氧化还原反应Part

1、安阳师范学院化学化工学院安阳师范学院化学化工学院第第 十十 章章 氧化还原反应氧化还原反应第第 十十 章章 氧化还原反应氧化还原反应10-1 氧化还原反应与原电池氧化还原反应与原电池10-2 电池反应的热力学电池反应的热力学10-3 影响电极电势的因素影响电极电势的因素10-4 化学电源与电解化学电源与电解10-5 图解法讨论电极电势图解法讨论电极电势10-6 氧化氧化-还原平衡和电极电势的应用还原平衡和电极电势的应用10-1 氧化还原反应与原电池氧化还原反应与原电池10-1-1 化合价与氧化数化合价与氧化数一、中学的化合价概念复习：一、中学的化合价概念复习：（1）一种元素一定数目的原子与其他

2、元素一）一种元素一定数目的原子与其他元素一定数目的原子化合的性质，叫做这种元素的化定数目的原子化合的性质，叫做这种元素的化合价。合价。（2）化合价有正价和负价；离子化合物与共）化合价有正价和负价；离子化合物与共价化合物中化合价的数值与正负的确定方法有价化合物中化合价的数值与正负的确定方法有所不同；所不同；（3）在单质分子中，元素的化合价为零。）在单质分子中，元素的化合价为零。（4）所有化合物中的正负化合价代数和为零。）所有化合物中的正负化合价代数和为零。求在求在Na2S4O6分子中分子中S的化合价的化合价非极性共价键非极性共价键 配位键配位键极性共价键极性共价键O SSSSOOOOO2-Que

3、stion 1S的化合价的化合价 5 0 0 5 平均值平均值 2.5O SSOO2-S的化合价的化合价 4 0 平均值平均值 2二、氧化数的概念二、氧化数的概念n为了区别为了区别这种从化学式出发计算得出的化合价这种从化学式出发计算得出的化合价与从物质的微观结构出发算得的化合价，将前与从物质的微观结构出发算得的化合价，将前者定义为者定义为氧化数氧化数。因此，氧化数是一个经验值，。因此，氧化数是一个经验值，是一个人为的概念。是一个人为的概念。 应用：应用：1、 判断是否发生氧化判断是否发生氧化氧化数升高、氧化反氧化数升高、氧化反应、还原剂应、还原剂 ；氧化数降低、还原反应、氧化剂；氧化数降低、还

4、原反应、氧化剂 。2、配平氧化、配平氧化-还原反应方程式（后面讲）还原反应方程式（后面讲）3、 分类化合物，如分类化合物，如Fe ( )、 ()；Cu ()、Cu ()。 三、氧化数的确定三、氧化数的确定 n1、在离子化合物中，元素的氧化数等于离子、在离子化合物中，元素的氧化数等于离子的正、负电荷数。的正、负电荷数。n2、在共价化合物中，元素的氧化数取决于两、在共价化合物中，元素的氧化数取决于两个原子之间共用电子对的偏移数。个原子之间共用电子对的偏移数。a在非极性键共价分子（单质）中，元素的在非极性键共价分子（单质）中，元素的氧化数为零，氧化数为零，b在极性键共价分子中，元素的氧化数等在极性键

5、共价分子中，元素的氧化数等于原子间共用电子对的偏移数。于原子间共用电子对的偏移数。3 具体规定：具体规定： a单质的氧化数为零单质的氧化数为零 。b除了在除了在NaH、CaH2、NaBH4、LiAlH4中氢的氧中氢的氧化数为化数为 1以外，氢的氧化数为以外，氢的氧化数为+1 ；c所有氟化物中，氟的氧化数为所有氟化物中，氟的氧化数为 1；d氧的氧化数一般为氧的氧化数一般为 2，但有许多例外；在过氧，但有许多例外；在过氧化物中，氧的氧化值为化物中，氧的氧化值为-1，在氟的氧化物中，如，在氟的氧化物中，如OF2和和O2F2中，氧的氧化值分别为中，氧的氧化值分别为+2和和+1 P4 Br2 Cl2 e

