氧化还原反应 (2)精选课件.ppt

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1、关于氧化还原反应(2)第一页，本课件共有115页第一节第一节氧化还原反应方程式的配平氧化还原反应方程式的配平n1-1氧化数（氧化值）氧化数（氧化值）元素的氧化数是指元素原子在其化合态中的元素的氧化数是指元素原子在其化合态中的形式电荷数。形式电荷数。如氯在下列化合态中的氧化数为：如氯在下列化合态中的氧化数为：ClCl-ClOClO-ClOClO2 2-ClOClO3 3-ClOClO4 4-氯的氧化数氯的氧化数-1-1+1+1+3+3+5+5+7+7第二页，本课件共有115页为了便于确定元素原子的氧化数，现列出如为了便于确定元素原子的氧化数，现列出如下一些规则：下一些规则：(1)在单质中，元素原

2、子的氧化数为零。在单质中，元素原子的氧化数为零。(2)H的氧化数一般为的氧化数一般为+1，只有在活泼金属的氢化物（如：，只有在活泼金属的氢化物（如：NaH、CaH2）中，）中，H的氧化数为的氧化数为1。(3)O的氧化数一般为的氧化数一般为2,但在但在H2O2和过氧化物中，和过氧化物中，O的氧化数为的氧化数为1；在；在O2F2,OF2中，中，O的氧化数分别为的氧化数分别为+1、+2。第三页，本课件共有115页（5）在离子化合物中，简单阳离子、简单阴离子所）在离子化合物中，简单阳离子、简单阴离子所带的电荷数即该元素原子的氧化数。例如：在带的电荷数即该元素原子的氧化数。例如：在NaCl中中Na的氧化

3、数为的氧化数为+1，Cl的氧化数为的氧化数为1。（6）对共价化合物来说，共用电子对偏向吸引电子）对共价化合物来说，共用电子对偏向吸引电子能力较大的原子，如：在能力较大的原子，如：在HCl中中,Cl原子的形式电荷原子的形式电荷为为-1，H原子的形式电荷为原子的形式电荷为+1。(4)在中性分子中，各元素原子的氧化数的代数和在中性分子中，各元素原子的氧化数的代数和为零，在复杂离子中，各元素原子的氧化数的代为零，在复杂离子中，各元素原子的氧化数的代数和等于离子的总电荷数。数和等于离子的总电荷数。第四页，本课件共有115页 H2O中中H的氧化数为的氧化数为+1,O的氧化数为的氧化数为2。H2O2中中H的

4、氧化数为的氧化数为+1,O的氧化数为的氧化数为1。H2中中H的氧化数为的氧化数为0。HCl中中Cl的氧化数为的氧化数为1。KCl中中K的氧化数为的氧化数为+1。KMnO4中中Mn的氧化数为的氧化数为+7。Fe3O4中中Fe的氧化数为的氧化数为+8/3，等等；，等等；NH4+中中N的氧化数为的氧化数为3。ClO3-中中Cl的氧化数为的氧化数为+5。SO42-中中S的氧化数为的氧化数为+6。例如例如:第五页，本课件共有115页1-2氧化数法配平氧化还原反应方程式氧化数法配平氧化还原反应方程式 1.配平原则：配平原则：(1)(1)元素原子氧化数升高的总数等于元素原子的氧化元素原子氧化数升高的总数等于

5、元素原子的氧化数降低的总数。数降低的总数。(2)(2)反应前后各元素的原子总数相等。反应前后各元素的原子总数相等。2.配平步骤：配平步骤：（1）写出未配平的反应方程式）写出未配平的反应方程式,标出被氧化和被还标出被氧化和被还原元素原子反应前后的氧化数；原元素原子反应前后的氧化数；第六页，本课件共有115页n例如例如：S+HNO3SO2+NO+H2O+5 +2+40(2)确定被氧化元素原子氧化数的升高值和被还原元确定被氧化元素原子氧化数的升高值和被还原元素原子氧化数的降低值；素原子氧化数的降低值；+4+20+5(+4)(-3)SO2+NO+H2OS+HNO3第七页，本课件共有115页n(3)上述

6、元素原子氧化数的变化值乘以相应的上述元素原子氧化数的变化值乘以相应的系数系数,使其符合第一条原则。使其符合第一条原则。34+4+20+5SO2+NO+H2OS+HNO3(+4)(-3)第八页，本课件共有115页n(4)用观察法配平氧化数未改变的元素原用观察法配平氧化数未改变的元素原子数目。则得子数目。则得3SO2+4NO+2H2O=3S+4HNO3第九页，本课件共有115页MnMn+7+2 250-1ClCl2()12 2 52281652例：例：KMnO4+HClMnCl2+Cl2+H2O+KCl第十页，本课件共有115页P405+54310Cl-1+56+18H2O3101210反应方程式

