第七章氧化还原反应与电极电势ppt课件.ppt

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1、第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势 氧化还原反应MnO2+4HCl(浓浓) MnCl2+ Cl2+ 2H2OMnO2 氧化剂氧化剂HCl 还原剂还原剂MnO2中的中的Mn被还原被还原 HCl中中的的Cl被氧化被氧化失去电子的过程叫氧化失去电子的过程叫氧化 得到电子的过程叫还原得到电子的过程叫还原失去电子的物质被氧化失去电子的物质被氧化 得到电子的物质被还原得到电子的物质被还原失去电子的物质叫还原剂失去电子的物质叫还原剂 得到电子的物质叫氧化剂得到电子的物质叫氧化剂 在一个氧化还原反应中在一个氧化还原反应中, ,氧化和氧化和 还原两个过程总是同时发生的还原两个过程总是同时

2、发生的. .1.1.氧化还原方程式的配平氧化还原方程式的配平2.2.电极电势概念，影响电极电势的电极电势概念，影响电极电势的 因素及电极电势的应用因素及电极电势的应用3.3.氧化剂、还原剂的相对强弱氧化剂、还原剂的相对强弱4.4.氧化还原反应的方向和限度氧化还原反应的方向和限度5.5.元素的标准电极电势图及其应用元素的标准电极电势图及其应用 基本内容1.1.氧化数法、离子氧化数法、离子- -电子法配平氧化电子法配平氧化 还原反应方程式还原反应方程式2.2.影响电极电势的因素及电极电势的影响电极电势的因素及电极电势的 应用应用3.3.氧化剂、还原剂的相对强弱氧化剂、还原剂的相对强弱4.4.氧化还

3、原反应的方向和限度氧化还原反应的方向和限度5.5.元素的标准电极元素的标准电极电势图的应用电势图的应用 基本要求 7.1 氧化还原反应的基本概念7.1.1 氧化值氧化值7.1.2 氧化还原反应方程式的配平氧化还原反应方程式的配平7.1.1 氧化值 氧化值氧化值：是指某元素的一个原子的荷电数，该荷电数是假定把每一化学键中的电子指定给电负性更大的原子而求得的。 有电子得失或电子转移的反应，被称为氧化还原反应。 ) s (Cu)aq( Zn ) s (Zn)aq(Cu22得失电子+）g（2HCl ）g（Cl）g(H22电子偏移+ 确定氧化值的规则： 单质中，元素的氧化值为零。 在单原子离子中，元素的

4、氧化值等于该离子所带的电荷数 。 在大多数化合物中，氢的氧化值为 +1；只有在金属氢化物中氢的氧化值为 -1。 通常，氧在化合物中的氧化值为-2；但是在过氧化物中，氧的氧化值为-1，在氟的氧化物中，如OF2 和O2F2中，氧的氧化值分别为+2和+1。例：7 I O IH 65+的氧化值为中性分子中，各元素原子的氧化值的代数和为零 ，复杂离子的电荷等于各元素氧化值的代数和。38Fe OFe 43+的氧化值为2.5 S O S 264+的氧化值为2S O S 232+的氧化值为 氧化值法氧化值法： 离子离子-电子法电子法7.1.2 氧化还原反应方程式的配平(1)(1) 元素原子氧化数升高的元素原子

5、氧化数升高的 总数等于元素原子氧化总数等于元素原子氧化 数降低的总数数降低的总数(2) (2) 反应前后各元素的原子反应前后各元素的原子 总数相等总数相等(一)氧化值法(2)(2)找出元素原子氧化数降低值与找出元素原子氧化数降低值与 元素原子氧化数升高值元素原子氧化数升高值(1)(1)写出未配平的反应方程式写出未配平的反应方程式 HClO3 + P4 + H2O HCl + H3PO40+5(-1)-(+5)=(-6)HClO3 + P4 + H2O HCl + H3PO4(+5)-0=(+5)+5-1(3)(3)根据第一条规则，求出各根据第一条规则，求出各 元素原子氧化数升降值的最小公倍数元

6、素原子氧化数升降值的最小公倍数10HClO3+3P4+H2O 10HCl+12H3PO4+50-1+5(-6)10=(-60)(+5)43=(+60)(4)(4)用观察法配平氧化数未改变的元用观察法配平氧化数未改变的元 素原子数目素原子数目 10HClO10HClO3 3+3P+3P + +1818H H2 2O 1O 10HCl+12HHCl+12H3 3POPO4 4(2)(2)找出元素原子氧化数降低值与元素找出元素原子氧化数降低值与元素 原子氧化数升高值原子氧化数升高值(1)(1)写出未配平的反应方程式写出未配平的反应方程式PbOPbO2 2+MnBr+MnBr2 2+HNO+HNO3