6、在配合物中，当自由基或原子团作为配体时，在配合物中，当自由基或原子团作为配体时，其氧化数均看作其氧化数均看作 1：CH3( 1)、C5H5( 1)等，当等，当中性分子作为配体时，若配体中的配位原子提中性分子作为配体时，若配体中的配位原子提供偶数个电子，如供偶数个电子，如H2O、CO、NH3、C2H4、C6H6等，其氧化数为零，但等，其氧化数为零，但NO作为配体时，氧作为配体时，氧化数为化数为+1。 f. 目前元素的最高氧化数达到目前元素的最高氧化数达到+8，在，在OsO4、RuO4中中Os和和Ru的氧化数均为的氧化数均为+8，其它元素的，其它元素的最高氧化数至多达到其主、副族数。例如：最高氧化

7、数至多达到其主、副族数。例如： Na2Cr2O12和和CrO5中，中，Cr的氧化数为的氧化数为+6，因为，因为这些化合物中有（这些化合物中有（O的氧化数为的氧化数为 1）存在。）存在。 “氧化数氧化数” 与与“化合化合价价”有无区别？有无区别？Question 2四、氧化数与化合价（化学键）的区别四、氧化数与化合价（化学键）的区别 n1、含义不同：化合价是原子间相互作用力的、含义不同：化合价是原子间相互作用力的表示，反映出形成化学键的能力，而氧化数是表示，反映出形成化学键的能力，而氧化数是人为规定的，当然还是要服从公认的规则。人为规定的，当然还是要服从公认的规则。n2、 所用的数字范围不同：化

8、合价取整数（一所用的数字范围不同：化合价取整数（一般不超过般不超过+8或或 4），如），如Fe3O4，Fe的化合价为的化合价为+2，+3。氧化数可以取零，分数或整数，如。氧化数可以取零，分数或整数，如Fe3O4的表观（平均）氧化数为的表观（平均）氧化数为+8/3，而实际氧，而实际氧化数为化数为+2、+3。Electrons cant swim! The Spontaneous Reaction 10-1-2 原电池原电池1、原电池的构造、原电池的构造原电池：原电池： 将化学能转化成电能的装置将化学能转化成电能的装置（-） Zn Zn2 + 2e- 氧化反应氧化反应（+） Cu2+ + 2e-

9、Cu 还原反应还原反应Zn + Cu2+ Zn2+ +Cu 电池反应式：电池反应式：工作状态的化学电池同时发生三个过程：工作状态的化学电池同时发生三个过程：l两个电极表面分别发生氧化反应和还原反应 电子流过外电路 离子流过电解质溶液分别发生在两个电极上的反应称为半电池反应。分别发生在两个电极上的反应称为半电池反应。 作用：作用：p 让溶液始终保持电中性使电极反应得以继续进行让溶液始终保持电中性使电极反应得以继续进行p 消除原电池中的液接电势（或扩散电势）消除原电池中的液接电势（或扩散电势） 通常内盛饱和通常内盛饱和 KCl 溶液或溶液或 NH4NO3 溶液溶液(以琼胶以琼胶作成冻胶作成冻胶).

10、2 盐桥盐桥3 原电池的表示法原电池的表示法(1) 电极类型电极类型 a、金属金属-金属离子电极金属离子电极 b、气体、气体-离子电极离子电极 d、氧化还原电极、氧化还原电极 c、金属金属-金属难溶盐金属难溶盐-阴离子电极阴离子电极 Ag+ + e = Ag 电极反应：电极反应：a. 金属金属金属离子电极金属离子电极n将金属板插到此金属的盐溶液中构成的电极将金属板插到此金属的盐溶液中构成的电极电极组成：电极组成：Ag | Ag+ (a)区分电极材料与电极溶液区分电极材料与电极溶液注明溶液的活度注明溶液的活度常用浓度代替常用浓度代替b. 气体气体-离子电极离子电极n将气体通入其相应离子的溶液中，

