氧化还原反应3

电极电势的产生 溶解 沉积 将金属M插入其Mn 盐溶液中 可能发生 M s Mn aq ne e 留在M表面 Mn aq ne M s M活泼性 Mn aq 浓度小 溶解占优 M活泼性 Mn aq 浓度大 沉积占优 金属晶体 金属正离子 金属原子 自由电子 平衡时 对于Zn Zn2 电极 电子留在锌片上 Zn2 进入溶液 在Zn和Zn2 溶液的界面上 形成双电层 a 铜电极的双电层 b 与锌电极相反 电极电势 金属和其盐溶液界面上的电势差 在铜 锌原电池中 由于Zn电极和Cu电极的电极电势不同 因此产生了电流 平衡时 对于Zn Zn2 电极 电子留在锌片上 Zn2 进入溶液 在Zn和Zn2 溶液的界面上 形成双电层 a 铜电极的双电层 b 与锌电极相反 电极电势符号 E 记为 E 氧化态 还原态 如 E Zn2 Zn E O2 OH E MnO4 Mn2 等 电极电势 影响电极电势的因素 电极的本性 温度 离子浓度等 电极电势 金属和其盐溶液界面上的电势差 电对的电极电势越大 其氧化态越易得电子 氧化性越强 电对的电极电势越小 其还原态越易失电子 还原性越强 金属越活泼 易失电子 E值越低 负 金属越不活泼 易得电子 E值越高 正 如 E Zn2 Zn 0 7618VE Cu2 Cu 0 3419V 电极电势的意义 在没有电流通过的情况下 正 负两极的电极电势之差称之为原电池的电动势 原电池的电动势 电极电势的数值 标准电极电势E IUPAC建议采用标准氢电极作为标准电极 电极电势的数值 标准电极电势E 在b H 1 0mol kg 1p H2 100 00kPa条件下 以此电极为参比 可测得其他标准电极的E IUPAC建议采用标准氢电极作为标准电极 方法 在25 下 标准氢电极待测标准电极 测定原电池的电动势 E Zn2 Zn 0 0000 0 7618 0 7618 V 电极电势的数值 Pt Hg Hg2Cl2 Cl 当KCl溶液为饱和溶液时 E 0 2415V 由甘汞 Hg2Cl2 Hg 饱和KCl溶液组成 Hg2Cl2 e Hg l Cl 测出各电对的标准电极电势 成标准电极电势表 电对电极反应标准电极电势 1 电极反应中各物质均为标准态 温度为298 15K Cl2 2e2Cl E 1 3583v 标准电极电势表及其应用 例题 在298 15K 标准状态下 从下列电对中选出最强的氧化剂和最强的还原剂 并列出氧化态物质的氧化能力和还原态物质的还原能力的强弱顺序 解 查得 在标准状态下 上述电对中氧化态物质的氧化能力由强到弱的顺序为 还原态物质的还原能力由强到弱的顺序为 非标态 1 电极的本性2 浓度 或压力 不是主要影响因素 2 溶液的酸碱性 影响电极电势的因素 电极电势的数值 Nernst方程式 E 2 能斯特 Nernst 方程式 对于非标准条件下各电对的电极电势 可用下式计算 25 时 Z 半反应中转移的电子数 纯固体 液体不写入 气体以分压pB进行计算 又如 例如 其能斯特方程式 其能斯特方程式 根据Nernst方程 在一定温度下 对于给定的电极 氧化态物质或还原态物质的浓度的变化将引起电极电势的变化 增大氧化态物质的浓度或降低还原态物质的浓度 都会使电极电势增大 降低氧化态物质的浓度或增大还原态物质的浓度 将使电极电势减小 例题已知298 15K时 计算金属银插在AgNO3溶液中组成电极的电极电势 解 298 15K时 电极的电极电势为 b Ag b 计算结果表明 当Ag 浓度由降低到时 电极电势相应地由0 7991V减小到0 6806V 例题已知298 15K时 把铂丝插入 溶液中 计算电极的电极电势 解 298 15K时 电极的电极电势为 电动势与 G的关系 rGm Wmax 对于电功Wmax QE zFE 在定温 定压条件下 系统的吉布斯函数变等于系统所做的最大非体积功 电极电势的应用 一 比较氧化剂和还原剂的相对强弱二 计算原电池的电动势三 判断氧化还原反应的方向四 确定氧化还原反应进行的程度 例题 宇宙飞船上使用的氢 氧燃料电池 其电池反应为 计算298 15K时 反应的标准摩尔吉布斯函数变和电池标准电动势 解 298 15K时 反应的标准摩尔吉布斯自由能变 298 15K时原电池的标准电动势为 判断氧化还原反应的方向 任何一个氧化还原反应 原则上都可以设计成原电池 利用所设计的原电池的电动势 可以判断氧化还原反应进行的方向 时 反应正向进行 时 反应处于平衡状态 时 反应逆向进行 例题判断298 15K时 氧化还原反应 在下列条件下进行的方向 解 0 1375V 答 题给反应向逆向 进行 Sn2 Sn为负极 根据题意 Pb2 Pb为正极 平衡时 G 0有 298 15K时 有 判断氧化还原反应的进行的程度 例题试估计298 15K时反应 进行的程度 解 反应的标准电动势为 298 15K时反应的标准平衡常数为 例题 已知298 15K时下列电极的标准电极电势 试求298 15K时AgCl的标准溶度积常数 解 在298 15K 标准状态下将上述两个电极设计成一个原电池 原电池符号为 正极反应 负极反应 电池反应 298 15K时 电池反应的标准平衡常数为 298 15K时 AgCl的标准溶度积常数为 例题在298 15K时 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 试分别计算出下列两种情况下原电池的电动势 并写出原电池符号 电极反应和电池反应 解 1 在标准状态下将电对和组成原电池 标准电极电势较大的电对为原电池正极 标准电极电势较小的的电对为原电池的负极 原电池的电动势为 原电池符号为 2 电对和的电极电势分别为 由于 故电对为正极 为负极 原电池电动势为 原电池符号为 电极反应和电池反应分别为 正极反应 负极反应 电池反应 练习题 已知 Fe3 e Fe2 1 求当b MnO c H 0 10mol dm 3b Mn2 0 010mol dm 3时 MnO Mn2 的电极电势 2 求的平衡常数 3 当c MnO c Fe2 c H 0 10mol dm 3c Mn2 c Fe3 0 01mol dm 3时 判断上述氧化还原反应进行的方向 1 1 43v 2 6 25 1062 3 E 0 723反应正向自发 教学要求掌握 Nernst方程 影响电极电势的因素 利用电极电势判断氧化剂和还原剂的相对强弱 判断氧化还原反应进行的方向和氧化还原反应进行的程度 氧化还原反应平衡常数的计算 熟悉 氧化值 原电池 电池符号 电极电势 标准电极电势 了解 氧化还原反应式的配平 氧化还原反应的特征 电极的类型 电极电势的产生 电池电动势与电池