7、中反应方程式中如何添加如何添加H+、OH-、H2O？练习：练习：P4+HClO3HCl+H3PO4第十一页，本课件共有115页不同介质条件下配平氧原子数的经验规则不同介质条件下配平氧原子数的经验规则 介介 质质 条条 件件反应方程式箭号左、右边添加物反应方程式箭号左、右边添加物反应物中多一个氧反应物中多一个氧反应物中少一个氧反应物中少一个氧酸酸 性性碱碱 性性中中 性性2H2H+H H2 2O OH H2 2O OH H2 2O O2OH2OH-H H2 2O OH H2 2O O2OH2OH-2OH2OH-2H2H+2H2H+H H2 2O O结合结合1个个O提供提供1个个O第十二页，本课件

8、共有115页练习：练习：MnO4-+SO32-+OH-SO42-+MnO42-MnO4-+SO32-SO42-+MnO22 5 6 5 2 +3H2O2 1 2 1 2 +1H2O2 3 +H2O 3 2 +2OH-MnO4-+SO32-+H+SO42-+Mn2+第十三页，本课件共有115页1-3离子离子-电子法配平氧化还原反应方程式电子法配平氧化还原反应方程式 1.配平原则：配平原则：(1)(1)反应过程中氧化剂得到电子的总数必须等于还反应过程中氧化剂得到电子的总数必须等于还原剂失去电子的总数。原剂失去电子的总数。(2)(2)反应前后各元素的原子总数相等。反应前后各元素的原子总数相等。2.配

9、平步骤：配平步骤：例如：例如：MnO4-+SO32-+H+Mn2+SO42-+H2O(1)写出未配平的离子方程式。写出未配平的离子方程式。第十四页，本课件共有115页(2)将反应分解为二个半反应方程式，并使每一个将反应分解为二个半反应方程式，并使每一个半反应式两边相同元素的原子数目相等。半反应式两边相同元素的原子数目相等。MnO4-Mn2+式中，左边多式中，左边多4个个O原子，若加原子，若加8个个H+,则在右边要加则在右边要加4个个H2O分子：分子：MnO4-+8H+Mn2+4H2O 在在SO32-SO42-式中，左边少式中，左边少1个个O原子，若加原子，若加1个个H2O分子，则在右边要加分子

10、，则在右边要加2个个H+：SO32-+H2O SO42-+2H+MnO4-+SO32-+H+Mn2+SO42-+H2O第十五页，本课件共有115页(3)用加、减电子数的方法是两边电荷数相等：用加、减电子数的方法是两边电荷数相等：MnO4-+8H+5e-Mn2+4H2O SO32-+H2O-2e-SO42-+2H+MnO4-+SO32-+H+Mn2+SO42-+H2O(4)根据根据第一条原则第一条原则，用适当系数乘以两个半反应式，用适当系数乘以两个半反应式，然后将两个半反应方程式相加、整理，即得配平的离然后将两个半反应方程式相加、整理，即得配平的离子反应方程式。子反应方程式。反应过程中氧化剂得到

11、电子的总数必须等反应过程中氧化剂得到电子的总数必须等于还原剂失去电子的总数于还原剂失去电子的总数第十六页，本课件共有115页经整理可得：经整理可得：2MnO4-+5SO32-+6H+=2Mn2+5 SO42-+3H2O在配平半反应方程式时，如果反应物和生成物内所含的氧在配平半反应方程式时，如果反应物和生成物内所含的氧原子数目不等，可以根据介质的酸碱性，分别在半反应式原子数目不等，可以根据介质的酸碱性，分别在半反应式中加中加H+、OH-或或H2O使反应式两边的氧原子数目相等。使反应式两边的氧原子数目相等。MnO4-+8H+5e-Mn2+4H2O SO32-+H2O-2e-SO42-+2H+*2*

12、2*5*52MnO4-+16H+5 SO32-+5H2O 2Mn2+8H2O+5 SO42-+10H+第十七页，本课件共有115页练习：练习：ClO-+Cr(OH)4-Cl-+CrO42-第十八页，本课件共有115页ClO-+2e+H2O Cl-+2OH-*3Cr(OH)4-3e+4 OH-CrO42-+4H2O*23ClO-+2Cr(OH)4-+2OH-2CrO42-+3 Cl-+5H2O ClO-+Cr(OH)4-Cl-+CrO42-第十九页，本课件共有115页本节重点：本节重点：原电池的符号及工作原理原电池的符号及工作原理标准电极电势的意义标准电极电势的意义影响电极电势的因素影响电极电势

13、的因素有关有关Nernstequation的计算的计算第三节第三节原电池和电极电势原电池和电极电势（primarycellandelectrodepotential）第二十页，本课件共有115页3-1 原电池（原电池（primary cell）“电电”字始于字始于礼记礼记月令月令：“雷乃发声，雷乃发声，始电始电”。与电对应的西文。与电对应的西文“electric”，原义琥，原义琥珀，是因为古人首先发现琥珀经摩擦可吸引珀，是因为古人首先发现琥珀经摩擦可吸引物体得名。物体得名。第二十一页，本课件共有115页回顾历史：回顾历史：1786年，意大利生理学家伽伐尼（年，意大利生理学家伽伐尼（LuigiG