11、并用惰将气体通入其相应离子的溶液中，并用惰性导体作导电极板构成的电极性导体作导电极板构成的电极电极组成：电极组成：Pt | Cl2(p) | Cl- (a) Cl2 + 2e = 2Cl- 电极反应：电极反应：c. 金属金属-金属难溶盐金属难溶盐-阴离子电极阴离子电极n将金属表面涂有其金属难溶盐的固体，然后浸将金属表面涂有其金属难溶盐的固体，然后浸入与该盐具有相同阴离子的溶液中构成的电极入与该盐具有相同阴离子的溶液中构成的电极电极组成：Ag| AgCl(s)| Cl- (a)AgCl + e = Ag + Cl- 电极反应：电极组成：Hg| Hg2Cl2(s)| Cl- (a) Hg2Cl2+

12、2e = 2Hg +2Cl- 电极反应：d. 氧化还原电极氧化还原电极n将惰性电极浸入含有同一元素的两种不同将惰性电极浸入含有同一元素的两种不同氧化值的离子溶液中构成的电极氧化值的离子溶液中构成的电极 电极组成：Pt | Sn4+(a1) , Sn2+(a2) Sn4+ + 2e = Sn2+ 电极反应：电电 极极 类类 型型电极组成电极组成电极反应电极反应金属金属金属电金属电极极Ag | Ag+ (a)Ag+ + e = Ag气体气体-离子电离子电极极Pt | Cl2(p) | Cl- (a)Cl2 + 2e = 2Cl- 金属金属-金属难金属难溶盐溶盐-阴离子阴离子电极电极Ag | AgC

13、l(s)| Cl- (a)AgCl + e = Ag + Cl-氧化还原电极氧化还原电极 Pt | Sn4+(a1) ,Sn2+(a2)Sn4+ + 2e = Sn2+ )( Cu )L(1.0molCu )L(1.0mol Zn Zn )( 1212 负极负极“-”在左边，正极在左边，正极“+”在右边，盐桥用在右边，盐桥用 “”表表示示 半电池中两相界面用半电池中两相界面用“ | ”分开，溶液、气体要在（）分开，溶液、气体要在（）内注明内注明cB，pB 纯液体、固体和气体写在惰性电极一边用纯液体、固体和气体写在惰性电极一边用“|”分开分开(2) 原电池符号原电池符号书写规则：书写规则： 界界

14、 c1 盐盐 c2 界界 面面 桥桥 面面(一一) PtH2(105Pa) H+ (lmol L- -1)Cu2+ (lmol L- -1) Cu(s)(+)10-1-3 电极电势和电动势电极电势和电动势一、一、 电极电势电极电势1电极电势产生的原因电极电势产生的原因当把金属浸入其盐溶液时当把金属浸入其盐溶液时,就会发生两个过程就会发生两个过程 ： 过程过程a M(s) Mn+ (aq)+ ne- （ 溶解溶解) 过程过程b Mn+ (aq)+ ne- M(s) (沉积沉积) 当两个方向相反的过程进行的速率相等时，达动当两个方向相反的过程进行的速率相等时，达动态平衡状态态平衡状态 M(s) M

15、n+ (aq) + ne- 金属的电极电势金属的电极电势E= V金属金属 (金属表面的电势金属表面的电势) V溶液溶液 (溶溶液本身的电势液本身的电势)影响因素：影响因素：a金属的种类；金属的种类；b原本存在于溶液中的原本存在于溶液中的金属离子浓度；金属离子浓度；c温度温度 当当 Zn 和和 Zn2+溶液均处于标准态时，这个电极电势溶液均处于标准态时，这个电极电势称为锌电极的标准电极电势，用称为锌电极的标准电极电势，用 E表示；表示；非标准态的电极电势用非标准态的电极电势用E表示表示 2、金属、金属 - 金属离子电极的电极电势金属离子电极的电极电势锌电极的双电层锌电极的双电层 铜电极的双电层铜