7、3 Pb(NOPb(NO3 3) )2 2+Br+Br2 2+HMnO+HMnO4 4+H+H2 2O O (+2)-(+4)=(-2)PbPbO O2 2+ +MnMnBrBr2 2+HNO+HNO3 3PbPb(NO(NO3 3) )2 2+ +BrBr2 2+H+HMnMnO O4 4+H+H2 2O O+2+4+2+7-100-(-1)=(+1)(+7)-(+2)=(+5)(3) 根据第一条规则，求出各根据第一条规则，求出各 元素原子氧化数升降值的最小公倍数元素原子氧化数升降值的最小公倍数(4)(4)用观察法配平氧化数未变的元素原子数目用观察法配平氧化数未变的元素原子数目7PbO2+2

8、MnBr2+14HNO3 7Pb(NO3)2+2Br2+2HMnO4+6H2O (-2)7=14-10+2+7+2PbPbO O2 2+ +MnMnBrBr2 2+HNO+HNO3 3 PbPb(NO(NO3 3) )2 2+ +BrBr2 2+H+HMnMnO O4 4+H+H2 2O O+4(+1)2=(+2)(+5)(+5)+(+2)2=14简单、快捷简单、快捷适用于适用于水溶液水溶液非水体系非水体系氧化还原反应氧化还原反应氧化数法氧化数法* *配平原则配平原则： 电荷守恒电荷守恒：氧化剂得电子数等于还原剂失电子数。 质量守恒质量守恒：反应前后各元素原子总数相等。(二)离子电子法 配平步

9、骤： 用离子式写出主要反应物和产物(气体、纯液体、固体和弱电解质则写分子式)。 分别写出氧化剂被还原和还原剂被氧化的半反应。 分别配平两个半反应方程式，等号两边的各种元素的原子总数各自相等且电荷数相等。例1：配平反应方程式)aq(SOK)aq(MnSO )aq(SOK)aq(KMnO424酸性溶液中324+ 确定两半反应方程式得、失电子数目的最小公倍数。将两个半反应方程式中各项分别乘以相应的系数，使得、失电子数目相同。然后，将两者合并，就得到了配平的氧化还原反应的离子方程式。有时根据需要可将其改为分子方程式。+)42+=+10e10H5SO O5H5SO223+=+O8H2Mn10e16H2M

10、nO224+=+O4HMn5e8HMnO224+=+2e2HSOOHSO242232+5得O3HSOK6MnSO22424+=O3H5SO2Mn6H5SO2MnO2242234+=+MnSOSOMnO 2242343H SOSO5K2KMnO4324+2例2：配平(aq)NaClO NaCl(aq)NaOH(aq)(g)Cl32+5+得：O3HNaClO5NaCl6NaOH3Cl232+=+O3HClO5Cl6OH3Cl232+=+O6HClO210Cl12OH6Cl232+=+=+10eO6H2ClO12OHCl232=+2Cl2eCl2解：化简得：)g( NO)aq(SOH)aq(AsOH

11、)aq(HNO) s (SAs 4243332+ 28+3得例3：配平方程式28NOSO9HAsO6H O4H 28HNOS3As42432332+=+28NO9SOAsO6H 10HO4HS3As 28NO 24432323+=+=+28e34H3SOAsO2HO20HSAs 2443232即：+=+28e40H3SOAsO2H O20H6HSAs2443232O2HNO3e4HNO23+=+ NOSOAsOHNOSAs 2443332+：解解：O8H6KBrCrO2K242+=O8H6Br2CrO224+=3+2得：KBrCrOKKOH42+(l)Br(s)Cr(OH)23+BrCrO24

12、+(l)Br2(s)Cr(OH)3+2Br2e =+(l)Br23eO4H3OHCrO8OH224+=+(s)Cr(OH)33eO4HCrO5OH即： 224+=+(s)Cr(OH)310OH+(s)Cr(OH)32(l)Br23+10KOH+(s)Cr(OH)32(l)Br23+例4：配平方程式酸性介质： 多n个O+2n个H+，另一边 +n个H2O碱性介质： 多n个O+n个H2O，另一边 +2n个OH-小结：(1) H2O2 + Cr2(SO4)3 + KOH K2CrO4 + K2SO4 + H2O 3H2O2 + Cr2(SO4)3 + 10KOH 2K2CrO4 + 3K2SO4 +