14、alvani）在一次偶然的机会中发现，放在）在一次偶然的机会中发现，放在两块不同金属之间的蛙腿会发生痉挛现象，两块不同金属之间的蛙腿会发生痉挛现象，他认为这是一种生物电现象。这是人类首他认为这是一种生物电现象。这是人类首次在实验中观察到的，不同于静电放电现次在实验中观察到的，不同于静电放电现象的电流。象的电流。第二十二页，本课件共有115页1791年年伏打伏打(Alessandro Vlota意大利物理学家意大利物理学家)伏伏打得知这一发现，引起了极大的兴趣，作了一系打得知这一发现，引起了极大的兴趣，作了一系列实验。伏打还在自己身上做实验，证明电不仅列实验。伏打还在自己身上做实验，证明电不仅能

15、够产生颤动，而且还会影响视觉和味觉神经。能够产生颤动，而且还会影响视觉和味觉神经。他用两种金属接成一根弯杆，一端放在嘴里，另他用两种金属接成一根弯杆，一端放在嘴里，另一端和眼睛接触，在接触的瞬间就一端和眼睛接触，在接触的瞬间就有光亮的感觉产生。他用舌头舔着有光亮的感觉产生。他用舌头舔着一枚金币和一枚银币，然后用导线一枚金币和一枚银币，然后用导线把硬币连接起来，就在连接的瞬间把硬币连接起来，就在连接的瞬间，舌头有发麻的感觉。，舌头有发麻的感觉。Alessandro Vlota17451827年年第二十三页，本课件共有115页1836年，英国人丹尼尔（年，英国人丹尼尔（JohnFrederickD

16、aniell）将铜片和锌片分别浸入硫酸铜溶液和）将铜片和锌片分别浸入硫酸铜溶液和硫酸锌溶液，用多孔陶瓷将两种溶液隔离，得硫酸锌溶液，用多孔陶瓷将两种溶液隔离，得到电流和电压稳定的伏打电堆，这样的结构对到电流和电压稳定的伏打电堆，这样的结构对认识原电池的本质具有重要的意义。认识原电池的本质具有重要的意义。第二十四页，本课件共有115页在一个烧杯中放入在一个烧杯中放入Zn(NO3)2溶液并插入溶液并插入Zn片，在另一个烧杯中放入片，在另一个烧杯中放入Cu(NO3)2溶液并溶液并插入插入Cu片，两个烧杯用盐桥片，两个烧杯用盐桥(一个倒置的一个倒置的U形形管，管内充满含饱和管，管内充满含饱和KCl溶液

17、的琼脂冻胶溶液的琼脂冻胶)连连接起来，再用导线连结接起来，再用导线连结Zn片和片和Cu片，中间片，中间串联一个检流计。串联一个检流计。历史重演：历史重演：第二十五页，本课件共有115页第二十六页，本课件共有115页我们发现检流计的指针发生偏转，这表我们发现检流计的指针发生偏转，这表明导线中有电流通过，由检流计指针偏明导线中有电流通过，由检流计指针偏转方向可知，电子从转方向可知，电子从Zn极流向极流向Cu极，亦极，亦即电流由正极即电流由正极(电子流入的电极电子流入的电极)流向负极流向负极(电子流出的电极电子流出的电极)。第二十七页，本课件共有115页1.原电池的定义：原电池的定义：锌半电池锌半电

18、池铜半电池铜半电池e原电池是由氧化还原反应产生电流的装置，它使化学能原电池是由氧化还原反应产生电流的装置，它使化学能转变为电能。转变为电能。第二十八页，本课件共有115页2.原电池的组成：原电池的组成：盐桥盐桥（琼脂盐桥的制备：称取优等琼脂（琼脂盐桥的制备：称取优等琼脂3g和氯和氯化钾化钾KCI，分析纯，分析纯10g，放于，放于150ml烧杯中，烧杯中，加水加水100ml,在水浴上加热溶解在水浴上加热溶解.再用滴管将溶化了再用滴管将溶化了的琼脂溶液灌注于直径约为的琼脂溶液灌注于直径约为4mm的的U形管中，中形管中，中间要没有气泡，两端要灌满，然后浸泡在间要没有气泡，两端要灌满，然后浸泡在1mo

