八氧化还原学习.pptx

《八氧化还原学习.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《八氧化还原学习.pptx（98页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、氧化还原反应的概念：氧化还原反应的概念：1.1.与氧结合的反应为氧化反应；从氧化物夺氧的反应与氧结合的反应为氧化反应；从氧化物夺氧的反应叫还原反应（叫还原反应（1818世纪）；世纪）；2.2.原子价（化合价）的概念（原子价（化合价）的概念（1919世纪中叶，英国化学世纪中叶，英国化学家家E.Edward FranklandE.Edward Frankland）,化合价升高的过程叫氧化合价升高的过程叫氧化反应，化合价降低的过程叫还原反应；化反应，化合价降低的过程叫还原反应；3.203.20世纪初，电价理论世纪初，电价理论-八隅律八隅律（19161916，德国化学家，德国化学家柯赛尔）和共价键理论

2、（柯赛尔）和共价键理论（1916-19191916-1919，美国化学家，美国化学家路易斯和朗格缪尔），失电子过程叫氧化反应，得路易斯和朗格缪尔），失电子过程叫氧化反应，得电子过程叫还原反应，沿用至今。电子过程叫还原反应，沿用至今。第1页/共98页一一.氧化还原反应氧化还原反应氧化还原反应：氧化还原反应：Zn+Cu2+=Zn2+Cu（还原剂）（氧化剂）（还原剂）（氧化剂）氧化半反应：氧化半反应：ZnZn2+2e-（失去电子）（失去电子）还原半反应：还原半反应：Cu2+2e-Cu（得到电子）（得到电子）还原态还原态(型型)=氧化态（型）氧化态（型）+ne-(+ne-(电子的转移电子的转移)第2页

3、/共98页 氧化还原反应涉及电子的转移。在一个氧化还原体系，氧化还原反应涉及电子的转移。在一个氧化还原体系，氧化剂得到电子的总数和还原剂失去电子的总数应该相等，氧化剂得到电子的总数和还原剂失去电子的总数应该相等，这是配平氧化还原方程式的一个重要原则。这是配平氧化还原方程式的一个重要原则。1.元素的氧化数元素的氧化数 为了知道反应过程中电子转移的关系，人们引出氧化为了知道反应过程中电子转移的关系，人们引出氧化数的概念。数的概念。人们把反映电子偏移情况的人们把反映电子偏移情况的“形式电荷形式电荷”称为称为氧化数氧化数，并把氧化数升高的过程叫氧化，氧化数降低的过，并把氧化数升高的过程叫氧化，氧化数降

4、低的过程叫还原。反应过程中氧化数的变化表明氧化剂和还原剂程叫还原。反应过程中氧化数的变化表明氧化剂和还原剂电子转移关系。电子转移关系。第3页/共98页氧化数的计算原则：氧化数的计算原则：a.任何单质的氧化数为零任何单质的氧化数为零，因为原子间成键电子并，因为原子间成键电子并不偏离一个原子而靠近另一个原子。不偏离一个原子而靠近另一个原子。例如：I2、Br2、Cu、Zn.b.b.两元离子化合物中，离子的电荷数等于元素的氧两元离子化合物中，离子的电荷数等于元素的氧化数。化数。例如：例如：NaClNa+(+1)Cl-(-1)CaCl2Ca2+(+2)Cl-(-1)第4页/共98页c.共价化合物中没有明

5、显的得失电子，只有电子的共价化合物中没有明显的得失电子，只有电子的偏移，电子对总是向电负性大的元素靠近。偏移，电子对总是向电负性大的元素靠近。F(-1)O(-2)H(+1)d.电中性化合物中，各元素氧化数的代数和为零。电中性化合物中，各元素氧化数的代数和为零。e.e.多原子离子中，各元素氧化数的代数和为该离子多原子离子中，各元素氧化数的代数和为该离子的电荷数。的电荷数。在以上原则基础上，算其它元素的氧化数在以上原则基础上，算其它元素的氧化数 例如：例如：C2H6O(O:2,H:+1,C:-2)第5页/共98页CO32-(O:2,C:+4)、MnO4-(O:2,Mn:+7)Cr2O72-(O:2

