基础化学：第八章 电极电势

1、1基础化学Basic ChemistryWelcome to2预习提纲：预习提纲：1. 如何配平氧化还原反应方程式？如何配平氧化还原反应方程式？2. 原电池和氧化还原反应的电动势有何原电池和氧化还原反应的电动势有何 不同？不同？3. 标准电极电位有何应用？标准电极电位有何应用？4. 如何计算电极电位和氧化还原反应的如何计算电极电位和氧化还原反应的 电动势？电动势？5. 如何判断氧化还原反应的方向和限度？如何判断氧化还原反应的方向和限度？3作业作业：P.152 1、2、4、5、8、10、13、14 自学自学： P.136（三）（三） P.142 例例86、例、例87 P.145 (三三)P.14

2、94乳酸乳酸+丙酮酸丙酮酸NADHNAD+烟酰胺腺嘌呤二核苷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(辅酶辅酶I)还原型辅酶还原型辅酶I- 2e2e5主要内容：主要内容：第一节第一节 氧化值与氧化还原反应氧化值与氧化还原反应第二节第二节 氧化还原反应的电动势氧化还原反应的电动势（重点（重点）第三节第三节 电极电位电极电位（重点）（重点）第四节第四节 Nernst 方程式及影响方程式及影响 的因素的因素（重点）（重点）第五节第五节 电极电位和电池电动势的应用电极电位和电池电动势的应用6第一节第一节 氧化值与氧化还原反应氧化值与氧化还原反应一、一、 oxidation number吸电子较强吸电子较强氧化值是某元素

3、一个原子的氧化值是某元素一个原子的表观荷电数表观荷电数，这种荷电数是，这种荷电数是假设假设把每一个化学键中的电把每一个化学键中的电子指定给子指定给电负性更大电负性更大的原子的原子而求得。而求得。7HCl+1-1OHH+1+1-1-18计算规则：计算规则： 1. 单质分子中，元素的氧化值为零单质分子中，元素的氧化值为零。 2. 化合物中，氧化值之和为零。化合物中，氧化值之和为零。3. O-2，H+1(有例外有例外)例：试计算氧化值。例：试计算氧化值。0+1+7-2CuKMnO49+2+1-1-1+2S2O32-H2O2OF2小结：氧化值可以是整数、零、负小结：氧化值可以是整数、零、负 数、分数数

4、、分数-210二、氧化还原反应和氧化还原电对二、氧化还原反应和氧化还原电对Cu2+ + ZnCu + Zn2+氧化还原反应氧化还原反应:还原还原半反应：半反应： Cu2+ 2eCu氧化氧化半反应：半反应：Zn 2eZn2+1. redox reaction氧化值发生变化的反应。氧化值发生变化的反应。氧化值降低氧化值降低氧化值升高氧化值升高11同一元素氧化态同一元素氧化态(Ox)与还原态与还原态(Red)间的共轭关系：间的共轭关系： 氧化值高氧化值高氧化值低氧化值低Ox + neRed氧化还原电对：氧化还原电对：Ox / RedCu2+ / Cu ， Zn2+ / Zn2. 半反应和半反应和氧化

5、还原电对氧化还原电对12Cu2+ + ZnCu + Zn2+e两对氧化还原电对之间的电子转移反应。两对氧化还原电对之间的电子转移反应。3.氧化还原反应实质氧化还原反应实质Ox1Red1Red2Ox213三、氧化还原反应方程式的配平三、氧化还原反应方程式的配平2221 21. 氧化值法：根据氧化值法：根据氧化值变化相等氧化值变化相等原则配平原则配平Fe3+ + Sn2+ Fe2+ + Sn4+氧化剂：氧化剂：还原剂：还原剂：Fe3+Sn2+Ox,得电子的物质得电子的物质Red,失电子的物质失电子的物质14Fe3+ + eSn4+Fe2+2.离子电子法：根据离子电子法：根据得失电子数相等得失电子数

6、相等原原 则配平则配平还原还原半反应：半反应：氧化氧化半反应：半反应：Sn2+ - 2e2Fe3+ + Sn2+ = Fe2+ + Sn4+22Fe3+ + Sn2+ Fe2+ + Sn4+15CO2C2O42-eMnO4- + C2O42- +Mn2+ + CO2 + H2O例：写出该反应的两个半反应并配平。例：写出该反应的两个半反应并配平。MnO4-+ H+eMn2+H2O84225H+MnO4- + C2O42- +Mn2+ + CO2 + H2OH+2210816552+7+3+416Cl2Cl-eMnO4- + Cl- +Mn2+ + Cl2 + H2OMnO4-+ H+eMn2+H