19、l/L氯化钾溶液中。）氯化钾溶液中。）导线导线半电池（又称电极）半电池（又称电极）第二十九页，本课件共有115页负极负极(Zn)：Zn2+2e-Zn氧化反应氧化反应正极正极(Cu)：Cu2+2e-Cu还原反应还原反应电池反应；电池反应；Zn+Cu2+Zn2+Cu3.原电池反应原电池反应在两极发生的反应在两极发生的反应(电极反应或半电池反应电极反应或半电池反应)为：为：第三十页，本课件共有115页4.原电池的表示方法原电池的表示方法电化学中常用特定方式表示原电池例如，电化学中常用特定方式表示原电池例如，Cu-Zn原电池可以表示为：原电池可以表示为：即把负极即把负极(-)写在左边，正极写在左边，正

20、极(+)写在右边，其中写在右边，其中“”表表示两相界面，示两相界面，“”表示盐桥；表示盐桥；c表示溶液的浓度表示溶液的浓度(气体以分气体以分压表示压表示)。如果组成电极的物质是非金属单质及其相应。如果组成电极的物质是非金属单质及其相应的离子，或者是同一种元素不同氧化数的离子如的离子，或者是同一种元素不同氧化数的离子如H+/H2、O2/OH-、Sn4+/Sn2+、Fe3+/Fe2+等，则需外加惰等，则需外加惰性电极。惰性电极是一种能够导电而不参加电极反应性电极。惰性电极是一种能够导电而不参加电极反应的电极，如铂、石墨等。的电极，如铂、石墨等。(-)ZnZnSO4(c1)CuSO4(c2)Cu(+

21、)第三十一页，本课件共有115页n例如：以例如：以锌电极锌电极与与氢电极氢电极组成原电池，组成原电池，n该电池的符号为：该电池的符号为：(-)ZnZnSO4(c1)H2SO4(c2)H2(p)，Pt(+)w又如以又如以氢电极氢电极和和FeFe3+/3+/FeFe2+2+电极电极组成原电池，组成原电池，w电池电池反反应应：H2+2Fe3+=2H+2Fe2+w其符号为其符号为:w(-)Pt，H2(p)H+(c1)Fe3+(c2)，Fe2+(c3)Pt(+)第三十二页，本课件共有115页5.5.电极分类：电极分类：（1）金属）金属-金属离子电极，如金属离子电极，如Zn|Zn2+（c）电极反应：电极反

22、应：Zn2+2e=Zn（2）气体电极，如）气体电极，如Pt，Cl2（p）|Cl-（c）电极反应：电极反应：Cl2+2e=2Cl-（3）金属）金属-金属难溶盐金属难溶盐阴离子电极，如阴离子电极，如Ag，AgCl（s）|Cl-（c）电极反应：电极反应：AgCl+e=Ag+Cl-第三十三页，本课件共有115页（6）惰性电极（不参与氧化还原反应，仅起导电作用，）惰性电极（不参与氧化还原反应，仅起导电作用，如金属铂、石墨、不锈钢）。如金属铂、石墨、不锈钢）。（4）氧化还原电极：如）氧化还原电极：如Pt|Fe2+（c1），），Fe3+（c2）电极反应：电极反应：Fe3+e=Fe2+（5）非金属和相应的离子

23、（）非金属和相应的离子（H+/H2）也可构成电极）也可构成电极第三十四页，本课件共有115页3-2电极电势电极电势（electrode potential）在在CuZn原电池中，电流从原电池中，电流从Cu极流向极流向Zn极，说明极，说明Cu极电势比极电势比Zn极高。极高。为什么电为什么电 子从子从ZnZn原子转移给原子转移给CuCu2+而不是从而不是从CuCu原子转原子转 移给移给ZnZn2+呢呢?为什么这两个电极的电势不为什么这两个电极的电势不 等，电极电势又是怎样产生的呢等，电极电势又是怎样产生的呢第三十五页，本课件共有115页电极电势的产生电极电势的产生双电层理论双电层理论（theory

24、ofelectricdoublelayer）当金属放入含有该金属离子的盐溶液时，有两种倾向：当金属放入含有该金属离子的盐溶液时，有两种倾向：一方面：一方面：另一方面：另一方面：平衡时：平衡时：第三十六页，本课件共有115页双电层示意图双电层示意图金属表面与溶液界面间形成了金属表面与溶液界面间形成了“双电层双电层”，即电极电势，即电极电势差。这种电势差叫电极电势差。这种电势差叫电极电势（electrode potential），），在在这里的电极电势表示的是绝对电极电势。这里的电极电势表示的是绝对电极电势。第三十七页，本课件共有115页注意：金属越活泼，电极电势越低。反之，电极电势越注意：金属越

25、活泼，电极电势越低。反之，电极电势越高。高。若用两种活泼性不同的金属分别组成两个电极电势若用两种活泼性不同的金属分别组成两个电极电势不等的电极，再将这两个电极以原电池的形式连接不等的电极，再将这两个电极以原电池的形式连接起来，就能产生电流例如起来，就能产生电流例如Cu-Zn原电池中，由于原电池中，由于Zn比比Cu活泼，活泼，Cu电极的电极电势比电极的电极电势比Zn电极的电极电电极的电极电势高，造成电子从势高，造成电子从Zn电极流向电极流向Cu电极。电极。电极电势的绝对值能否测量？电极电势的绝对值能否测量？如果不能，根据如果不能，根据以往的经验，应该怎样解决这个问题呢？以往的经验，应该怎样解决这