6、,Cr:+6)、CrO2-(O:2,Cr:+3)特例：特例：H+1(H2O)O-2(H2O)H-1(NaH)O-1(H2O2)过氧化氢 O-1/2(KO2)超氧化钾 O-1/3(KO3)臭氧化钾氧化数可以是分数或小数氧化数可以是分数或小数OO -OSSSSO-OO第6页/共98页2.离子离子-电子法配平氧化还原方程式电子法配平氧化还原方程式(半反应法半反应法)（前提：（前提：根据实验事实写反应产物）根据实验事实写反应产物）步骤：步骤：a.a.先确定被氧化和被还原的物质先确定被氧化和被还原的物质 b.b.分别写出氧化半反应和还原半反应的骨架反应分别写出氧化半反应和还原半反应的骨架反应 c.c.配

7、平半反应方程式两边的原子和电子配平半反应方程式两边的原子和电子 d.d.将配平的半反应组合成净的总反应将配平的半反应组合成净的总反应 第7页/共98页酸性溶液：酸性溶液：（缺（缺O，加，加H2O补平，缺补平，缺H，加，加H+补平）补平）例如：例如：H2O2+I-I2+H2O(氧氧)2I-I2+2e-(还还)H2O2+2H+2e-2H2O配平后：配平后：H2O2+2H+2I-I2+2H2O第8页/共98页碱性溶液：碱性溶液：（多多O侧加侧加H2O，另一侧加，另一侧加OH-；多；多H侧加侧加OH-，另一侧加，另一侧加H2O）ClO-+CrO2-CrO42-+Cl-(氧氧)CrO2-+4OH-CrO

8、42-+2H2O+3e-(还还)ClO-+2e-+H2OCl-+2OH-2(氧氧)+3(还还):2CrO2-+8OH-+3ClO-+3H2O2CrO42-+4H2O+3Cl-+6OH-配平后：配平后：3ClO-+2CrO2-+2OH-2CrO42-+3Cl-+H2O第9页/共98页又如：又如：Br2Br-+BrO3-(氧氧)Br2+12OH-2BrO3-+6H2O+10e-(还还)Br2+2e-2Br-(氧氧)+5(还还):6Br2+12OH-2BrO3-+10Br-+6H2O配平后：配平后：3Br2+6OH-5Br-+BrO3-+3H2O第10页/共98页氧化还原反应氧化还原反应-涉及有电子

9、转移的反应；涉及有电子转移的反应；原电池原电池-利用自发氧化还原反应产生电流的装置；利用自发氧化还原反应产生电流的装置；电解电池电解电池-利用电流促使非自发氧化还原反应发生的利用电流促使非自发氧化还原反应发生的装置；装置；化学电池化学电池-原电池和电解电池的统称原电池和电解电池的统称电化学电化学-研究化学电池中氧化还原反应过程以及化学研究化学电池中氧化还原反应过程以及化学能和电能相互变换规律的化学分支。能和电能相互变换规律的化学分支。几个概念：几个概念：第11页/共98页正极：正极：Cu2+2e-Cu还原还原负极：负极：ZnZn2+2e-氧化氧化 丹丹 尼尼 尔尔 电电 池池二、二、化学电池化

10、学电池1.原电池（化学能转化为电能）原电池（化学能转化为电能）第12页/共98页导线：电子传递导线：电子传递盐桥：溶液间正负离子的迁移盐桥：溶液间正负离子的迁移正极（正极（Cu）：电势高的一极，电流流出，电子流入）：电势高的一极，电流流出，电子流入负极（负极（Zn）：电势低的一极，电流流入，电子流出）：电势低的一极，电流流入，电子流出第13页/共98页电池符号：电池符号：(-)Zn|Zn2+(Cmol/L)|Cu2+(Cmol/L)|Cu(+)a a.负极写在左边，正极写在右边，所有溶液相集中在电负极写在左边，正极写在右边，所有溶液相集中在电池内侧。一般来讲还原型写在两边的外侧池内侧。一般来讲

11、还原型写在两边的外侧,氧化型写在内侧氧化型写在内侧;b.“b.“|”表示物相之间的界面。表示物相之间的界面。“|”表示沟通两表示沟通两个半电池的盐桥。若正负极共用一个离子溶液，盐桥可省略。个半电池的盐桥。若正负极共用一个离子溶液，盐桥可省略。正极：正极：Cu2+2e-Cu负极：负极：ZnZn2+2e-第14页/共98页c.c.若溶液中含有两种离子参与电极反应，可用逗号分开，并若溶液中含有两种离子参与电极反应，可用逗号分开，并加上惰性电极。加上惰性电极。d.d.若电极物质含有气体，则应注明压力及其惰性电极，并用若电极物质含有气体，则应注明压力及其惰性电极，并用逗号将惰性电极和气体分开。逗号将惰性