13、8H2O 32H2O2+Cr2(SO4)3+KOH K2CrO4+K2SO4+H2O2(+6)-+3)=+6+3+3+6+62(-2)-(-1)=-2-1-2-2-2氧化还原反应式配平课堂练习氧化还原反应式配平课堂练习氧化还原反应式配平课堂练习(2) HClO3 HClO4 + O2 + Cl2 + H2O 氧化数降低数氧化数降低数 = = 氧化数升高数氧化数升高数 (5 2)d = 2b + (2 2)c 即即 10d = 2b + 4cCl原子原子: : a = b + 2dH 原子原子: : 2e = a - baHClO3 bHClO4+ cO2+ dCl2 + eH2O+7+7(+7

14、)-(+5)=+20-(+5)=-5+5+50-(-2)=+2-20 00 0氧化还原反应式配平课堂练习(2) aHClO3 bHClO4+ cO2+ dCl2+ eH2O 解得解得: : a b c d e 3 1 2 1 1 5 3 1 1 1 7 1 4 3 3氧化数降低数氧化数降低数= =氧化数升高数氧化数升高数 10d = 2b + 4c由由ClCl定定: a = b + 2d: a = b + 2d由由 H H定定: 2e = a - b: 2e = a - b3HClO3 HClO4 + 2O2 + Cl2 + H2O5HClO3 3HClO4 + O2 + Cl2 + H2O7

15、HClO3 HClO4 + 4O2 + 3Cl2 + 3H2O氧化还原反应式配平课堂练习(1) Cr2O72-+Fe2+H+ Cr3+Fe3+H2OCr2O72- + H+ Cr3+ + H2O Fe2+ Fe3+Cr2O72-+14H+6e- 2Cr3+7H2O Fe2+ - e- Fe3+ +)16Cr2O72- + 14H+ + 6Fe2+ 2Cr3+ + 7H2O + 6Fe3+氧化还原反应式配平课堂练习(2) K2MnO4+H2O KMnO4+MnO2+KOH MnO42- MnO4-MnO42- +H2O MnO4- + MnO2+ OH-MnO42- + H2O MnO2+ OH

16、- - MnO42- + 2H2O + 2e- MnO2 + 4OH- -MnO42- - e- MnO4-12+)MnO42- + 2H2O + 2MnO42- MnO2 + 4OH- + 2MnO4-整理整理 3MnO42- +2H2O 2MnO4- +MnO2+4OH- - 7.2 原电池 7.2.1 原电池的构造原电池的构造 7.2.2 原电池的表示方法原电池的表示方法 7.2.3 原原电池电动势的测定电池电动势的测定 7.2.4 原原电池的最大功与电池的最大功与Gibbs函数函数1.1.原电池的组成原电池的组成 Cu 极极正极正极 Zn 极极负极负极Zn + Cu2+ Zn2+ +

17、Cue- -化学能转变为电能化学能转变为电能1.原电池的组成(动画演示)负极写在左边负极写在左边正极写在右边正极写在右边“| |” ” 表示相与相之间的界面表示相与相之间的界面浓度浓度用用“|”表示盐桥表示盐桥浓度浓度2.原电池的表示方法 电极电极 电极反应电极反应 正极正极( (Cu极极) Cu2+ + 2e- Cu Cu 氧化反应氧化反应(电子流入的电极电子流入的电极) 负极负极( (Zn极极) Zn - 2e- Zn2+ 还原还原反应反应(电子流出的电极电子流出的电极) 电池反应电池反应 Cu2+ + Zn Cu + Zn2+ e-原电池原电池: 使氧化使氧化、还原反应产生电流的装置还原

18、反应产生电流的装置半电池半电池 半电池半电池 原电池原电池氧化还原电对：氧化还原电对：由同一种元素的氧化型物质和还原型物质构成由同一种元素的氧化型物质和还原型物质构成Zn2+(氧化型物质氧化型物质)Zn (还原型物质还原型物质)Zn2+/Zn氧化还原电对氧化还原电对Cu2+(氧化型物质氧化型物质)Cu (还原型物质还原型物质)Cu2+/Cu氧化还原电对氧化还原电对氧化还原电对：氧化还原电对：由同一种元素的氧化型物质和还原型物质构成由同一种元素的氧化型物质和还原型物质构成氧化还原电对表示方法氧化还原电对表示方法氧化型物质氧化型物质/还原型物质还原型物质氧化型物质，还原型物质氧化型物质，还原型物质