16、电极的双电层2/0.76vZnZnE 2/0.34vCuCuE 标准电极电势标准电极电势 (standard electrode potential) 凡是符合标准态条件的电极都是标准电极。凡是符合标准态条件的电极都是标准电极。 在这里强调以下标准态在这里强调以下标准态: 所有的气体分压均为所有的气体分压均为1105Pa 溶液中所有物质的活度均为溶液中所有物质的活度均为1molL-1 所有纯液体和固体均为所有纯液体和固体均为1105Pa条件下最条件下最稳定或最常见单质稳定或最常见单质二、二、 原电池的电动势原电池的电动势 两电极的电极电势之差即两极板之间的电势差，就两电极的电极电势之差即两极板

17、之间的电势差，就是原电池的电动势。用是原电池的电动势。用E池池表示电动势。表示电动势。若两电极的各物质均处于标准状态，则其电动势为电若两电极的各物质均处于标准状态，则其电动势为电池的标准电动势池的标准电动势 ，用，用E池池表示。表示。( - ) Zn | ZnSO4(1molL-1) CuSO4(1molL-1) Cu ( + )VVVEEE10. 176. 034. 0池EEE池EEE池E 0 是氧化还原反应可以自发进行的判据。是氧化还原反应可以自发进行的判据。 事实上事实上, 标准电极电势的绝对值是无法测定的，标准电极电势的绝对值是无法测定的，于是建立了标准氢电极。于是建立了标准氢电极。

18、三、标准氢电极三、标准氢电极 （ 气体气体 - 离子电极离子电极 ） 将复有一层海绵状铂黑的铂片（或镀有铂黑将复有一层海绵状铂黑的铂片（或镀有铂黑的铂片）置于氢离子浓度（严格地说应为活度的铂片）置于氢离子浓度（严格地说应为活度a）为）为1molL 1的硫酸溶液中，然后不断地通入压的硫酸溶液中，然后不断地通入压强为强为100KPa的纯氢气，使铂黑吸附氢气达到饱的纯氢气，使铂黑吸附氢气达到饱和，形成一个标准氢电极和，形成一个标准氢电极 -322H (1.0mol dm )2e HP2/0vHHE32(100)(1)Pt HKPa Hmol dm标准氢电极作为负极时标准氢电极作为负极时 22Cu/C

19、uH /H0.34VEEEEE 池标准氢电极与标准铜电极组成的原电池标准氢电极与标准铜电极组成的原电池 3232( )()(1)(1)( )Pt HPHmol dmCumol dmCu|为测锌电极的电极电势，将其与标准氢电极组成原电池为测锌电极的电极电势，将其与标准氢电极组成原电池22H /HZn/Zn0.76VEEEEE池( )Zn ZnSO4(1.0moldm 3 ) H(1.0 moldm 3 )|H2( p)|Pt (+)四、其它类型的四、其它类型的典型典型电极电极1、 金属金属-难溶盐（或氧化物）电极难溶盐（或氧化物）电极 (a)、Ag-AgCl-Cl-电极电极 (b)、Ag-Ag2

20、O-Cl-电极电极 AgCl + e- Ag + Cl- Ag| AgCl(s)| Cl- 作为正极的电极反应作为正极的电极反应 作为负极时的电极符号作为负极时的电极符号 作为正极的电极反应作为正极的电极反应 作为负极时的电极符号作为负极时的电极符号 22222Ag OH OeAgOH Ag| Ag2O(s)| OH- 作为负极的电极符号作为负极的电极符号: Pt Hg (1) Hg2Cl2 (s) KCl（浓度）（浓度）作为正极的电极反应作为正极的电极反应: Hg2Cl2 (s) + 2e- = 2Hg (l) + 2 Cl- (aq)标准甘汞电极标准甘汞电极: Cl- = 1.0 mol

21、L-1 E (Hg2Cl2 / Hg) = 0.268 V为了便于控制甘汞电极的电极电势，经常为了便于控制甘汞电极的电极电势，经常使用饱和甘汞电极。使用饱和甘汞电极。 电极中的电极中的 KCl 溶液溶液是饱和的，并与是饱和的，并与 KCl 晶体共存。晶体共存。 (c) 甘汞电极甘汞电极2、氧化还原电极、氧化还原电极 五标准电极电势表五标准电极电势表 用标准氢电极与其他各种标准状态下的电极组用标准氢电极与其他各种标准状态下的电极组成原电池，测得这些电极与标准氢电极之间的电成原电池，测得这些电极与标准氢电极之间的电动势，从而计算各种电极的标准电极电势。动势，从而计算各种电极的标准电极电势。1、 测