12、电极和气体分开。e.e.必要时，溶液浓度也应注明。必要时，溶液浓度也应注明。惰性电极：惰性电极：Pt/Fe2+(xmol/L),Fe3+(ymol/L)气体电极：气体电极：Pt/H2(xatm)/H+(Cmol/L)第15页/共98页例题：例题：将下列氧化还原反应设计成原电池。将下列氧化还原反应设计成原电池。H2(g)+Sn4+(aq)=Sn2+(aq)+2H+(aq)解：解：氧化反应：氧化反应：H2(g)2H+(aq)+2e-还原反应：还原反应：Sn4+(aq)+2e-Sn2+(aq)该反应的电池符号：该反应的电池符号：(-)Pt/H2(xatm)/H+(ymol/L)/Sn4+(xmol/

13、L),Sn2+(ymol/L)/Pt(+)第16页/共98页2.电池电势和电极电势电池电势和电极电势电池电势电池电势 原电池正、负原电池正、负电极电极的平衡的平衡电势电势差称差称电电池电势或电池电池电势或电池电动动势势，用，用 、E E池池 或或 E E 等表示。等表示。=E正正-E负负(-)Zn/Zn2+(1.0mol/L)/Cu2+(1.0mol/L)/Cu(+)E池池=1.10V第17页/共98页(-)Cu/Cu2+(1.0mol/L)/Ag+(1.0mol/L)/Ag(+)E池池=0.46V(-)Zn/Zn2+(1.0mol/L)/Ag+(1.0mol/L)/Ag(+)E池池=(0.4

14、6+1.10)=1.56V 第18页/共98页电极电势的性质（以金属电极为例）电极电势的性质（以金属电极为例）MM+e-第19页/共98页 aH+=1.000mol/LPH2=1.000atmE0=0.000V0=0(Cu2+/Cu)-0(H+/H2)=0.340V 0(Cu2+/Cu)=0.340V0=0(H+/H2)-0(Zn2+/Zn)=0.763V 0(Zn2+/Zn)=-0.763V标标 准准 氢氢 电电 极极第20页/共98页关于电极电势表关于电极电势表a.相对于标准氢电极的相对于标准氢电极的还原还原电势。电势。(Mn+ne-M)b.298K热力学标准态下的热力学标准态下的还原还原

15、电势。电势。(电势电势与温度、压强、溶液浓度等有关。与温度、压强、溶液浓度等有关。)c.许多半反应与许多半反应与H+和和OH-浓度有关。浓度有关。(酸性中酸性中H+为为1.0mol/L,碱性中碱性中OH-为为1.0mol/L)d.从上到下，电对中还原型的还原能力越弱，氧化型从上到下，电对中还原型的还原能力越弱，氧化型的氧化能力越强。的氧化能力越强。第21页/共98页例如：例如：现有一个酸性的现有一个酸性的Cl-,Br-,I-的混合溶液，要选择的混合溶液，要选择一个一个氧化剂，使其中的氧化剂，使其中的I-氧化成氧化成I2而而Cl-、Br-不被氧化。现不被氧化。现有下列三个氧化剂可被选择有下列三个

16、氧化剂可被选择:H2O2、Cr2O72-、Fe3+。已知：已知：E0(Cl2/Cl-)=1.36VE0(Br2/Br-)=1.07VE0(I2/I-)=0.54VE0(H2O2/H2O)=1.78VE0(Cr2O72-/Cr3+)=1.23VE0(Fe3+/Fe2+)=0.77V其中其中Fe3+离子最合适。离子最合适。（仅考虑标准态的情况）（仅考虑标准态的情况）第22页/共98页三、氧化还原反应方向及其平衡三、氧化还原反应方向及其平衡1.电池电势与自由能变化的关系电池电势与自由能变化的关系和和法拉第定律法拉第定律G=HTS自由能变化自由能变化:dG=dHTdSSdTH=U+PVdH=dU+Pd

17、V+VdP 第23页/共98页等温、等压条件下：等温、等压条件下：VdP=0SdT=0所以所以:对电池而言：对电池而言：GT,P=w电电第24页/共98页电池的电功：电池的电功：w电电=E池池Qw电电=E池池nF(F称法拉第常数，称法拉第常数，96500库仑库仑,1mol电子的电量电子的电量)GT,P=E池池nF因为因为n、F都是正值都是正值E池池0 GT,P0E池池0E池池=0 GT,P=0第25页/共98页标准态时：标准态时：G=G0 G0=E0池池nF因为：因为：G0=RTlnK0所以：所以：E0池池nF=RTlnK0lnK0=E0池池nF/RT或或:logK0=E0池池nF/2.303