19、如如 Cu2+/Cu、Zn2+/Zn、H+/H2、Sn4+/Sn2+ 如如 Cu2+,Cu、Zn2+,Zn、H+,H2、Sn4+,Sn2+ (-)Zn| Zn(-)Zn| Zn2+2+( (c c1 1) ) CuCu2-2-( (c c2 2)|Cu(+)|Cu(+) 若组成电极物质中无金属时，若组成电极物质中无金属时，应应插入插入惰性电极惰性电极。惰性电极：惰性电极： 如如Pt Pt ，石墨石墨 能导电而不参入电极反应的电极能导电而不参入电极反应的电极Fe3+(c1)，Fe2+(c2) | Pt (+) (-) Pt, Cl2(p) | Cl- - (c) 2.2.原电池的表示方法原电池的

20、表示方法(-)Zn| Zn(-)Zn| Zn2+2+( (c c1 1) ) CuCu2-2-( (c c2 2)|Cu(+)|Cu(+) 组成电极中的气体物质应在导组成电极中的气体物质应在导体这一边，后面应注明压力。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)2.2.原电池的表示方法原电池的表示方法(-)Zn| Zn(-)Zn| Zn2+2+( (c c1 1) ) CuCu2-2-( (c c2 2)|Cu(+)|Cu(+)Sn4+(c

21、1)，Sn2+(c2) | Pt (+) 电极中含有不同氧化态同种离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，子时，高氧化态离子靠近盐桥， 低氧化态离子靠近电极，中间低氧化态离子靠近电极，中间 用用“，”分开。分开。2.2.原电池的表示方法原电池的表示方法(-)Zn| Zn(-)Zn| Zn2+2+( (c c1 1) ) CuCu2-2-( (c c2 2)|Cu(+)|Cu(+)Cr2O72-(c1), H+(c2), Cr3+(c3) | Pt (+) (-) Pt，O2(p) | H2O，OH- (c1) 参入电极反应其它的物质也应参入电极反应其它的物质也应写入电池符号中

22、写入电池符号中 2.2.原电池的表示方法原电池的表示方法Cr2O72-+6Cl-+14H+ 2Cr3+3Cl2+7H2O 电极反应电极反应Cr2O72-+14H+ 6e- 2Cr3+7H2O 还原还原 2Cl- - 2e- Cl2 氧化氧化原电池符号原电池符号Cr2O72-(c1), H+(c2), Cr3+(c3) Pt(+) (-)Pt, Cl2(p) Cl-(c)原电池的表示方法课堂练习原电池的表示方法课堂练习原电池的表示方法课堂练习2H2 + O2 2H2O 电极反应电极反应O2 + 4H+ + 4e- 2H2O 还原还原 H2 - 2e- 2H+ 氧化氧化原电池符号原电池符号(-)

23、Pt, H2(p1) | H+(c1) | H+(c1), H2O | O2(p2), Pt(+)( Cu )L(1.0molCu )L(1.0mol Zn Zn )( 1212+ 书写原电池符号的规则： 负极“-”在左边，正极“+”在右边，盐桥用“”表示。原电池符号(电池图示)： 纯液体、固体和气体写在惰性电极一边用“,”分开。 半电池中两相界面用“ ”分开，同相不同物种用“,”分开，溶液、气体要注明cB，pB 。113212L2.0mol2ClL0.1mol2Fe 101325PaClL1.0mol2Fe + 例：将下列反应设计成原电池并以原电池符号表示。)(Pt ， 101325PaCl

24、 L2.0molCl L0.1molFe , L1.0molFe Pt )( 211312+解：)(aq2Cl 2e)g(Cl 极 正2+)(aqFe e)(aqFe 极 负 32+ 例：写出下列原电池的电池反应)(Pt (c)Fe , L2.0molFe L0.1molSn , L1.0molSn Pt )( 2131412+)( Ag L2.0molAg L0.1molCl , AgCl Ag )( 11-+3 原电池电动势的测定 E 电动势，可以由数字电压表或电位差计来测定。)( Cu )L(1.0molCu )L(1.0molZn Zn )( +1212锌原电池标准电动势，例如，铜 E

