在氧化状态和还原状态。 第1节氧化还原反应的基本概念、3、2、氧化还原电对、1、电对Ox ne Red同种元素体的氧化状态和还原状态构成氧化还原电对，记为Ox/Red。 如Sn4 /Sn2、Fe3 /Fe2那样，一个氧化还原反应由两个氧化还原电对组成。 4，2，电极反应，任何氧化还原反应都可以分为两个氧化还原电对的半反应(半

2、电池反应，电极反应):Fe3efe2sn2sn4e，5，第二个电池，1，电池的概念2，电池的组成式3，电池电动势2 .原电池的构成电位不同的两个电极盐桥外部电路(galva ) 七， 3、特征正极：氟化剂(Cu2 )被还原、半电池反应是cu2ecu负极：还原剂(Zn )被氧化、半电池反应是Zn22e电池反应是Cu2 Zn Cu Zn2、解(1)正极发生还原反应、负极发生氧化反应的原则， 将该氧化还原反应分为两个半电池反应：正极反应： Cu2ECU负极反应： Zn Zn 2 2e，10 (2)电极组成：正极： Cu Cu2 (c1)负极： Zn Zn 2 (c2) (3)电池组成式： (-) Z

3、n Zn 2 (c2) Cu2 (c1) Cu() 2.电池电动势e e 12、第三节电极电位，一、电极电位的产生，一、电极的电双层结构，由于在金属与溶液的界面上形成了电双层结构，因此产生了电极电位。 13、电双层结构的电极电位是绝对电极电位。 2 .影响电极电位的要素电极电位的大小与(1)金属的本性(2)金属络离子的浓度(3)温度关系。14、2、标准电极电势的测定、1、标准氢电极的作用实际上选定一个标准电极，如果将其电极电位定义为零，则可确定其他电极的电极电位。 使用标准氢电极作为基准电极。 15、2、标准氢电极的组成、(1)以海绵状铂黑为电极导体、(2)H2压力维持在100kPa。 (3)

4、H活性度为1(1.184molL-1 )； (4) EH/H2=0.0000V，16，标准氢电极的组成式可以表示为： Pt，H2(100kPa)H(a=1)，(5)标准氢电极的组成式，110；(2)标准状况溶液的活性度为1，或者气体压力为100kPa，液体和固体为杂质。 18、某电极的e代数值越小，表示该电对中还原状态物质越容易失去电子，即还原能力越强是强的还原剂的电极的e代数值越大，表示该电对中氧化状态物质越容易得到电子，即氧化能力越强是强的氟化剂。 4、标准电极电势的物理意义：19、例6判断标准状况时下述氧化还原反应自发进行的方向： 2Fe2 Br2 2Fe3 2Br-。 解首先将该氧化还

5、原反应分解为两个半反应，检测这些个的两个电气对的标准电极电势：Fe3 e Fe2 EFe3 /Fe2 = 0.771V、Br2 2e 2Br- EBr2 /Br-= 1.087 V，其次。因此，该反应自发地向正方向(右方向)进行。 影响第四节电极电位的因素Nernst方程，一、Nernst方程和浓度对EOx/Red和e的影响标准电极电势：只考虑电极性质的影响，只能用于标准状况的氧化还原反应。 在非标准状况中，考虑EOx/Red :电极性、反应物浓度、温度及溶液酸度等主要因素。 Nernst方程式：整合上述影响因素的修正EOx/Red和e公式。 21，1、电极电位的Nernst方程式对于任何电极

6、反应，aOx ne bRed表示其电极电位的Nernst方程式为： 22、上式的电极电位的Nernst式中的e电极电位(v )、e标准电极电势(v )、r瓦斯气体常数(8.314 JK-1 mol-1 )、f Faraday常数(96 485 Cmol-1) T )、t绝对温度(k )在23、T298.15K的情况下为24、例8是电极反应Fe3 (2) Fe3 Fe2=1/10时的e值(298K )。 解：从Nernst方程式得到ee0. 05916 LG (Fe3Fe2) (1) Fe3Fe2=10时e0.770.05916=0. 83 ve0. 06 v (2) Fe3Fe2=110时e0

7、. 770。 反过来。 25、2、电池电动势的Nernst方程式对于任何电池反应，都是aOx1 bRed2 cRed1 dOx2，其电池电动势的Nernst方程式是、26，在298.15K时，代入相关常数而得到的27、3 MnO4- 8H5e Mn2 4H2O， (3)电极的电子转移数往往与电池反应不一致。 已知28、例9是半反应MnO4- 8H 5e=Mn2 4H2O E=1.51V。 MnO4-=Mn2=1. 0摩尔- 1，T=298K。 修正(1) h=0. 10摩尔- 1； (2)H=1.0 10-7molL-1时的e值分别是多少？ 解：由Nernst方程式可知，二、溶液酸度对电极电位