18、RTE0池池=电池的标准电动势电池的标准电动势n=反应中传递的电子数反应中传递的电子数F=96500库仑库仑（法拉第常数）（法拉第常数）R=8.314Jmol-1K-1(气体常数气体常数)T=绝对温度绝对温度K第26页/共98页如果反应在如果反应在298K的特定条件下：的特定条件下：可以从标准电池电势可以从标准电池电势E0池池计算热力学平衡常数计算热力学平衡常数K0第27页/共98页例题：例题：已知：已知：E0(Fe3+/Fe2+)=0.77VE0(I2/I-)=0.54V计算反应计算反应:2Fe3+2I-=2Fe2+I2298K的平衡的平衡常数。常数。解：解：E0池池=E0正正-E0负负=0

19、.77-0.54=0.23V第28页/共98页注意：注意：a.E0池池 G0K0K0 G0E0池池平衡常数只和平衡常数只和标准电动势标准电动势E0池池有关有关！b.E0池池是强度性质，是强度性质，G0是广延性质是广延性质!2Fe3+2I-=2Fe2+I2Fe3+I-=Fe2+I2第29页/共98页法拉第定律法拉第定律1833年英国化学家法拉第(M.Faraday)研究电解现象时提出：有电流通过时，电极上产生或消耗的某种物质的质量，和通过电池的电量成正比。1mol电子的电量定名为法拉第，符号F：F=NA e=6.022045 1023 1.6021892 10-19=9.648456 104 C

20、 mol-1 96500 C mol-1。半反应aOx+xe=bRed n=n是参与电极反应的任何化学品种的化学量，是参与电极反应的任何化学品种的化学量，k是该化学品种在半反应方程式中的计量系数是该化学品种在半反应方程式中的计量系数,Q是是通过通过的的电量电量，I是电流强度，是电流强度，t是时间，是时间，F是法拉第常数，等于是法拉第常数，等于96500 C mol-1 x是是半反应中电子转移数。半反应中电子转移数。第30页/共98页例题：一个由银电极和氯电极组成的电池：Ag(s)Ag+(1M)Cl-(1M),Cl2(0.85atm)Pt，把银极和铂极用导线接通后，测得电路的电流强度为 0.50

21、A。放电30分钟后，银电极失重若干克？正极消 耗25 C、0.85atm的氯气若干升？(假定在上述时间内 电路的电流强度保持不变)解：在该电池二极发生的半反应分别为：负极：Ag(s)=Ag+(aq)+e；正极：Cl2(g)+2e=2Cl-(aq)第31页/共98页30分钟内通过二极的总电量为:Q=It=0.503060=9.0102 C，Ag的摩尔质量为M=108 gmol-1。所以银电极失重：m=正极消耗25C、0.85atm的氯气的体积为：V=第32页/共98页2.浓度对电极电势的影响浓度对电极电势的影响aOx1+bRed2cRed1+dOx2第33页/共98页对任意的电极反应：对任意的电

22、极反应：aOx+ne-cRed(Nernst方程方程)298K时：时：第34页/共98页 例题例题 求下列电池在求下列电池在298K时的电动势时的电动势E池池(-)Zn/Zn2+(0.1mol/L)/Ag+(1 10-3mol/L)/Ag(+)已知已知:E0(Zn2+/Zn)=-0.76VE0(Ag+/Ag)=0.80V解：解：第35页/共98页例题：例题：已知电极反应：已知电极反应：MnO4-+8H+5e-Mn2+4H2OE0(MnO4-/Mn2+)=1.51V。当当MnO4-和和Mn2+的浓度均为的浓度均为1.0mol/L、pH=3.0时，该电极的电极电势为多少？时，该电极的电极电势为多少

23、？解：解：E(MnO4-/Mn2+)第36页/共98页判断反应：判断反应：H3AsO3+I3-+H2OH3AsO4+3I-+2H+在在pH=7及及H+=6.0mol/L时，上述反应自发进行的时，上述反应自发进行的方向方向(设其于物质均处于标准态设其于物质均处于标准态)。已知：已知：E0(H3AsO4/H3AsO3)=0.56VE0(I3-/I-)=0.535V解：解：正极：正极：I3-+2e-3I-E0(I3-/I-)=0.535V负极：负极：H3AsO3+H2OH3AsO4+2H+2e-3.3.酸度对电极电势的影响酸度对电极电势的影响第37页/共98页pH=7,H+=1 10-7mol/L：

