西工大与西安交大期末复习考研备考 化学课件 氧化还原反应

1、从元素得失电子的角度，一般从元素得失电子的角度，一般可把化学反应分为两大类：一可把化学反应分为两大类：一类是在反应过程中，反应物之类是在反应过程中，反应物之间没有电子的转移，如酸碱反间没有电子的转移，如酸碱反应、沉淀反应及配位反应等；应、沉淀反应及配位反应等；一类是在反应过程一类是在反应过程中，反应物之间发中，反应物之间发生了电子转移，这生了电子转移，这一类反应就是氧化一类反应就是氧化还原反应。还原反应。2Mg(s)+O2(g) = 2MgO(s)MgMg2+2e2P(s)+2Cl2(g) = 2PCl3(l)与氧结合与氧结合电子转移电子转移电子偏移电子偏移半反应（电极反应）涉及同一元素的氧化

2、态和还原态：半反应（电极反应）涉及同一元素的氧化态和还原态：（1 1）负极写在左边，正极写在右边；）负极写在左边，正极写在右边；（2 2）负极先写还原型物种（反应前），再写氧化型物种）负极先写还原型物种（反应前），再写氧化型物种（反应后）；正极先写氧化型物种，再写还原型物种；（反应后）；正极先写氧化型物种，再写还原型物种；标明各物种的状态和浓度（分压）；标明各物种的状态和浓度（分压）；H+(c1) | H2(p), Pt(+) (-)Pt，O2(p) | OH- - (c1) (-)Zn | Zn2+(c1) H+(c1) | H2(p), Pt(+)(+)（3 3）用单垂线表示相与相之间的界

3、面，双垂线表示盐桥；）用单垂线表示相与相之间的界面，双垂线表示盐桥；Fe3+(c1)，Fe2+(c2) | Pt (+) (-) Pt, Cl2(p) | Cl- (c) （6 6）只起导电作用的惰性电极（铂、石墨）要注明。）只起导电作用的惰性电极（铂、石墨）要注明。（4 4）若同一相中有两个以上物种，则用逗号将之隔开；）若同一相中有两个以上物种，则用逗号将之隔开；（5 5）若正极是气体电极，则可以先写还原型物种，再）若正极是气体电极，则可以先写还原型物种，再 写氧化型物种；写氧化型物种；Sn4+(c1)，Sn2+(c2) | Pt (+) 界面界面 界面界面 c1 盐桥盐桥 c2 界面界面

4、(-) PtH2(105Pa) H+ (1mol L- -1)Cu2+ (1mol L- -1) Cu(s)(+)22CueCu 22322HH OH Oe +2+2222HCuHCu + + (-) Zn（s)Zn2+ (c1)Cu2+ (c2) Cu(s)(+)22ZneZn22CueCu22CuZnCuZn22222HgCleHg Cl242854MnOHeMnH O242222165281010MnOHHg ClMnH OHgCl (-) Hg(s) Hg2Cl 2(s) Cl-MnO4-(c1), Mn2+ (c2) Pt (+)电极反应：电极反应：电极符号：电极符号：Zn (s)

5、Zn2+ (aq)电极反应电极反应电极符号电极符号Pt H2(g) H+ (aq)22()2( )HaqeHg 2()2( )ZnaqeZn s Pt Fe 3+ (aq, c1), Fe 2+ (aq, c2)电极符号电极符号电极反应：电极反应：电极反应：电极反应：电极符号：电极符号：Hg- -Hg2Cl2 (s) Cl- - (aq) 22( )222()Hg ClseHg lClag32()()FeaqeFeag 22( )()()( )Zn sCuaqZnaqCu s反应热测定装置反应热测定装置1(298.15)218.7rmHkJ mol (298.15)(298.15)298.15

6、(298.15)rmrmrmGHS 1(298.15)212.47rmGkJ mol 2( )()2Zn sZnaqe 2()2( )CuaqeCu s 22( )()()( )Zn sCuaqZnaqCu s112 964851.101212.46rWQ UnFEC molVkJ mol电池电动势电池电动势E与电池反应与电池反应 关系关系:rmG1(298.15)212.47rmGkJ mol eGWeWqEnFEGnFEGnFE标准状态下：标准状态下：使用条件：使用条件：可逆电池可逆电池lnrmGnFEKRTRTlg0.0592nEK电池在放电之后再充电时，必须恢复原状；电池在放电之后再充