8、的影响为29、(H 1.010-7molL-1的情况下，由修正结果可知，MnO4-的氧化能力随着h的降低而明显变弱。 h络离子参与的电极反应，酸度对e值有很大影响，有时对氧化还原的产物也有影响。 生成沉淀对电极电位的影响，例10在半反应Age=Ag E=0.80V反应体系中加入Cl-络离子，反应达到平衡时，作为Cl-1.0 molL-1，试着求出电对Ag/Ag的e，解：加入Cl-络离子，则Ag Cl-=AgCl 达到平衡时： Ag=Ksp/Cl-=1.8 10-10 molL-1可以由Nernst方程式得到eagage，形成31、4、难分离物质对电极电位的影响是，例11的标准氢电极的电极反应为

9、：2H2eh2e=0.0000v 如果在标准氢电极中加入NaAc，则会发生形成HAc的反应：hachac、开始的H =1molL-1、即使反应达到平衡Ac-=1molL-1， 维持h=1moll-1=0. 05916 lgh=-0.05916 PKA=-0.059164.75=-0.281 v，由于生成难分离物质Hac，电极电对中的氧化状态物质h的浓度降低，因此氢、第五节电极电位和电池电动势的应用比较氟化剂和还原剂的相对强弱2、氧化还原反应的进行方向3、氧化还原反应的进行方向4、溶度积Ksp、元素体电势图的校正计算应用、33、34、1、氟化剂和还原剂的相对强弱1 .标准状况下的氟化剂和还原剂的

10、相对强弱e值越高，表示该电对中的氟化剂得到电子的能力越强，表示是强的氟化剂的e值越低，表示该电对中的还原剂失去电子的能力越强，是强的还原剂。 选择将35、例12Cl-和Br-的混合溶液中的Br-氧化为Br2的氟化剂，但cl-不变，从常用的氟化剂KMnO4和K2Cr2O7中，尝试选择什么样的比较好。 解：调查标准电极电势表，Cr2O72- 14 H 6e 2Cr3 7H2O E=1.23V，MnO4- 8H 5e Mn2 4H2O E=1.51V，在标准状况，KMnO4为Cl-和，而K2Cr2O7则只能氧化Br-，Cl-不能氧化，所以k2cc 在Br2 2e 2Br- E=1.07V、Cl2 2

11、e 2Cl- E=1.36V、36、2 .非标准状况下，非标准状况下的氧化剂与还原剂的相对强弱必须由Nernst方程决定。37、二、判断氧化还原反应进行的方向，任何氧化还原反应原则上都可以作为原电池进行修正，利用原电池的电动势正负可以判断氧化还原反应进行的方向。如果是rGm 0，则反应自发进行的rGm 0、E 0，如果是反应逆向自发进行的rGm=0、E=0，则反应处于平衡态。 判断为38、例13次反应在298.15K时自发进行的方向：Fe Cu2 Fe2 Cu中的Cu2 =0.10molL-1、Fe2 =1.0molL-1。 解(构想：电极电位比较法) Fe2 /Fe:电极反应式：fe2efe

12、、=-0.4402 V、39、Cu2 /Cu:电极反应式、Cu2 2e Cu、=0。 由40、例14以下的反应组成电池，写入电池组成式，校正298.15K下的电池电动势，判断反应自发进行的方向33602 Cr3(0. 010 moll-1 )2br-(0. 10 moll-1 )2Cr 2。 解(构想：电动势正负法) :假设反应向写入了的方程式的正方向进行，则电池组成式为(-)Pt，br2(l )|br-(0. 10 moll-1 ) Cr3(0. 010 moll-1 )，41、3，判断氧化还原反应进行的限度标准平衡常数和标准电动势的关系为，rGm=- RT lnK，在T298.15K时，rGm=- nF E，即- nF E=- RT lnK，42， 例15求出KMnO4，解反应方程式为2MnO4- 5H2C2O4 6H 2Mn2 10CO2 8H2O分解半反应：MnO4- 8H 5e Mn2 4H2O、E = 1.507 V、H2C2O4 2CO2 2H 2e、e-=-0。 修正43、4、溶度积Ksp，将一部分难溶性电解质的络离子浓度小、用化学方法难以测定Ksp的情况作为原电池进行修正，通过测定其