24、E正正(0.535V)E负负(0.146V)反应从左向右进行反应从左向右进行H+=6.0mol/L时：时：E正正(0.535V)OH-电极反应方程式：电极反应方程式：2H+2e-H2E0(H+/H2)=0.0VNernst方程：方程：第39页/共98页碱性溶液中：碱性溶液中：OH-H+电极反应方程式：电极反应方程式：2H2O+2e-H2+2OH-E0(H2O/H2)=-0.828VNernst方程方程:推导两者之间的关系：推导两者之间的关系：H+OH-=Kw第40页/共98页 E0(H2O/H2)当当PH2=1atm,OH-=1mol/L时时:E=E0(H2O/H2)2H2O+2e-H2+2O

25、H-第41页/共98页如果溶液中有沉淀、配合物生成时，有类似的情况。如果溶液中有沉淀、配合物生成时，有类似的情况。例如：例如：AgNO3和金属和金属Ag组成的电极：组成的电极：电极反应：电极反应：Ag+e-=AgE0(Ag+/Ag)=0.80VNernst方程：方程：当当金属金属Ag和和AgCl饱和溶液组成的电极：饱和溶液组成的电极：电极反应：电极反应：AgCl(s)+e-=Ag(s)+Cl-(aq)E0(AgCl/Ag)=0.223VNernst方程：方程：4.4.沉淀形成对电极电势的影响沉淀形成对电极电势的影响第42页/共98页 此电极反应是一个多重平衡：此电极反应是一个多重平衡：(1)A

26、gCl(s)=Ag+(aq)+Cl-(aq)(2)Ag+(aq)+e-=Ag(s)(1)+(2)：AgCl(s)+e-=Ag(s)+Cl-(aq)此电极的此电极的Nernst方程：方程：Ag+Cl-=KspAg+=Ksp/Cl-第43页/共98页例如：例如：PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-E0(Pb2+/Pb)=-0.1251VKspPbSO4=1.1 10-8电位降低，表示电位降低，表示PbSO4的氧化能力低于的氧化能力低于Pb2+离子离子 由金属和它的难溶盐以及它的饱和溶液组成的由金属和它的难溶盐以及它的饱和溶液组成的 电极称为固体电极。电极称为固体电极。甘汞电极甘汞电极H

27、g/Hg2Cl2/Cl-Ag/AgCl电极电极第44页/共98页AgNO3和和NaCN混合溶液与混合溶液与Ag组成的电对，电极组成的电对，电极反应是多重平衡反应是多重平衡:Ag(CN)2-(aq)Ag+(aq)+2CN-(aq)(1)Ag+(aq)+e-Ag(s)(2)总反应：总反应：Ag(CN)2-(aq)+e-Ag(s)+2CN-(aq)该电极的标准电极电势：该电极的标准电极电势：E0(Ag(CN)2-/Ag)=-0.455V5.5.络合形成对电极电势的影响络合形成对电极电势的影响第45页/共98页该电极的该电极的Nernst方程：方程：E0(Ag(CN)2-/Ag)的导出的导出：Ag(C

28、N)2-=CN-=1mol/L为标准态为标准态E=E0第46页/共98页氧化还原电位的变化，氧化还原电位的变化，可使反应方向发生变化。可使反应方向发生变化。例如：例如：Ag在水中不能被氧化，但在在水中不能被氧化，但在NaCN水溶液中可水溶液中可被氧化。被氧化。已知：已知：O2+4H+4e-2H2OE0=1.23VpH=7.0时时E=0.817V在水中在水中:正极：正极：E=0.817V负极：负极：E0(Ag+/Ag)=0.80V在在NaCN水溶液中水溶液中:正极：正极：E=0.817V负极：负极：E0(Ag(CN)2-/Ag)=-0.455V第47页/共98页有些弱酸中有两部分可以发生氧化还原

29、有些弱酸中有两部分可以发生氧化还原例如例如HClOH2H:+10HClOCl2、Cl-Cl：+10、-1.当当H H+发生还原时：发生还原时：假设假设HA和和H2组成的电极反应组成的电极反应2HA+2e-H2+2A-相当于一个两重平衡：相当于一个两重平衡：(1)2HA2H+2A-(2)2H+2e-H2HA/H2电极的电极的Nernst方程：方程：第48页/共98页E0(HA/H2)和和E0(H+/H2)之间的关系：之间的关系：因为：因为：H+=KaHA/A-Nernst方程：方程：第49页/共98页 当弱酸中另一部分的氧化还原：当弱酸中另一部分的氧化还原：例如：例如：HClOCl2在酸性溶液中