25、MF。V10. 1=EMF 4 原电池的最大功与Gibbs函数EMF 电动势（V）F 法拉第常数 96485（Cmol-1）Z 电池反应中转移的电子的物质的量MFmrmaxmrZFEGWG=MFmaxZFEW=电功(J)=电量(C)电势差(V)电池反应：标准状态：MFmrZFEG=7.3 电极电势 7.3.1 电极电势的产生电极电势的产生 7.3.2 标准电极电势的测定标准电极电势的测定 7.3.3 Nernst方程式方程式 把金属把金属M M与其盐与其盐M M+ +溶液接触面之间的电溶液接触面之间的电势差，称为该金属的势差，称为该金属的平衡电极电势，即金平衡电极电势，即金属离子与金属单质构属

26、离子与金属单质构成的氧化还原电对成的氧化还原电对( (M+ +/ /M) )的电极电势的电极电势, ,记为记为E E( (M+ +/ /M) )一电极电势的产生电极电势的绝对值现还无法测知电极电势的绝对值现还无法测知但可用比较方法确定它的但可用比较方法确定它的相对值相对值选用选用标准氢电极标准氢电极作为比较标准作为比较标准规定它的电极电势值为规定它的电极电势值为零零E (H+/H2)= 0 V 二 电极电势的测定0/2=+HHH2(100kpa) H2Pt H+(1molL-1)E ( (H+/H2) )= 0 V 0 V1. 标准氢电极( (动画演示动画演示) )0/2=+HH电极符号电极符

27、号(-) Pt，H2(100kPa) H+(1molL-1)H+(1molL-1) H2(100kPa)，Pt (+)电极反应电极反应 2H+ + 2e- H2标准氢电极的电极电势标准氢电极的电极电势 ( (H+/H2) )= 0 V 0 VE2. 甘汞电极(SCE) KCl (L2.8mol)Cl(1饱和溶液饱和甘汞电极：=c1=Lmol0 . 1)Cl( 标准甘汞电极： cE(Hg2Cl2/Hg) = 0.2415V+)aq(Cl 22Hg(l) 2e(s)ClHg :电极反应22：V268. 0/Hg)Cl(Hg22=E)L2.8mol(Cl (s)ClHg (l) Hg，Pt122表示

28、方法：0/22=HgClHg2. 电极电势的测定2. 2. 电极电势的测定电极电势的测定设计原电池设计原电池( ) Pt, H2(100kPa) | H+(1mol L-1) | Cu2+(1 mol L-1) | Cu (+)例例1. 1. E = E(+) - E(-) = E E(Cu2+/Cu) - E E (H+/H2) E E(Cu2+/Cu) = E E - E E (H+/H2) = 0.340 V- 0 V= +0.340 V测得原电池电动势：测得原电池电动势：E E = 0.340 V2. 2. 电极电势的测定电极电势的测定设计原电池设计原电池( ) Zn | Zn2+(1

29、mol L-1) | H+(1mol L-1) | H2(100kPa), Pt (+) 例例2. 2. 测得原电池电动势：测得原电池电动势：E = 0.7626 VE = E(+) - E(-) = E (H+/H2) - E E(Zn2+/Zn) E E(Zn2+/Zn) = E (H+/H2) - E = 0V- 0.7626 V= -0.7626 V物质皆为物质皆为纯净物纯净物有关物质的浓度为有关物质的浓度为1mol1molL L-1-1涉及到的气体分压为涉及到的气体分压为100kPa100kPa 标准电极电势电对电极反应E /VLi+/LiLi+ + e- Li-3.040K+/KK

30、+ + 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-1.229F2/HF(aq)F2+2H+ + 2e- 2HF(aq)3.053XeF/Xe(g)XeF + e- Xe(g) + F-3.4该表中为该表中为还原电势还原电势即即该电对组成的电极与标准氢电极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，组成原电池，待测电对为正极，发生还原反应发生还原反应, , E E (M

31、(M+ +/M)/M)为正值为正值如如 Cu2+/Cu电对电极反应E /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-1.229F2/HF(aq)F2+2H+ +2e- 2HF(aq)3.053XeF/Xe(g)XeF + e- Xe(g) + F-3.4如如 Zn2+/Zn电对电极反应E /VLi+/LiLi+ +