22、定方法：测定方法：见教材见教材262页页 表表10-1电对电对电极反应电极反应E /VLi+/LiLi+ + e- Li-3.040K+/KK+ + e- K-2.924Zn2+/ZnZn2+ + 2e- Zn-0.7626H+/H22H+ + 2e- 2H20Cu2+/CuCu2+ + 2e- Cu0.340O2/H2OO2+4H+ + 4e- 2H2O1.229Cl2/Cl-Cl2 + 2e- 2Cl-1.229F2/HF(aq)F2+2H+ + 2e- 2HF(aq)3.053XeF/Xe(g)XeF + e- Xe(g) + F-3.4标准电极电势表标准电极电势表左侧价态高，称为氧化型

23、；右侧价态低，称为还原型左侧价态高，称为氧化型；右侧价态低，称为还原型 。氧化型和还原型组成一个氧化还原电对。虽然氧化型氧化型和还原型组成一个氧化还原电对。虽然氧化型和还原型的实质是指左侧和右侧的所有物质，但在一和还原型的实质是指左侧和右侧的所有物质，但在一般的表示中经常只写出化合价有变化的物质。般的表示中经常只写出化合价有变化的物质。 2、 标准电极电势表（标准电极电势表（298K，酸性介质），酸性介质）22327/CuCuCr OCr2327214627Cr OHeCrH O2327/1.23VCr OCrEn电极反应的通式为: n 氧化型 + ze = 还原型。n式中 e 表示电子，z

24、表示半反应中转移电子的个数，为无量纲的量。3、几点说明、几点说明 na、 原则上，表中任何两个电极反应所表示的电极原则上，表中任何两个电极反应所表示的电极都可以组成原电池。位置在上的，即电极电势小都可以组成原电池。位置在上的，即电极电势小的为负极，位置在下的，即电极电势大的为正极。的为负极，位置在下的，即电极电势大的为正极。在电池反应中，正极的氧化型是氧化剂，它被还在电池反应中，正极的氧化型是氧化剂，它被还原成其还原型；而负极的还原型是还原剂，被氧原成其还原型；而负极的还原型是还原剂，被氧化成其氧化型。化成其氧化型。nb、电极电势高的电极，其氧化型的氧化能力强；电极电势高的电极，其氧化型的氧化

25、能力强；电极电势低的电极，其还原型的还原能力强。电极电势低的电极，其还原型的还原能力强。 nc、查表时要注意溶液的查表时要注意溶液的pH。pH = 0时，查酸时，查酸性介质表；性介质表；pH = 14时，查碱性介质表；还有时，查碱性介质表；还有一种生物化学中的电极表是一种生物化学中的电极表是pH = 7的电极电位的电极电位数据。无论是酸表，还是碱表，电极反应的通数据。无论是酸表，还是碱表，电极反应的通式均为：式均为： 氧化型氧化型 + z e = 还原型。还原型。 ndE的代数值与半反应的书写无关，即与得的代数值与半反应的书写无关，即与得失电子数多少无关。失电子数多少无关。例：例：下列三对电对

26、中，在标准状态下哪个是最强的氧化剂？下列三对电对中，在标准状态下哪个是最强的氧化剂？ MnO4-/Mn2+、Hg2+/Hg、Cl2/Cl- 解：解： 查教材附录查教材附录7，得，得 E (MnO4-/Mn2+) = + 1.49 V， E (Hg2+/Hg) = + 0.851 V， E (Cl2/Cl-) = +1.3583 V E (MnO4-/Mn2+)E (Cl2/Cl-)E (Hg2+/Hg) 氧化剂由强到弱的顺序氧化剂由强到弱的顺序 MnO4- Cl2 Hg2+ 10-1-4、氧化、氧化 还原方程式的配平还原方程式的配平 1氧化数法氧化数法 (1) 基本依据：在配平的氧化基本依据：