30、：在酸性溶液中：2HClO+2H+2e-Cl2+2H2OE0(HClO/Cl2)=1.630V碱性溶液中：碱性溶液中：2ClO-+2H2O+2e-Cl2+4OH-E0(ClO-/Cl2)=0.420VHClOH+ClO-第50页/共98页其中：第51页/共98页6.6.浓浓 差差 电电 池池(同一种电极而由于电极离子浓度不同同一种电极而由于电极离子浓度不同而造成的电势差改变的电池而造成的电势差改变的电池)(-)Pt/H2(1atm)/H+(xmol/L)/H+(1.0mol/L)/H2(1atm)/Pt(+)测得该电池的电动势测得该电池的电动势E池池=0.30V，求负极的，求负极的H+浓度？浓

31、度？该电池的反应方程式：该电池的反应方程式：H2(1atm)+H+(1mol/L)H2(1atm)+H+(xmol/L)E0池池=0！第52页/共98页(-)Ag/AgBr/Br-(0.01mol/L)/Ag+(0.01mol/L)/Ag(+)测得该电池的电动势测得该电池的电动势E池池=0.4927V,计算计算AgBr的的Ksp?解：解：该电池的反应方程式：该电池的反应方程式：Ag+(0.01mol/L)Ag+(xmol/L)Ksp=Ag+Br-=4.46 10-11 0.01=4.46 10-13第53页/共98页根据两个电极的标准电极电势计算平衡常数根据两个电极的标准电极电势计算平衡常数例

32、如：例如：H+e-H2E0=0.000V(负极负极)H2O+e-H2+OH-E0=-0.82V(正极正极)电池反应：电池反应：H2OH+OH-E0池池=-0.820.000=-0.82V第54页/共98页AgCl(s)+e-Ag(s)+Cl-E0=0.223V正极正极Ag+(s)+e-Ag(s)E0=0.80V负极负极AgCl(s)Ag+Cl-E0池池=0.2230.80=-0.577V第55页/共98页例题例题由下列电势值：由下列电势值：H2O2+2H+2e-2H2OE0=1.77VHO2-+H2O+2e-3OH-E0=0.89V求反应：求反应：H2O2=H+HO2-的平衡常数的平衡常数Ka

33、。第56页/共98页（正）（正）H2O2+2H+2e-2H2OE0=1.77V（负）（负）HO2-+H2O+2e-3OH-E0=0.89V电池反应：电池反应：H2O2+2H+3OH-HO2-+3H2O第57页/共98页另一种方法另一种方法:第58页/共98页7.氧化还原平衡计算氧化还原平衡计算例题例题:已知已知Sn2+2e-SnE0=-0.136VPb2+2e-PbE0=-0.126V将金属将金属Pb片投入片投入2.0mol/L的的SnCl2溶液中。达平溶液中。达平衡时衡时,溶液中的溶液中的Pb2+浓度为多少浓度为多少?第59页/共98页解：解：Pb+Sn2+Pb2+SnE0池池=E0正正-E

34、0负负=-0.136(-0.126)=-0.01V设：溶液中的设：溶液中的Pb2+浓度为浓度为x或：或：第60页/共98页在水溶液中，铜在水溶液中，铜(I)盐易发生如下歧化反应：盐易发生如下歧化反应：2Cu+(aq)Cu2+(aq)+Cu(s)若开始时溶液中若开始时溶液中Cu+的浓度为的浓度为1.0mol/L，问平衡时，问平衡时它的浓度为多少？它的浓度为多少？已知已知:Cu+(aq)+e-Cu(s)E0=0.521VCu2+(aq)+e-Cu+(aq)E0=0.153V第61页/共98页E0池池=E0正正-E0负负=0.5210.153=0.368V2Cu+(aq)Cu2+(aq)+Cu(s)

35、x0.5-x/20.5-x/22y(1.0-2y)/2第62页/共98页四四.元素电势图元素电势图Fe2+2e-FeE0=-0.44VFe3+3e-FeE0=-0.036VFe3+e-Fe2+E0=0.77VFe3+0.77Fe2+-0.44Fe-0.036 第63页/共98页Mn元素在酸性条件下的元素电势图元素在酸性条件下的元素电势图EAP元素在碱性条件下的元素电势图元素在碱性条件下的元素电势图EB+5+3+10-3第64页/共98页电极电势的间接计算电极电势的间接计算Cu2+0.153VCu+0.521VCu?Cu2+e-Cu+E01=0.153V G01=-n1E01FCu+e-CuE0

