氧化还原反应(课堂PPT)

1,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,2,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。,3,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。,4,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。,5,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,6,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,7,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,8,电极电势的数值,标准电极电势E,在b(H+)=1.0molkg-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,9,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)=0.00000.7618=-0.7618(V),电极电势的数值,10,PtHgHg2Cl2Cl-,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-,11,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,12,1.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,13,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？,14,1、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),15,2.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。,16,又如：,例如:,其能斯特方程式：,其能斯特方程式：,17,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。,18,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。,19,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：,20,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。,21,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,22,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：,23,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。,24,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,25,答:题给反应向逆向()进行。,Sn2+Sn为负极,根据题意,Pb2+Pb为正极,26,平衡时，G=0有：,298.15K时，有：,判断氧化还原反应的进行的程度,27,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：,28,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：,29,298.15K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：,30,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。,31,原电池的电动势为：,原电池符号为：,=,32,(2)电对和的电极电势分别为：,由于，故电对为正极，为负极。,33,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：,34,练习题：,已知：,Fe3+e-Fe2+,1、求当b(MnO)=c(H+)=0.10moldm-3b(Mn2+)=0.010moldm-3时,MnO/Mn2+的电极电势,2、求的平衡常数。,3、当c(MnO)=c(Fe2+)=c(H+)=0.10moldm-3c(Mn2+)=c(Fe3+)=0.01moldm-3时，判断上述氧化还原反应进行的方向。,1.1.43v,2.6.251062,3.E=0.723反应正向自发,35,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