26、个问题呢？第三十八页，本课件共有115页3-3标准电极电势标准电极电势（standard electrode potential）一、标准氢电极（一、标准氢电极（standard hydrogen electrode）标准氢电极是把镀有一层铂黑的标准氢电极是把镀有一层铂黑的铂片浸入铂片浸入H+浓度为浓度为lmolL-1的溶的溶液中，在液中，在298.15K时通入压力为时通入压力为105Pa的纯氢气让铂黑吸附并的纯氢气让铂黑吸附并维持饱和状态，这样的电极维持饱和状态，这样的电极作为标准氢电极，其电极电作为标准氢电极，其电极电势表示为势表示为(H+/H2)=0.0000V。第三十九页，本课件共有1

27、15页欲确定某电极的电极电势，可把该电极与标准氢电极欲确定某电极的电极电势，可把该电极与标准氢电极组成原电池，由于组成原电池，由于 (H+/H2)=0.00V，这样测量该原，这样测量该原电池的电动势电池的电动势(E)即可确定欲测电极的电极电势：即可确定欲测电极的电极电势：E=(+)-(-)。标准电极电势标准电极电势 ：若待测电极处于标准态：若待测电极处于标准态(物质皆为纯物质皆为纯净物，组成电对的有关物质的浓度为净物，组成电对的有关物质的浓度为1.0 molL1.0 molL-1-1,若涉及到气体，气体的分压为若涉及到气体，气体的分压为10105 5Pa)Pa)，所测得的电极，所测得的电极电势

28、称为标准电极电势电势称为标准电极电势()。二、标准电极电势二、标准电极电势第四十页，本课件共有115页标准电极电势测定标准电极电势测定欲测定某电极的标准电极电势，可将该电极与欲测定某电极的标准电极电势，可将该电极与标准氢电极组成原电池，测其电极电势差（电标准氢电极组成原电池，测其电极电势差（电动势），由电流的方向判断出正负极。动势），由电流的方向判断出正负极。E E=正正 负负电池反应：电池反应：H2+Cu2+=Cu+2H+例如：求电极例如：求电极Cu2+/Cu的标准电极电势的标准电极电势组成原电池：组成原电池：(-)Pt，H2（100kPa）|H+（1molL-1）|Cu2+(1molL-1

29、)|Cu（+）第四十一页，本课件共有115页在标准状态下，测得上述电动势为在标准状态下，测得上述电动势为+0.337V+0.337V，即铜半电池的标准电极电势为即铜半电池的标准电极电势为+0.337V+0.337V。第四十二页，本课件共有115页 通常用饱和甘汞电极（通常用饱和甘汞电极（saturated calomel electrode，简写为简写为SCESCE）作为参比电极）作为参比电极（reference electrode：电电极电位已知并且性能稳定的电极。）极电位已知并且性能稳定的电极。）(二级标准二级标准)。代替氢电极的作用。代替氢电极的作用。氢电极为气体电极，制备和使用不方便，

30、随时氢电极为气体电极，制备和使用不方便，随时需要准备好一个纯净的氢气源，并正确控制通需要准备好一个纯净的氢气源，并正确控制通入的压力为入的压力为100kPa100kPa，溶液纯度要求很高，若含，溶液纯度要求很高，若含杂质杂质AsAs、S S、HgHg等还会使铂黑铂电极中毒失效。等还会使铂黑铂电极中毒失效。所以实际工作中常采用其他稳定而又方便的电所以实际工作中常采用其他稳定而又方便的电极作为间接比较的标准。极作为间接比较的标准。第四十三页，本课件共有115页甘汞电极甘汞电极表示方法：表示方法：Pt,Hg(l)，Hg2Cl2(s)|Cl-(2.8mol/L)电极反应：电极反应：Hg2Cl2(s)+

31、2e Hg(l)+2 Cl-(aq)标准甘汞电极：标准甘汞电极：c(Cl-)=1.0mol/L (Hg2Cl2/Hg)=0.268V饱和甘汞电极：饱和甘汞电极：c(Cl-)=2.8mol/L (KCl饱和溶液饱和溶液)(Hg2Cl2/Hg)=0.2415V第四十四页，本课件共有115页玻璃电极（玻璃电极（glasselectrode）：）：常用常用pH计的计的H+浓度指浓度指示电极是示电极是“玻璃电极玻璃电极”玻璃电极的主要部分是玻璃电极的主要部分是头部的球泡，由对头部的球泡，由对H+特特殊敏感玻璃薄膜组成，殊敏感玻璃薄膜组成，球泡内部装有球泡内部装有pH值一值一定的缓冲溶液，其中插定的缓冲溶

