第九章 氧化还原与电极电位

第九章，氧化还原和电极电位，低血钾症hypokalemiaK 5.0mmolL-1，内容摘要，氧化还原反应的基本概念原电池和电极电位电池电动势与Gibbs自由能电池电动势和自由能变化的关系是用电池电动势判断反应的自发性Nernst方程式和影响电极电位的因素电位图，第一节氧化还原确定元素氧化值的规律可以参考价数。 氧化数和价数、氧化数是表观(apparent，形式上)的电子得失数，是人为设定的数值。 化学键价表现为化学键的数量，必须根据分子的结构来判断。 CrO5: 10、c在下述化合物中氧化值分别是CH3OHHCHOHCOOH-20 2(被氧化) c的价数为4 . 氧化还原反应：氧化值发生变化。 Zn Cu2=Cu Zn2氧化值变高： ZnZn2等氧化反应； 氧化值降低： Cu2 Cu等还原反应。 失去电子： Zn等还原剂得到的电子： Cu2等氧化剂。 Zn Cu2=Cu Zn2氧化半反应： Zn-2e-Zn2还原半反应： Cu2 2e-Cu氧化半反应和还原半反应同时存在，所得电子数量相等. 半反应的通式：氧化型ne-=还原型Ox ne-=Red氧化型/还原型式称为氧化还原对(redoxcouple )，Cu2 /Cu称为铜对。 氧化还原反应的分配，氧化值法氧化值上升的总数=氧化值下降的总数离子电子法氧化剂引起的电子数=还原剂失去的电子数，第二节的原电池和电极电位，氧化还原反应化学能热能，同一溶液内的氧化还原反应过程，电子转移时没有方向性运动，不产生电流。 如何获得电力？ 把化学能转化为电能的装置称为一次电池。 AlessandroVolta1745-1827、johnundiell1790-845、LuigiGalvani1737-1798、原电池图像：(-)Zn(s)|Zn2 (c1)|Cu2 (c2)|Cu(s ) ()，3 .不同相位的界面为“9474； 中所述情节，对概念设计中的量体周长进行分析。 Pt|Hg2Cl2(s)|Hg(l)|KCl(c)4.用“，”分隔同一相内的不同物质之间。 1 .负极为左，正极为右。 2 .写出电极的化学组成，给溶液增加浓度，给气体增加分压p。(-)Pt|H3AsO4(c2 )，H3AsO3(c3 )，H (c4)I-(c1)|I2(s)|Pt ()，5 .将没有导电性的半电池用Pt电极作为极板。 (-)Pt，I2(s)|I-(c1)Fe3 (c2 )，Fe2 (c3)|Pt ()，ptO2 (g )|H2O2(l )，H (c)MnO4-(c1 )，Mn2 (c2 )， h(c3)铮铮铮铮6课的练习电池反应：2MnO4- (AQ ) 10cl-(AQ ) 16 h (AQ )2 Mn2(AQ )5cl2(g )8h2o (l )正极反应： MnO4- (AQ )8h (AQ )5e2 Mn2(AQ )4h2o (l )负极-2e(aq)Cl2(g )电池组成式： (-) pt (s )|Cl2 (g )|cl-(C1 )| MnO4- (C2 )，Mn2 (c3 )，H (c4)|Pt(s ) ()例：将KMnO4与HCl的反应设计为一次电池，写出电池反应、电极反应和电池构成式。 电极类型、Cu2 /Cu电极之类金属-金属离子电极、电极组成式Cu(s)|Cu2 (c )电极反应cu2e-=cu气体电极、氯气电极之类的电极组成式Pt(s)|H2(p)H (c )电极反应2H 2e-=H2)、Fe3 /Fe2电极组成式Pt(s)|Fe2 (c1) 这样氧化还原电极Fe3 (c2 )电极反应Fe3 e-=Fe2金属-难溶性盐-阴离子电极，例如Ag-AgCl电极组成式Ag(s)|AgCl(s)|Cl-(c )电极反应AgCl e-=Ag Cl-AgCl=Ag Cl-Ag e-=Ag、电极电位的产生、一次电池能够产生电流在两电极二、形成电极电位、-，双电层结构，其电位差称为电极电位，符号ox/red，单位v。 电极电位是金属表面与其离子溶液的电位差。 与金属的本性、温度和离子浓度有关。-，2 h (AQ )2e-=h2(g ) p (h2)=100 k APAC (h )=1moll-1，电极电位的绝对值不能直接测定，使用相对值，参照标准氢电极(SHE )。另外，标准电极电位是oSHE=0V的测定对象电极为标准状态，在p=100kPac=1molL-1的标准状态下测定的电极电位称为标准电极电位，符号oox/red，测定对象电极和SHE构成一次电池的电动势(electromotiveforce， emf):E=o _o_，标准电极电位表氧化剂的氧化能力增强，还原剂的还原能力增强，三，电动势与g的关系G=-nFEG是Gibbs自由能变化，表现反应自发性的n是电子转移的数，f是法拉第常数，96485Cmol-1； e是电动势，e=(正极)-(负极)，第二节总结，电池结构电池的构成式的标记规则的4种电极的原理(特别是金属-难溶性盐-阴离子电极)的标准电极电位的概念是以标准电极电位判断氧化力和还原力电动势与g的关系，第三节是影响电极电位的要素，WaltherNernst1864-1941， pOx ne-=qRed的非标准状态下的电极电位：cOx和cRed包含氧化剂、还原剂和相关介质的h写在分子中，OH-写在分母中。 