32、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-1.229F2/HF(aq)F2+2H+ +2e- 2HF(aq)3.053XeF/Xe(g)XeF + e- Xe(g) + F-3.4E (XeF/Xe)最大最大XeFXeF的的氧化性最强氧化性最强XeXe的的还原性最弱还原性最弱E (Li+/Li)最小最小LiLi的还原性最强的还原性最强LiL

33、i+ +的氧化性最弱的氧化性最弱 采用还原电势；3.标准电极电势表 E 小的电对对应的还原型物质还原性强；E 大的电对对应的氧化型物质氧化性强。 E 无加和性 一些电对的 E 与介质的酸碱性有关酸性介质： ；碱性介质：EAEB V36. 1 (aq)Cl e(g)Cl21 2=+E V36. 1 (aq)2Cl 2e)g(Cl2=+Emr与电极电势的关系4.Gm(1)r2 ) s (Cu 2e)aq(Cu )( G+m(2)r2 )g( H 2e )aq(2H )(G+ e + Z还原型氧化型电极反应： )()(mr电对电对ZFEG= )()( mr电对电对电极反应：ZFEG )()(mr电对

34、电对ZFEG=)H/(H /Cu)(Cu22MFEEE=+/Cu)(Cu2E=+ MFmr因为ZFEG= /Cu)(Cu m(1)r2mr所以GZFEG=+/Cu)(Cuaq) ,(Cu 22mf即ZFEG=+= )()( mr电对电对电极反应：ZFEG1mol147.062kJ=1mol147062J=2V7621. 0)/ZnZn( +=例：已知 E。2mf aq)，(Zn +求：G2 Zn(s) e2)aq( Zn+解：2mfmraq)，(Zn+=GG2mr/Zn)(Zn+=ZFEG22mf/Zn)(Znaq)，(Zn+=ZFEG12mf0.7621V)(molC964852aq)，(Z

35、n+= G氧化型氧化型还原型还原型一侧一侧各物种各物种相对浓相对浓度幂的度幂的乘积乘积电对在某电对在某一浓度的一浓度的电极电势电极电势电对的电对的标准电标准电极电势极电势摩尔气摩尔气体常数体常数热力学热力学温度温度电极反电极反应中转应中转移的电移的电子数子数法拉第法拉第常数常数氧化型氧化型 + + z ze- 还原型还原型E = E + z zF氧化型氧化型还原型还原型RT三能斯特方程Nerns方程方程 氧化型氧化型 + z ze- 还原型还原型E = E + z zF氧化型氧化型 还原型还原型RT符号E、氧化型、还原型R浓度分压单位数值VmolL-1PaJ K-1 mol-18.314E 2

36、.2.氧化型物质氧化型物质, ,还原型物质的还原型物质的浓度浓度、分压分压 3.3.酸度酸度对某些电对有影响对某些电对有影响1.1.组成电对的物质的本性，决定组成电对的物质的本性，决定E 值值 金属越活泼金属越活泼, ,E 代数值越小代数值越小, , E 越小越小Nerns方程方程 氧化型氧化型 + z ze- 还原型还原型E = E + z zF氧化型氧化型 还原型还原型RT当当 R = 8.314 J K-1 mol-1 F = 96485 J V-1 T= 298.15 KNerns方程方程 氧化型氧化型 + z ze- 还原型还原型E = E + z zF氧化型氧化型 还原型还原型RT

37、z z 还原型还原型E = E + lg0.0592 氧化型氧化型氧化型氧化型 + z ze- 还原型还原型z z 还原型还原型E = E + lg0.0592 氧化型氧化型气体物质用分压气体物质用分压(Pa)(Pa)表示表示并除以并除以 p p (10(105 5 Pa)Pa)溶液中的物质用浓度溶液中的物质用浓度(mol(mol L L-1-1) )表示表示并除以并除以c c (1mol(1mol L L-1-1) )注意例例1 1 Cl2(g) + 2e- 2Cl- - 0.0592 p(Cl2)/p E(Cl2/Cl-)=E (Cl2/Cl-) + lg2 c(Cl-)/c 22. 2.