7、电时，必须恢复原状；电池在放电或充电时，所通过的电流都无穷小。电池在放电或充电时，所通过的电流都无穷小。当反应达到平衡时，当反应达到平衡时，E=0E=0, ,G=0G=0，则：，则：当当T为为298.15K，R为为8.314Jmol-1K-1，并把自然对数换，并把自然对数换算成常用对数，则有：算成常用对数，则有：M活泼活泼: 溶解溶解 沉积沉积 M不活泼不活泼: 沉积沉积 溶解溶解浓浓Mn+稀稀Mn+( )()nM sMaqne 溶溶解解沉沉淀淀选定一个电极作为比较标准，确定各个电极对此比较电选定一个电极作为比较标准，确定各个电极对此比较电极极 ( (称为参比电极称为参比电极) ) 的相对电极

8、电势。的相对电极电势。IUPACIUPAC建议采用标准氢电极作为建议采用标准氢电极作为标准电极。标准电极。2( )2()2HgHaqe 2/HH 2(/)0.0000HHV 12|(100)|(1)Pt HkPaHmol L标准电极电势：标准电极电势：电对中的氧化态和还原态都是标准态电对中的氧化态和还原态都是标准态（浓度为（浓度为1moldom1moldom-3-3，分压为，分压为100kPa100kPa），液体和固体），液体和固体为纯净物质，用符号为纯净物质，用符号（氧化态（氧化态/ /还原态）还原态）。未知电极标准电极电未知电极标准电极电势的测量：势的测量：将待测标将待测标准电极与标准氢电

9、极准电极与标准氢电极组成原电池，测量出组成原电池，测量出这个原电池的电动势，这个原电池的电动势，就是待测电极的标准就是待测电极的标准电极电势。电极电势。 ()( )( )MFEEE参比电极：参比电极：德国化学家德国化学家W .能斯特能斯特()()lnaAbBcRTnFc 氧化态氧化态还原态还原态0.059( )lg( )abc Anc B0.059 ( )/ ( )/lg ( )/ ( )/yzabc Ycc ZcEEnc Acc Bc用纯水代替构成标准氢电极的酸性水溶液，用纯水代替构成标准氢电极的酸性水溶液，试计算该氢电极的电极电势。试计算该氢电极的电极电势。将氢电极半反应中的将氢电极半反应

10、中的n值和纯水中值和纯水中c(H3O+)1.010-7 molL-1，代入上式得，代入上式得:()()lnaAbBcRTnFc 232321 22720.059(/)(/)(/)lg () /0.05910lg2(1.010 )0.41Vp HpH OHH OHnc H Omol LVVV （1 1） 确定金属的活动性顺序确定金属的活动性顺序（2） 计算原电池的电动势计算原电池的电动势（3） 判断氧化剂和还原剂的相对强弱判断氧化剂和还原剂的相对强弱（4） 判断氧化还原反应进行的方向判断氧化还原反应进行的方向（5） 选择合适的氧化剂和还原剂选择合适的氧化剂和还原剂（6） 判断氧化还原反应进行的次

11、序判断氧化还原反应进行的次序（7） 求平衡常数求平衡常数（8） 求溶液的求溶液的pHpH试确定金属试确定金属FeFe、CoCo、NiNi、CrCr、MnMn、ZnZn、PbPb在水溶在水溶液中的活动性顺序。液中的活动性顺序。22232220.4400.2770.2460.741.180.7630.126FeCoFeCoNiCrNiCrMnZnMnZnPbPbVVVVVV 查标准电极电势表得：查标准电极电势表得：由以上数据可知，活动性顺序为：由以上数据可知，活动性顺序为：MnZnCrFeCoNiPbM活泼活泼: 溶解溶解 沉积沉积 氧化态氧化态 + ne- - 还原态还原态 E /V- -3.0

12、45- -0.763 0.000 0.337 1.36 2.87Li+ + e- - LiZn2+ + 2e- - Zn 2H+ + 2e- - H2Cu2+ + 2e- - Cu Cl2 + 2e- - 2Cl- - F2 + 2e- - 2F- - 氧氧化化态态的的氧氧化化性性增增强强还还原原态态的的还还原原性性增增强强标准电极电势越大，电对的氧化态是越强的氧化剂，标准电极电势越大，电对的氧化态是越强的氧化剂，还原态是越弱的还原剂；标准电极电势越小，电对的氧化态还原态是越弱的还原剂；标准电极电势越小，电对的氧化态是越弱的氧化剂，还原态是越强的还原剂。是越弱的氧化剂，还原态是越强的还原剂。计