36、2=0.521V G02=-n2E02FCu2+2e-CuE03=?G03=-n3E03F第65页/共98页 G03=G01+G02-n3E03F=-n1E01F+(-n2E02F)n3E03=n1E01+n2E02(两边去一个两边去一个-F)E03=(n1E01+n2E02)/n3E03=(1 0.153+1 0.52)/2=0.337VE0i=(n1E01+n2E02+n3E03+ni-1E0i-1)/ni第66页/共98页已知已知:Mn3+e-Mn2+E0=1.51VMn2+2e-MnE0=-1.18VMnO2+4e-+4H+Mn+2H2OE0=0.025VMnO2+e-+4H+Mn3+

37、2H2OE0=?VMnO2?Mn3+1.51VMn2+-1.18VMn 0.025V(0.025 4)(1.51 1)-(-1.18 2)=E0 1E0(MnO2/Mn3+)=0.95V第67页/共98页判断元素的某种氧化态是否可以发生歧化反应判断元素的某种氧化态是否可以发生歧化反应A左左B右右CB氧化态的氧化态的E右右E左左,B氧化态可以发生歧化反应氧化态可以发生歧化反应Cu2+0.153VCu+0.521VCuCu+E右右E左左,可以发生歧化反应。可以发生歧化反应。第68页/共98页MnO20.95Mn3+1.51Mn2+MnO4-0.90H2MnO42.09MnO2酸性溶液中酸性溶液中M

38、n3+和和H2MnO4都不稳定都不稳定,可以发生歧可以发生歧化反应。化反应。第69页/共98页O2+4H+4e-2H2OE0=1.23VMn3+/Mn2+=1.50V1.23VMnO4-/Mn2+=1.51V1.23V2H+2e-H2E0=0.00VMn2+2e-MnE0=-1.18VZn2+2e-ZnE0=-0.76V 判断离子在水溶液中的稳定性第70页/共98页氧化态自由能图氧化态自由能图(G0h/Fn)氧化半反应氧化半反应:Mn(s)Mnn+(aq)+ne G0h/F=nE0X轴轴:nY轴轴:G0h/F两点连线斜率：两点连线斜率：E0第71页/共98页Mn(s)Mn2+(aq)+2e G

39、0h/F=2.36VMn(s)Mn3+(aq)+3e G0h/F=0.86VMn(s)+6H2O(l)MnO2(s)+4H3O+(aq)+4e G0h/F=0.09VMn(s)+10H2O(l)H2MnO4(aq)+6H3O+(aq)+6e G0h/F=4.27VMn(s)+12H2O(l)MnO4-(aq)+8H3O+(aq)+7e G0h/F=5.17V第72页/共98页可得到信息可得到信息(更加直观更加直观)：1.G0h/F值的大小代表该化合物标准生成自由能的相值的大小代表该化合物标准生成自由能的相对大小，越高热力学不稳定，越低越稳定；对大小，越高热力学不稳定，越低越稳定；2.两点间连线

40、的斜率为两点间连线的斜率为E0表示氧化、还原剂的能力，斜表示氧化、还原剂的能力，斜率越大，氧化型的氧化能力愈强；率越大，氧化型的氧化能力愈强；3.两条连线中间突出的物种，其标准生成自由能高，不两条连线中间突出的物种，其标准生成自由能高，不稳定，易发生歧化反应，稳定，易发生歧化反应，例如：例如：Mn3+,H2MnO4；4.两条连线中间下陷的物种，比相邻两点的的标准生成两条连线中间下陷的物种，比相邻两点的的标准生成自由能小，稳定，相邻两点可发生反歧化反应。自由能小，稳定，相邻两点可发生反歧化反应。第73页/共98页pH电势图电势图(E0pH)：酸度对标准电极电势的影响酸度对标准电极电势的影响处在上

41、面的曲线处在上面的曲线还原电势高，其还原电势高，其氧化型氧化能力氧化型氧化能力强；强；处在下面的曲线处在下面的曲线还原电势低，其还原电势低，其还原型还原能力还原型还原能力强。强。第74页/共98页H+e-H2E0(H+/H2)=0.000V截距截距=E0(H+/H2)斜率斜率=-0.059/1第75页/共98页MnO4-+8H+5e-Mn2+4H2O截距截距=E0斜率斜率=-0.059 8/5第76页/共98页 在酸性溶液中：在酸性溶液中：2HClO+2H3O+2e-Cl2+4H2OE0(HClO/Cl2)=1.630V第77页/共98页 碱性溶液中：碱性溶液中：2ClO-+2H2O+2e-C