38、 纯固体或纯液体物质不写入纯固体或纯液体物质不写入注意氧化型氧化型 + z ze- 还原型还原型z z 还原型还原型E = E + lg0.0592 氧化型氧化型例例2 2 Zn2+ + 2e- Zn例例3 3 Br2(l) + 2e- 2Br-E(Zn2+/Zn)=E (Zn2+/Zn) + lg c(Zn2+)/c 20.05920.0592 12 c(Br )/c 2-E(Br2/Br- -) =E (Br2/Br- -) + lgz z 还原型还原型E = + lg0.0592 氧化型氧化型3.3.电极反应中电对以外物质也应电极反应中电对以外物质也应写入，但溶剂（如写入，但溶剂（如H

39、H2 2O O）不写入不写入注意氧化型氧化型 + z ze- 还原型还原型z z 还原型还原型E = E + lg0.0592 氧化型氧化型例例4 4 Cr2O72- + 6e- +14 H+ 2Cr3+ + 7H2OE(Cr2O72-/Cr3+) =E (Cr2O72-/Cr3+)+ lg6 c(Cr3+)/c 20.0592 c(Cr2O72-)/c c(H+)/c 141.浓度z z 还原型还原型E = + lg0.0592 氧化型氧化型+1.86+1.921.00.13+2.04+1.920.011.02+1.92E(Co3+/Co2+)/V+1.92E (Co3+/Co2+)/V1.

40、0c(Co2+)/molL-1还原型1.0c(Co3+)/molL-1氧化型11.1.浓度浓度计算结果计算结果* *氧化型氧化型 + z ze- 还原型还原型z z 还原型还原型E = E + lg0.0592 氧化型氧化型= +1.62V= +1.51V + lg 0.0592V （1.0 mol L-1) ( 10.0 mol L-1 )85 1.0 mol L-1 c(MnO4-)=c(Mn2+)=1.0 mol L-1,c(H+)=10.0 mol L-1 计算：计算：E(MnO4-/Mn2+ )例例2 2：已知：已知: :E E (MnO4- -/Mn2+ ) = +1.51V 解解

41、:电极反应电极反应 MnO4-+8H+ + 5e- Mn2+ + 4H2OZ E(MnO4-/Mn2+ )c(Mn2+)/c= (MnO4-/Mn2+ ) + lgE E 0.0592 c(MnO4-)/c c(H+)/c 8c c(H(H+ +) )越大，越大，E E 值越大，值越大，即含氧酸盐在酸性介质中其氧化性越强即含氧酸盐在酸性介质中其氧化性越强 2.酸度= +1.62V计算：计算：E(MnO4-/Mn2+ )例例2 2：已知：已知: :E E (MnO4- -/Mn2+ ) = +1.51V c c(H(H+ +) )越大，越大，E E 值越大，值越大，即含氧酸盐在酸性介质中其氧化性

42、越强即含氧酸盐在酸性介质中其氧化性越强 计算结果c(MnO4-)/ molL-1 1.01.0c(Mn2+)/ molL-1 1.01.0c(H+)/ molL-1 1.010.0E (MnO4-/Mn2+ )V+1.51+1.51E(MnO4-/Mn2+ )/V+1.51+1.62+0.22V+0.7991VE(Ag+/Ag)E (Ag+/Ag)由于由于c(Cl-) = 1.01.0 mol L-1 即即 E(Ag+/Ag) = E (AgCl/Ag)电极反应电极反应: Ag+ + Cl- + e- AgCl + Ag3.生成难溶电解质3.3.生成难溶电解质生成难溶电解质KspE E +0.

43、7991V (Ag+/Ag)-0.15V+0.073V+0.22V (AgX/Ag)8.5210-175.3510-131.7710-10AgIAgBrAgClE E 同理计算，结果如下同理计算，结果如下sp, (AgX/Ag)KE E 例例3 3：在：在含有含有H+/H2电对体系中电对体系中, ,加入加入NaOAcNaOAc溶液溶液, , 使溶液中使溶液中c c(HOAc(HOAc)=)=c c(OAc(OAc- -)=1.0 mol)=1.0 mol L L-1-1， p p(H(H2 2)=1.0)=1.010105 Pa，计算计算:E (H H+ +/H/H2 2)。 解解: c(H+

44、)= = 1.81010 -5 (HOAc)c(HOAc)/cc(OAc-)/cKa2H+ + 2 2e- H2 E (H H+ +/H/H2 2)=0V = -0.15V2 2 1 1.0.010105 / 1.01.010105 0.0592V 1.81010 52 =0 V + lgz z p(H2)/p (H2)E(H H+ +/H/H2 2) =E (H H+ +/H/H2 2) + lg0.0592 c(H+)/c 2由于弱酸由于弱酸( (HOAcHOAc) )的生成，使的生成，使c(H+)减小，减小，E(H H+ +/H/H2 2)值减小，值减小， H+的的氧化能力降低。氧化能力