27、在配平的氧化 还原反应方还原反应方程式中，氧化数的总升高值等于氧化数的总程式中，氧化数的总升高值等于氧化数的总降低值。降低值。 a正确书写反应物和生成物的分子式或离子式；正确书写反应物和生成物的分子式或离子式； b找出还原剂分子中所有原子的氧化数的总升高找出还原剂分子中所有原子的氧化数的总升高值和氧化剂分子中所有原子的氧化数总降低值值和氧化剂分子中所有原子的氧化数总降低值; c根据根据b中两个数值，找出它们的最小公倍数中两个数值，找出它们的最小公倍数，进而求出氧化剂、还原剂分子前面的系数，进而求出氧化剂、还原剂分子前面的系数; d用物质不灭定律来检查在反应中不发生氧化用物质不灭定律来检查在反应

28、中不发生氧化数变化的的分子数目，以达到方程式两边所有原数变化的的分子数目，以达到方程式两边所有原子相等。子相等。 (2) 步骤：步骤： 2、电极反应式的配平、电极反应式的配平 （1）酸介质中）酸介质中 a）将氧化还原电对的）将氧化还原电对的氧化型氧化型写在写在左边左边，还原型还原型写在写在右右边边b）将）将变价元素变价元素的原子配平的原子配平 (以及以及非氢氧非氢氧的原子的原子) c）在缺少）在缺少n个氧原子个氧原子的一侧加上的一侧加上n个水个水，以平衡氧原子，以平衡氧原子d）在缺少）在缺少n个氢原子个氢原子的一侧加上的一侧加上n个个H+，以平衡氢原，以平衡氢原子子e）加电子以平衡电荷，完成电

29、极反应式的配平）加电子以平衡电荷，完成电极反应式的配平2327/Cr OCr（2）碱介质中）碱介质中 a）将）将氧化型氧化型写在写在左边左边，还原型还原型写在写在右边右边b）将）将变价元素变价元素的原子配平的原子配平(以及以及非氢氧非氢氧的原子的原子) c）在缺少）在缺少n个氧原子个氧原子的一侧加上的一侧加上n 个个 OH- ，以平，以平衡氧原子衡氧原子d）在缺少）在缺少 n 个氢原子个氢原子的一侧加上的一侧加上 n 个个 H2O ，同，同时在另一侧加上时在另一侧加上 n 个个 OH- ，将氢原子配平，将氢原子配平 e）加电子以平衡电荷，完成电极反应式的配平）加电子以平衡电荷，完成电极反应式的

30、配平Ag2O / Ag 3、 离子离子 - 电子法配平氧化还原方程式电子法配平氧化还原方程式 (1) 基本依据：在离子方程式两边，原子个数与离基本依据：在离子方程式两边，原子个数与离子电荷数都必须相等。子电荷数都必须相等。(2) 具体步骤：具体步骤： a先将反应物和产物以离子形式列出（难溶先将反应物和产物以离子形式列出（难溶物、弱电解质和气体均以分子式表示）；物、弱电解质和气体均以分子式表示）； c加一定数目的电子和介质（酸性条件下：加一定数目的电子和介质（酸性条件下：H+H2O；碱性条件下：；碱性条件下：OHH2O），使半反应两），使半反应两边的原子个数和电荷数相等边的原子个数和电荷数相等

31、这是关键步骤；这是关键步骤； d根据氧化还原反应中得失电子必须相等，将根据氧化还原反应中得失电子必须相等，将两个半反应乘以相应的系数，合并成一个配平的两个半反应乘以相应的系数，合并成一个配平的离子方程式离子方程式. b将反应式分成两个半反应将反应式分成两个半反应 一个是氧化，另一个是氧化，另一个是还原；一个是还原；离子离子 电子法配平的关键：电子法配平的关键： n(i) 每个半反应两边的电荷数与电子数的代数和相每个半反应两边的电荷数与电子数的代数和相等，原子数相等；等，原子数相等；n(ii) 正确添加介质：在酸性介质中，去氧加正确添加介质：在酸性介质中，去氧加H，添氧加添氧加H2O；在碱性介质