Fe3 eFe2，Br2 2e2Br-，(二)电池电动势的Nernst方程式，电极电位，温度，ox，电极的本性，介质浓度，二， 电极电位的影响因素及关系计算(重点掌握)一方面，浓度对电极电位的影响o (Cu2/Cu )=0.3419 v Cu2 =10 moll-1时=o (Cu2/Cu ) 0.059/2 kg (10 )=0. 34190.030 v Cu2 =0.10 moll-1时=o (Cu2/Cu ) 0 求出2kg(0.1)=0.3419-0.030v、二、酸性度对电极电位影响Cr2O72- 14H 6e-=2Cr3 7H2Oo=1.232V、Cr2O72-和Cr3浓度均为1molL-1时的电极电位. 因为解Cr2o 72-14h6e-=2cr37 h2o c (Cr2o 72-=c (Cr3)=1moll-1，pH=6，c(H )=110-6molL-1，n=6，酸度的变化可以改变化学反应的方向：当有h参与的电极反应时，其H 的影响是氧化剂(另外三、已知沉淀的生成对电极电位的影响是AgCl的Ksp=1.7710-10、Ag e-=Ag、o=0.7996V在Ag溶液中加入NaCl，将cl浓度保持在1molL-1，求出298.15K时的AgCl-Ag电对的电极电位。 AgCl-Ag电对的电极反应是agcle-=AgCl-AgCl=AgCl-Age-=agag cl-ag电对的电极电位，以Ag -Ag电对的电位为母体电位时，AgCl-ag电对的电位为其感应电位。(ag/ag )=0. 79960.059 LG (1. 7710-10 )=0. 223 v、思考问题，o(ag/ag)(agcl/ag)o(agcl/ag )的意思是什么？ 如何计算o(Ag /Ag)=0.7996V(Ag /Ag )以任意浓度表示Ag /Ag电对的电极电位，(AgCl/Ag )表示AgCl/Ag电对的电极电位，o(AgCl/Ag )表示Cl-=1molL-1且AgCl/Ag电对的电极电位解析：(Cu2/Cui ) 是cu2i-e-=Cui (s ) Cu =ksp (Cui )/ I-=5.0610-12摩尔- 1，例如(Cu2 /Cu )=0.158V，Ksp(CuI)=5.0610-12，(Cu2/Cui )，第三节总结为o(ag/ag)(agcl/ag)o(agcl/ag ) 第四节电极电位的应用，1、氧化剂/还原剂的相对强弱电极电位的正值越大，判断氧化型的氧化能力越强的电极电位的负值越大，还原型的还原能力越强。 h2o2/h2o1. 77 cl2/cl-1.36 o2/h2o1. 23、Hg2/Hg0. 86 sn2/sn-0.14 al3/al-1.66、o2、H2O2、cl2、sn、Hg、al， 标准状态：0 Aox e=Ared电极电位为1Box e=Bred电极电位为2对角规则： Aox能够与Bred反应的充分条件为12fe3e-=Fe2o=0. 77 VP2e-=PBO=-0.13 v， 氧化还原反应Aox Bred=Ared Box设计如下： (-) box|bred| AOX|ared () e=(AOX/ared )-(box/bred ) g=-nfe，反应自发，在g0(aox/ared)(box/bred )标准状态下不能共存是因为， i2e-=2i-o=1.08 v2hg 2e-=hg22o=0.92 vfe3e-=fe2o=0.77 vp2e-=PBO=-0.13 v，3，从Go=-nFEo及Go=-RTlnKo得到RTlnKo=nFEo解：正极： Fe3 e-=Fe2 =0.771V负极： sn2=sn4e2e-=0.151ve=正-负=0.771-0.151=0.620V，反应为：2Fe3 Sn2=2Fe2 Sn4 n=2，例如已知(1)4H O2 4e=2H2O，o=1. 229 v (2)2h (1)-(2)取得：4H 4OH-=4H2O，K1=f(E)H2O=H OH-，K2=Kw，多重平衡的原则： (1)4H O2 4e=2H2O，o=1.229v(2)2h2o2o4e=4oh-，o=0.401VE=0.828V，代入： K1=1.0141056，4，电位法测定或(-)指示电极|被测定液|参照电极()； 参照电极()，电极电位在测定条件下保持一定值，可作为参照基准的电极称为参照电极。 饱和水银电极(SCE )等。 电极电位和测定的离子浓度与Nernst方程式一致的电极称为指示电极。 例如pH玻璃电极。(-)玻璃电极|测定pH溶液|cccccc气体、气体、气体、气体、气体、气体6第五节、元素电位图、元素电位图：该元素的氧化值从高到低，从左到右排列，种子之间用横线连接，横线上显示的值应用1 :判断某些物种是否发生歧化反应。 应用2 :根据已知求未知。 另外，ABC、左、右、123abcdn1n3、n表示两端的电气对的标准电极电位，1、2、3表示邻接的电气对的标准电极电位，n1、n2、n3表示邻接的电气对移动的电子数。 Concentrationcell，concentration cell : samespecisesbotedcontrationsinformmbranepo