32、液，其中插入一个入一个Ag-AgCl电极，电极，整个构成了玻璃电极。整个构成了玻璃电极。第四十五页，本课件共有115页n玻璃膜两侧溶液玻璃膜两侧溶液pH值不同时，就产生一定的膜电值不同时，就产生一定的膜电势。当球泡内部溶液势。当球泡内部溶液pH值固定时，则玻璃膜电势值固定时，则玻璃膜电势随球泡外溶液的随球泡外溶液的pH值变化，所以可以用它作为值变化，所以可以用它作为H+浓度的指示电极。球泡内缓冲溶液浓度的指示电极。球泡内缓冲溶液H+浓度通常为浓度通常为0.10mol/L，玻璃电极和待测溶液组成的电极写作：，玻璃电极和待测溶液组成的电极写作：Ag|AgCl,H+(0.10mol/L)待测溶液待测

33、溶液H+(xmol/L)（玻璃膜）（玻璃膜）它的电极电势为它的电极电势为玻玻=G-0.0591lg1/H+=G-0.0591pH玻璃电极的仪玻璃电极的仪器常数，随玻器常数，随玻璃膜和球内璃膜和球内HCl浓度而异浓度而异第四十六页，本课件共有115页将玻璃电极和饱和甘汞电极一起插入待测溶液，将玻璃电极和饱和甘汞电极一起插入待测溶液，组成的电池写作：组成的电池写作：（-）Ag|AgCl,H+(0.10mol/L)待测溶液待测溶液H+(xmol/L)|KCl(饱和饱和),Hg2Cl2|Hg(+)E=甘汞甘汞-玻玻=0.241-（G-0.0591pH）=常数常数+0.0591pH实际上，先用已知实际上

34、，先用已知pH值的标准缓冲溶液进行校订值的标准缓冲溶液进行校订上述常数，然后直接测上述常数，然后直接测E，即可知待测溶液的，即可知待测溶液的pH值。值。第四十七页，本课件共有115页pH测定示意图测定示意图 第四十八页，本课件共有115页实验室中常常用复合电极实验室中常常用复合电极（combinationelectrode）代替玻璃电极和甘汞电极，代替玻璃电极和甘汞电极，所谓的复合电极是所谓的复合电极是将指示电极和参比电极将指示电极和参比电极组装在一起的电极。组装在一起的电极。我们通过前面的方法可测出不同电对的标准电我们通过前面的方法可测出不同电对的标准电极电势，极电势，按电极电势的代数值由小

35、到大，组按电极电势的代数值由小到大，组成标准电极电势表。成标准电极电势表。第四十九页，本课件共有115页见见书书附附录录三三第五十页，本课件共有115页关于标准电极电势表的关于标准电极电势表的几点注意：几点注意：（1 1）标准电极电势表所列数值是在热力学标准）标准电极电势表所列数值是在热力学标准 态下的还原电势，温度通常为态下的还原电势，温度通常为298.15K298.15K。（2 2）利用标准电极电势值可判断氧化剂、还原）利用标准电极电势值可判断氧化剂、还原 剂的相对强弱。电极电势越高，氧化还原电剂的相对强弱。电极电势越高，氧化还原电 对中的氧化态氧化性越强；反之，还原态的对中的氧化态氧化性

36、越强；反之，还原态的 还原性越强。还原性越强。（3 3）电极电势是强度性质，与电极反应的书写形）电极电势是强度性质，与电极反应的书写形 式无关，与物质的量无关。式无关，与物质的量无关。第五十一页，本课件共有115页 A.在电极反应中有在电极反应中有H+出现查酸表；出现查酸表；B.有有OH-出现查碱表；出现查碱表；C.无或则看本身状态，只能在酸中存在的查酸表，只无或则看本身状态，只能在酸中存在的查酸表，只能在碱表中存在的查碱表；能在碱表中存在的查碱表；D.介质没有参与电极反应的也查酸表。介质没有参与电极反应的也查酸表。例如：例如：ZnZn2+2+2e Zn +2e Zn =-0.763v=-0.

37、763v1/2Zn1/2Zn2+2+e 1/2Zn +e 1/2Zn =-0.763v=-0.763v2Zn2Zn2+2+4e 2Zn +4e 2Zn =-0.763v=-0.763v（5 5）有酸表）有酸表 A A和碱表和碱表 B B之分。之分。（4 4）只适合水溶液和标准态。）只适合水溶液和标准态。第五十二页，本课件共有115页3-4 3-4 电池电动势与自由能的关系电池电动势与自由能的关系（electromotive force of cell and Gibbs free energy of chemical reaction）恒温、恒压下恒温、恒压下,当反应物和生成物均处于标准状态下