32、中，去氧加；在碱性介质中，去氧加H2O，添氧，添氧加加OH。n(iii) 根据弱电解质存在的形式，可以判断离子反根据弱电解质存在的形式，可以判断离子反应是在酸性还是在碱性介质中进行。应是在酸性还是在碱性介质中进行。 22ZnCuCuZn10-2 电池反应的热力学电池反应的热力学10-2-1 电池电动势与电池化学反应电池电动势与电池化学反应Gibbs自由能变的关系自由能变的关系其自发进行的判据是其自发进行的判据是 0rG在烧杯中进行时，虽有电子转移，但不产生电流，在烧杯中进行时，虽有电子转移，但不产生电流，属于恒温恒压无非体积功的过程。属于恒温恒压无非体积功的过程。 若利用若利用 Cu - Zn

33、 电池完成上述反应，则有电流产生电池完成上述反应，则有电流产生，属于恒温恒压有非体积功，属于恒温恒压有非体积功 电功电功 W 的过程的过程 其自发进行的判据是其自发进行的判据是 rGWn在等温等压下，系统在等温等压下，系统Gibbs降低值降低值等于可逆等于可逆过程中对外所作的最大非体积功。过程中对外所作的最大非体积功。n当反应进度为当反应进度为 时，转移的电子为时，转移的电子为 n 摩尔摩尔, 电量为电量为 q = nF，式中法拉第常数，式中法拉第常数 F = 96500 库仑库仑 / 摩尔摩尔 ，故电功，故电功 W =qE= n E F 。 n一般认为电池反应的进行方式是可逆的，一般认为电池

34、反应的进行方式是可逆的，系统所作的非体积功全部为电功：系统所作的非体积功全部为电功：n rGm= W电功电功,最大最大= -qE=- nEF,rmrGnEFGzEF 即得当电池中各物质均处于标准态时当电池中各物质均处于标准态时 式中式中 z 为一无单位的纯数，公式的单位统一于为一无单位的纯数，公式的单位统一于1J mol若将公式的两边同时除以反应进度若将公式的两边同时除以反应进度 rmGzFE ()rmGzEF 电极类似于上面的公式，可以写出有关电极电势的公式：类似于上面的公式，可以写出有关电极电势的公式： 例例 Cu2+ + 2e- Cu E1(Cu2+/Cu)=+0.34V；（；（ G)1

35、= -65.5 kJ mol-1 2Cu2+ + 4e- 2Cu； （ G)2= -65.5 2 kJ mol-1 E2 = - ( G)2/ n2F = 0.34v 1/2Cu2+ + e- 1/2Cu E3 = - ( G)3/ n3F = 0.34v 如何正确理解标准电极电势无加合性？如何正确理解标准电极电势无加合性？根据根据 rG m= - z F E 又又 rG m= -RT lnK 即得即得 zFE = RT lnK 将将T=298.15K，R=8.314 JK-1mol-1, F = 96500 Cmol-1代入，得室温下，代入，得室温下， 2.303lgRTEKzF0.059VlgEKz10-2-2 电池标准电动势和平衡常数的关系电池标准电动势和平衡常数的关系 平衡常数与电池的平衡常数与电池的标准电动势有关标准电动势有关，而与物质，而与物质浓度无关浓度无关；氧化还原反应的氧化还原反应的平衡常数平衡常数与电子转移数，即与与电子转移数，即与反应方程式的写法反应方程式的写法有关；有关；氧化还原反应的氧化还原反应的平衡常数平衡常数与与温度温度有关；有关；一般认为，当一般认为，当n = 2，E 0.2V时，或时，或n = 1，E 0.4V时，时，K 106，此平衡常数已相当大，此平衡常数已相当大，反应进行得比较完全。反应进行得比较完全。氧化还原反应