42、l2+4OH-E0(ClO-/Cl2)=0.420V第78页/共98页已知已知Cu2+2e-=CuE0=0.337VHg22+2e-=2HgE0=0.920V25时，测得下列电池的时，测得下列电池的E池池=0.1453V()Cu(s)/CuCl2(0.1mol/L)/Hg2Cl2(s)/Hg(s)(+)(a)计算电极：计算电极：Hg2Cl2+2e-=2Hg+2Cl-25时的时的E0。(b)计算计算Hg2Cl2的的Ksp。(c)写出上述电池反应方程式以及写出上述电池反应方程式以及25 C的平衡常数。的平衡常数。第79页/共98页(a)0.1453=E0池池-0.059/2logCu2+Cl-2=

43、(E0-0.337)-0.059/2log(0.1)(0.1 2)2E0=0.4116V(b)0.4116=0.92+0.059/2logKspKsp=5.8 10-18(c)Cu+Hg2Cl2=Cu2+2Hg+2Cl-logK=nE0池池/0.059=2(0.4116-0.337)/0.059=2.529K=3.38 102第80页/共98页碱性条件下，碱性条件下，P元素有如下电势图元素有如下电势图HPO32-?H2PO2-2.05vP-0.89vPH3-1.73v 完成下列问题：完成下列问题：A.HPO32-/H2PO2-电对的标准电极电势为多少？电对的标准电极电势为多少？B.碱性标准态条

44、件下，碱性标准态条件下，P歧化生成歧化生成H2PO2-和和PH3的反的反应是否能自发？应是否能自发？C.写出该歧化反应的配平方程式（用离子电子法写出该歧化反应的配平方程式（用离子电子法)。D.计算该歧化反应计算该歧化反应25 C时的平衡常数。时的平衡常数。第81页/共98页A.(-1.73x3)-(2.05x1)/2=-1.57VB.因为因为E右右大于大于E左左，可以自发进行，可以自发进行C.还原：还原：P+3H2O+3e-=PH3+3OH-氧化：氧化：P+2OH-=H2PO2-+e-3(4P+6OH-+3H2O=PH3+3H2PO2-+3OH-)总反应：总反应：4P+3OH-+3H2O=PH

45、3+3H2PO2-D.logK=nE0/0.059=3(-0.89+2.05)/0.059=58.98K=9.6 1058第82页/共98页阅读内容：参比电极和指示电极参比电极和指示电极1)参比电极：用于测量指示电极的电极电势的参比标准电极。参比电极应该具有稳定和确定的电势值。标准氢电极是一种理想的参比电极，但制备和使用都很不方便，随时需要准备好一个纯净的氢气源，并正确控制通入的气体压力100kPa，溶液纯度要求很高，若含有少量杂质AsAs、HgHg等还会使铂黑铂电极中毒失效。所以实际工作中常采用其它稳定而又方便的电极作为间接比较的标准。常用的参比电极有：饱和甘汞电极、Ag/AgCl电极等。第

46、83页/共98页饱和甘汞电极饱和甘汞电极饱和甘汞电极Hg2Cl2 2e2Hg+2ClE=0.241V第84页/共98页2)指示电极：用于指示未知溶液氢离子浓度的电极。常用pH计的氢离子浓度指示电极是“玻璃电极”。玻璃电极的主要部分是头部的球泡，由对特殊敏感玻璃薄膜组成，球泡内部装有pH值一定的缓冲溶液，其中插入一个Ag-AgCl电极，整个构成玻璃电极。玻璃膜两侧溶液pH值不同时，就产生一定的膜电势。当球泡内部溶液pH值固定时，则玻璃膜电势随球泡外溶液的pH值变化，所以可以用它作为H+浓度的指示电极。球泡内缓冲溶液的H+浓度通常为0.10 mol dm3。第85页/共98页第86页/共98页第8

47、7页/共98页第88页/共98页化学电源化学电源第89页/共98页干电池：干电池：第90页/共98页锌汞电池锌汞电池第91页/共98页银锌电池（纽扣电池）银锌电池（纽扣电池）第92页/共98页镍镉电池镍镉电池第93页/共98页铅蓄电池铅蓄电池第94页/共98页第95页/共98页固态锂电池中，金属锂为负极，TiS2为正极。工作时，锂离子通过固态聚合物电解质从负极流向正极。锂具有最负的E，同时也是极轻金属，优点显著，其电压高达3V，并可以充电，被看作是下一代的理想电池。有待解决的问题是安全性、可靠性和寿命等。固态锂电池固态锂电池第96页/共98页氢氢氧氧燃燃料料电电池池第97页/共98页感谢您的观看！第98页/共98页