38、，当反应物和生成物均处于标准状态下，则：则：r rG Gm m =-nFE=-nFE n：总反应中电子的转移数：总反应中电子的转移数F：法拉第常数：法拉第常数96487C.mol-1(常用常用96500C.mol-1)E：标准电动势（：标准电动势（v）rGm：是标准自由能变化（：是标准自由能变化（J）第五十三页，本课件共有115页3-5 3-5 影响电极电势的因素影响电极电势的因素电极电势的大小既与参加反应电对的本质有关，也电极电势的大小既与参加反应电对的本质有关，也受溶液中离子浓度、酸度和反应温度的影响。受溶液中离子浓度、酸度和反应温度的影响。浓度对电极电势的影响主要有以下几种情况：浓度对电

39、极电势的影响主要有以下几种情况：a.氧化型物质和还原型物质本身浓度的改变氧化型物质和还原型物质本身浓度的改变时电极电势的影响时电极电势的影响 b.酸度对电极电势的影响（包括对产物的影响）酸度对电极电势的影响（包括对产物的影响）c.沉淀的生成对电极电势的影响沉淀的生成对电极电势的影响 d.配合物的生成对电极电势的影响配合物的生成对电极电势的影响 第五十四页，本课件共有115页要想弄清楚上述因素如何影响电极电势的，需要要想弄清楚上述因素如何影响电极电势的，需要我们回答这样一个问题：我们回答这样一个问题：MnO2+HCl产物是什么？产物是什么？请讨论！请讨论！一、在标态下：一、在标态下：wMnO2+

40、4HClMnCl2+Cl2+2H2O MnO2/Mn2+Cl2/Cl-=1.228-1.35830（）Zn2+2e ZnZn2+/Zn-0.7628V解：解：第七十一页，本课件共有115页练习：判断下面的反应的方向练习：判断下面的反应的方向Sn4+2Fe2+=Sn2+2Fe3+解：解：Sn4+/Sn2+=0.151V Fe3+/Fe2+=0.770VE =Sn4+/Sn2+-Fe3+/Fe2+=-0.62V0，则反应自发向正向进，则反应自发向正向进行，若行，若E0.2V当当n=1时时E0.3VK 105 反应进行比较完全反应进行比较完全2.与反应速度无关。与反应速度无关。3.与电极反应中物质的

41、计量系数无关。与电极反应中物质的计量系数无关。4.的应用是有条件的的应用是有条件的（标况、水溶液）（标况、水溶液）。第八十一页，本课件共有115页4-3 4-3 元素电势图及其应用元素电势图及其应用元素电势图的概念：元素电势图的概念：当某元素可能有三种或三种当某元素可能有三种或三种以上氧化态的物质时，这些物质可以组成多种不以上氧化态的物质时，这些物质可以组成多种不同电对，各电对的标准电极电势的相互关系能够同电对，各电对的标准电极电势的相互关系能够以图的形式表示出来，这种图叫做元素电势图。以图的形式表示出来，这种图叫做元素电势图。例如：氧元素有三种氧化数，例如：氧元素有三种氧化数，0 0、-1-

42、1、-2-2，在酸性介质中，在酸性介质中可组成三个电对。可组成三个电对。O O2 2+2H+2H+2e H+2e H2 2O O2 2；=0.682v=0.682vH H2 2O O2 2+2H+2H+2e 2H+2e 2H2 2O O；=1.77v=1.77vO O2 2+4H+4H+4e 2H+4e 2H2 2O O；=1.229v=1.229v第八十二页，本课件共有115页元素电势图可表示为：元素电势图可表示为：O O2 2H H2 2O O2 2 H H2 2O O+0.682+0.682+1.77+1.771.2291.229注意：元素电势图在制作时必须将同一元素的各注意：元素电势图

43、在制作时必须将同一元素的各种氧化态种氧化态从高到低从高到低顺序排成横列，在两氧化态之顺序排成横列，在两氧化态之间若构成电对，就用直线把它们联接起来，并在间若构成电对，就用直线把它们联接起来，并在线的上方标出这个电对所对应的标准电极电势。线的上方标出这个电对所对应的标准电极电势。根据溶液酸度的不同可将这种图分为酸碱两类。根据溶液酸度的不同可将这种图分为酸碱两类。第八十三页，本课件共有115页从元素电势图不仅可以全面地看出一种元素各氧从元素电势图不仅可以全面地看出一种元素各氧化态之间的电极电势高低和相互关系，而且可以化态之间的电极电势高低和相互关系，而且可以判断哪些氧化态在酸性或在碱性溶液中能否稳

44、定判断哪些氧化态在酸性或在碱性溶液中能否稳定存在。以下介绍几方面的应用。存在。以下介绍几方面的应用。一、利用元素电势图求出未知的标准电极电势一、利用元素电势图求出未知的标准电极电势第八十四页，本课件共有115页设某元素的电势图为：设某元素的电势图为：A AB BC CD D 1 1(n(n1 1)2 2(n(n2 2)3 3(n(n3 3)x x用热力学方法可导出：用热力学方法可导出：n nx x x x=n=n1 1 1 1 +n+n2 2 2 2+n+n3 3 3 3式中：式中：n n1 1 、n n2 2 、n n3 3分别表示直线连接的两电对分别表示直线连接的两电对的电极反应中所转移的