7、2O841/215H+MnO4- + Cl- +Mn2+ Cl2+ H2OH+5/248 552MnO4-+ Cl-+ 2 Mn2+ Cl2+ H2O H+5816 1017第二节第二节 氧化还原反应的电动势氧化还原反应的电动势一、原电池及基本概念一、原电池及基本概念例：锌片放进例：锌片放进CuSO4溶液中溶液中Cu2+ + ZnCu + Zn2+氧化还原反应氧化还原反应:还原还原半反应：半反应： Cu2+ 2eCu氧化氧化半反应：半反应：Zn 2eZn2+化学能化学能热能，热能， 使使T升高升高18把把 Zn-ZnSO4与与Cu-CuSO4组成原电池组成原电池:19Cu片片CuSO4Zn片片

8、ZnSO4盐桥盐桥e正极正极(电位高电位高)负极负极(电位低电位低)(-)Zn|Cu2+(1molL-1)|Cu(+)Zn2+(1molL-1)|20原电池的组成原电池的组成:由两个半电池由两个半电池 ( 即电极即电极 ) 组成组成Cu Cu2+(a),正极正极:负极负极: Zn Zn2+(a) 半电池反应半电池反应:Cu2+ 2eCuZn2eZn2+正极正极:负极负极:电池反应电池反应:化学能化学能电能电能Zn + Cu2+Zn2+ + Cu还原半反应还原半反应氧化半反应氧化半反应氧化还原反应氧化还原反应21讨论：讨论：1. 原电池原电池利用氧化还原反应产利用氧化还原反应产生电流的装置。生电

9、流的装置。2. 电池组成式：电池组成式：负极负极正极正极3. 电极反应电极反应(半电池反应半电池反应)正极：正极：电位电位负极：负极：电位电位高高低低正极正极反应：反应：电子反应电子反应负极负极反应：反应：电子反应电子反应得得失失224. 电极电位电极电位( ) Cu2+ /Cu Zn2+ /Zn5. 原电池电动势原电池电动势(E)E = += + 023二、氧化还原反应的电动势二、氧化还原反应的电动势 根据根据正向正向反应设计出电池：反应设计出电池：正极反应正极反应还原半反应还原半反应负极反应负极反应氧化半反应氧化半反应 + E= + 1. 把反应拆成两个半反应把反应拆成两个半反应2. 正向

10、反应正向反应的的 EE0 ?24例：将下列反应组成电池，写出电极反应例：将下列反应组成电池，写出电极反应 、 电池反应、电池组成式以及电动势。电池反应、电池组成式以及电动势。 1.Cu2+ + ZnCu + Zn2+解：解： 拆成两个半反应：拆成两个半反应：正极正极反应：反应：负极负极反应：反应：电池反应：电池反应：Cu2+ + ZnCu + Zn2+Zn2+ 2eZnCu2eCu2+25 Cu2+Cu Zn2+Zn电池组成式：电池组成式：Cu(-)|Cu2+(1molL-1)|Zn2+(1molL-1)|Zn (+)26E= + 0= 氧化剂氧化剂 还原剂还原剂= MnO4-/Mn2+ Fe

11、3+/Fe2+小结：小结：1. 原电池：原电池：E02. 正向反应的正向反应的E= 氧化剂氧化剂 还原剂还原剂00练习题练习题30第三节第三节 电极电位电极电位一、电极电位的产生一、电极电位的产生（ 双电层）双电层）溶解溶解沉积沉积M(s) Mn+ + neMMn+绝对电极电位绝对电极电位金属与溶液间处于平衡时的电位差金属与溶液间处于平衡时的电位差(可测？可测？)31为什么为什么 Zn2+/Zn正向自发正向自发 逆向自发逆向自发 =rGm 0，E0,反应反应rGm = 0，E0,反应反应达到平衡达到平衡 = nFErGm60例：判断下列反应在例：判断下列反应在298.15K时的反应方向，时的反应方向， 设各种离子的活度均为设各种离子的活度均为1mol/L。Fe2+Sn4+Fe3+Sn2+ 0Fe3+/Fe2+=