45、降低。E(H H+ +/H/H2 2)4.生成弱电解质 7.4 电极电势的应用7.4.1 判断氧化剂、还原剂的判断氧化剂、还原剂的 相对强弱相对强弱7.4.3 判断氧化还原反应进行的方向判断氧化还原反应进行的方向7.4.4 确定氧化还原反应进行的限度确定氧化还原反应进行的限度7.4.5 元素电势图元素电势图7.4.2 计算原电池的电动势计算原电池的电动势7.4.1 判断氧化剂、还原剂的相对强弱E 小的电对对应的还原型物质还原性强；E 大的电对对应的氧化型物质氧化性强。如果电对处于非标准态, 要考虑浓度及PH等的影响. 必须利用能斯特方程计算出各电对的电极电势, 然后进行比较.7.4.2 计算原

46、电池的电动势计算原电池的电动势将两个电极组成原电池时将两个电极组成原电池时, 电极电电极电势较大的电极是原电池的正极势较大的电极是原电池的正极, 电电极电势较小的是原电池的负极。极电势较小的是原电池的负极。原电池的电动势等于正极的电极原电池的电动势等于正极的电极电势减去负极电极电势。电势减去负极电极电势。参见书上参见书上138页例题。页例题。7.4.3 判断氧化还原反应进行的方向反应自发进行的条件为rGm0因为 rGm = ZFEMF 即： EMF 0 反应正向自发进行；反应正向自发进行； EMF 0 反应逆向自发进行。反应逆向自发进行。 对于非标准态下的反应：lgV05920 MFMFJZ.

47、EE=反应正向进行； 0 0.2VMFMFEE反应逆向进行。 0 0.2V- MFMFEE判断用 0.2V V2 . 0MFMFEE例：判断在酸性溶液中H2O2与Fe2+混合时，能否发生氧化还原反应？若能反应，写出反应方程式。0.2V V994. 0 0.769V1.763V=Fe OH222+发生的反应：与解：)aq(OH 2e)aq(2H)g(O222+V6945. 0=E) l (O2H 2e)aq(2H)aq(OH222+V763. 1=E)aq(Fe e)aq(Fe23+=E 0.769V +) s (Fe 2e)aq(Fe2+ 0.4089V =E ) l (O2H)aq(Fe2)

48、aq(2H )aq(Fe2)aq(OH23222+)Fe/Fe( )OH/OH(23222MF=+EEE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0 0.131V1.360V1.2293V=所以，该反应在标准态下不能向右进行。O(1)2H)g(Cl(aq)MnCl 4HCl(aq) s (MnO 2222+ ) l (O2H)aq(Mn 2e)aq(4H) s (MnO) 1 ( 222+解：V2293. 1=EV360. 1(aq)Cl 2 2e (g)Cl2=+E)Cl/(Cl )Mn/(MnO 22

49、2MF=+EEEV30. 1 121lg2V 0592. 0 1.36V 2=+=1.36V 12lg2V 0592. 0 1.2293V 4=+=)/MnMnO(22+E方法一：L12mol)Cl()H( HCl ) 2(1=+cc中，浓/ )Cl(/ )Cl(lg2V 0592. 0)/ClCl()/ClCl(2222+=ccppEE/ )Mn(/ )H(lg2V 0592. 0)/MnMnO( 2422+=+ccccE ) l (O2H)aq( Mn 2e)aq(4H) s (MnO222+0 0.06V =12121lg2V0592. 00.131V 24=)aq(2Cl)aq(4H)

50、 s (MnO2+方法二：) l (O2H)g(Cl)aq(Mn 222+/ )Cl(/ )H(/ )Mn (/ )Cl(lg2V0592. 0 2422MFMF=+ccccccppEE0 0.06V 1.30V1.36V=)/ClCl()/MnMnO(222MF=+EEE7.4.4 确定氧化还原反应进行的限度, 时K15.298T =或lg2.303mrKRTG=MFmrZFEG=lg2.303MF因为KRTZFE=lg3032MFKZFRT.E=V0257. 0lnMFZEK=V0592. 0lgMFZEK= 2.107V=)V955 . 0(512V. 1=4224)aq(6H)aq(O