45、电子数。的电极反应中所转移的电子数。x x=(n=(n1 1 1 1 +n+n2 2 2 2+n+n3 3 3 3)/n)/nx x其中其中“nx”为对应电对氧化型与还原型氧化数的差。为对应电对氧化型与还原型氧化数的差。第八十五页，本课件共有115页二、从元素电势图判断歧化反应能否发生二、从元素电势图判断歧化反应能否发生一种元素的氧化态同时向较高和较低的氧化态一种元素的氧化态同时向较高和较低的氧化态转化，这种反应称为歧化反应。转化，这种反应称为歧化反应。第八十六页，本课件共有115页4-4 4-4 电势电势pHpH图图在等温等浓度（除在等温等浓度（除H H+和和OHOH-外的其它物质的浓度）外

46、的其它物质的浓度）的条件下，以电对的电极电势为纵坐标，浓度的的条件下，以电对的电极电势为纵坐标，浓度的pHpH值为横坐标，绘出值为横坐标，绘出随随pHpH变化的关系图称为变化的关系图称为电电势势pHpH图图。以水为例：以水为例：H2OH2O2第八十七页，本课件共有115页H2OH2O22H2O+2e H2+2OH-=-0.8277VO2+4H+4e 2H2O =1.229V水被氧化水被氧化放出放出O2水被还原水被还原放出放出H2第八十八页，本课件共有115页当当P PO2 O2=100 kPa=100 kPa，=1.229 V=1.229 VO2/H2OO2/H2O=O2/H2O O2/H2O

47、+0.0591/4 lg+0.0591/4 lg（HH+4 4PPO2O2）/1/1 =1.229+0.059lgH =1.229+0.059lgH+=1.229-0.0591pH =1.229-0.0591pH放放O2：p H=0,=1.229Vp H=7,=0.815Vp H=14,=0.400V第八十九页，本课件共有115页 还原：还原：2 H2 H2 2O+2e=HO+2e=H2 2+2OH+2OH-当当P PH2H2=100 kPa =100 kPa =-0.828 V =-0.828 V =H2O/H2H2O/H2+0.0591/2 lg1/OH+0.0591/2 lg1/OH-2

48、 2 =-0.828+0.0591pOH =-0.828+0.0591pOH =-0.828-0.0591(14-pH)=-0.828-0.0591(14-pH)=-0.0591pH =-0.0591pH 放放H2：p H=0,=0.000Vp H=7,=-0.414Vp H=14,=-0.829V第九十页，本课件共有115页根据以上数据，以根据以上数据，以pHpH为横坐标，电极电势为横坐标，电极电势E E为纵坐标为纵坐标作图，即得水的作图，即得水的pHpH电势图电势图放氧区放氧区析氢区析氢区稳定区稳定区任何氧化剂，电极电任何氧化剂，电极电势值在氧线以上，则势值在氧线以上，则可以从水溶液中析出

49、可以从水溶液中析出氧气（水为还原剂）氧气（水为还原剂）任何还原剂，电极任何还原剂，电极电势在氢线以下，电势在氢线以下，则可以从水溶液中则可以从水溶液中析出氢气析出氢气两条线之间则是两条线之间则是氧化剂和还原剂氧化剂和还原剂能够在水中稳定能够在水中稳定存在的区域。存在的区域。实际上稳定区在实际上稳定区在两虚线之间，因两虚线之间，因为存在过电位的为存在过电位的缘故！缘故！第九十一页，本课件共有115页第五节第五节电解和化学电源电解和化学电源第九十二页，本课件共有115页电解：电解：依靠外加电压到两个电极上依靠外加电压到两个电极上,使一个自使一个自发的氧化还原反应朝着相反方向进行的过程叫发的氧化还原

50、反应朝着相反方向进行的过程叫做电解。它与原电池正好相反，是将电能转为做电解。它与原电池正好相反，是将电能转为化学能。化学能。电解池（槽）与电源负极相联有称为阴极，与电解池（槽）与电源负极相联有称为阴极，与电源正极相联的称为阳极电源正极相联的称为阳极当电解池两极与电源相通时，在电场作用下，当电解池两极与电源相通时，在电场作用下，电解池中电解液的阳离子移向阴极，得到电子电解池中电解液的阳离子移向阴极，得到电子，发生还原反应；阴离子移向阳极，失去电子，发生还原反应；阴离子移向阳极，失去电子，发生氧化反应，发生氧化反应5-1 5-1 电解与电解定律电解与电解定律第九十三页，本课件共有115页下面以电解