13、算下列原电池在计算下列原电池在298K298K时的电动势，指出正、负极时的电动势，指出正、负极 Pt | Fe2+ (1.0 mol.L-1), Fe3+ (0.10 mol.L-1) |NO3 -(1.0 mol.L-1), HNO2 (0.010 mol.L-1 L), H+(1.0 mol.L-1) | Pt查表知查表知：32FeeFe Pt | Fe2+ (1.0 mol.L-1), Fe3+ (0.10 mol.L-1) 232323()/()0.0592lgFeFeFeFeFeFecnc 0.05921.00.771lg0.71210.1V32/0.771FeFeV 计算下列原电池

14、在计算下列原电池在298K298K时的电动势，指出正、负极时的电动势，指出正、负极 Pt | Fe2+ (1.0 mol.L-1), Fe3+ (0.10 mol.L-1) |NO3 -(1.0 mol.L-1), HNO2 (0.010 mol.L-1 L), H+(1.0 mol.L-1) | Pt查表知查表知：32232NOHeHNOH OPt | NO3 -(1.0 mol.L-1), HNO2 (0.010 mol.L-1 L), H+(1.0 mol.L-1)232323()3/()()0.0592lgHNONOHNONOHNOHNOcncc 30.05920.010.94lg0.

15、99921.01.0V 32/0.94NOHNOV 计算下列原电池在计算下列原电池在298K298K时的电动势，指出正、负极时的电动势，指出正、负极 Pt | Fe2+ (1.0 mol.L-1), Fe3+ (0.10 mol.L-1) |NO3 -(1.0 mol.L-1), HNO2 (0.010 mol.L-1 L), H+(1.0 mol.L-1) | Pt由于：由于：E (NO3- /HNO2) E (Fe3+ /Fe2+ )EMF = (+) - (-)= 0.999 - 0.712 = 0.287V所以电池反应为：所以电池反应为： NO3-+ 3H+ + 2Fe 2+ = HN

16、O2 + H2O +2Fe3+Fe3+ /Fe2+ 为负极为负极NO3- /HNO2为正极为正极计算下列原电池在计算下列原电池在298K298K时的电动势，指出正、负极时的电动势，指出正、负极 Pt | Fe2+ (1.0 mol.L-1), Fe3+ (0.10 mol.L-1) |NO3 -(1.0 mol.L-1), HNO2 (0.010 mol.L-1 L), H+(1.0 mol.L-1) | PtFe3+ /Fe2+ 为负极为负极NO3- /HNO2为正极为正极3232/0.940.7710.169MFNOHNOFeFeVE 32/0.94NOHNOV 32/0.771FeFeV

17、 查表知查表知：假设假设计算下列原电池在计算下列原电池在298K298K时的电动势，指出正、负极时的电动势，指出正、负极 Pt | Fe2+ (1.0 mol.L-1), Fe3+ (0.10 mol.L-1) |NO3 -(1.0 mol.L-1), HNO2 (0.010 mol.L-1 L), H+(1.0 mol.L-1) | Pt2320.0592lg0.05920.10.010.169lg21.0 1.01.00.287MFMFEEQnV 则电池反应为：则电池反应为： NO3-+ 3H+ + 2Fe 2+ = HNO2 + H2O +2Fe3+Fe3+ /Fe2+ 为负极为负极NO

18、3- /HNO2为正极为正极假设成立，电池电动势为假设成立，电池电动势为0.287V当外界条件一定时，反应处于标准状态，反应的方当外界条件一定时，反应处于标准状态，反应的方向就取决于氧化剂或还原剂的本性。向就取决于氧化剂或还原剂的本性。判断反应判断反应2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+能否自发由左向右进行？能否自发由左向右进行？查标准电极电势表得查标准电极电势表得：2320.7710.337CuCuFeFeVV 故上述反应可由左向右自发进行。故上述反应可由左向右自发进行。232CuCuFeFe 因为因为还原性还原性Cu Fe2+ ,氧化性氧化性Fe3+ Cu2+ 求下列反应在求下列反应在298 K时的平衡常时的平衡常KqZn+Cu2+ (1.0molL