学习情境双氧水分析(电极电位)PPT

1、学习情境四学习情境四:双氧水分析双氧水分析双氧水具有什么性质双氧水具有什么性质? 双氧水是过氧化氢的俗双氧水是过氧化氢的俗称称，是一种强氧化剂，是一种强氧化剂，也可用也可用作作还原还原剂。剂。（？）（？）适用于伤口适用于伤口消毒及环境、食品消毒。消毒及环境、食品消毒。 其含量测定其含量测定用什么方用什么方法法? 常用氧化还原滴定法。常用氧化还原滴定法。一、氧化还原滴定法概述一、氧化还原滴定法概述1 1、氧化还原滴定法：以氧化还原反应为基、氧化还原滴定法：以氧化还原反应为基础的滴定分析方法。础的滴定分析方法。2 2、特点：、特点：（1 1）机理复杂、多步反应）机理复杂、多步反应。（2 2）有的程

2、度虽高但）有的程度虽高但速度缓慢速度缓慢。（3 3）有的伴有）有的伴有副反应副反应而无明确计量关系而无明确计量关系。（4 4）条件不同，产物不同）条件不同，产物不同。3 3、分类：、分类：高锰酸钾法、重铬酸钾高锰酸钾法、重铬酸钾法、碘量法、法、碘量法、溴量法、铈量法溴量法、铈量法。4 4、应用：、应用：非常非常广泛，广泛，直接或间接直接或间接测定无机物、有机物测定无机物、有机物。如何如何控制反应方向控制反应方向及怎样及怎样加快加快反应速度反应速度是氧化还原滴定中需是氧化还原滴定中需要解决的两大问题。要解决的两大问题。 如何控制反应方向？如何控制反应方向？ 为此应了解电极电位。为此应了解电极电位

3、。1 1、氧化剂与还原剂氧化剂与还原剂2+ 2+ 3+ =3+ =4+4+2+ 2+ 氧化剂是指氧化剂是指得到得到电子的电子的反应物反应物。FeFe3+3+ 还原剂是指还原剂是指失去失去电子的电子的反应物反应物。SnSn2+2+2+ 3+ =4+2+ 氧化剂得到电子由氧化态变为还原态，氧化剂得到电子由氧化态变为还原态，FeFe3+3+为氧化态，为氧化态，FeFe2+2+为还原态。为还原态。还原剂失去电子由还原态变为氧化态。还原剂失去电子由还原态变为氧化态。 SnSn2+2+为还原态，为还原态， SnSn4+4+为氧化态。为氧化态。3 3、电对：通过电子得失相互、电对：通过电子得失相互转变的一对

4、氧化态与还原态转变的一对氧化态与还原态所构成的体系称为电对。所构成的体系称为电对。电对表示方法：电对表示方法： 氧化态氧化态/ /还原态还原态 2+ 3+ =4+2+ 一一个氧化还原个氧化还原反应反应中有两个电对中有两个电对。即：4+ / 2+ 3+ / 2+ 其中：价态高的是氧化态，电对4+ / 2+中是4+ 电对3+ / 2+ 中是3+ 价态低的是还原态，电对4+ / 2+中是2+ 电对3+ / 2+ 中是2+ 2+ 3+ =4+2+ 4 4、氧化与还原氧化与还原( (是指半反应是指半反应) ) 氧化氧化是一半反应，是失去电子的反应。是一半反应，是失去电子的反应。SnSn2+2+-2e=S

5、n-2e=Sn4+ 4+ 也可说成也可说成SnSn2+2+被氧化被氧化 还原还原也是一半反应，是得到电子的反应。也是一半反应，是得到电子的反应。如如FeFe3+3+e= Fe+e= Fe2+ 2+ 也可说成也可说成FeFe3+3+被还原。被还原。 两个半两个半反应相加就得到氧化还原反应反应相加就得到氧化还原反应，相加时电子得失数应相等。相加时电子得失数应相等。 概括为：升失氧还概括为：升失氧还 降得还氧降得还氧 解释为：氧化值解释为：氧化值升升高，高，失失去电子，去电子，发生发生氧氧化反应，该反应物是化反应，该反应物是还还原原剂；氧化值降低，得到电子，发剂；氧化值降低，得到电子，发生还原反应，

6、该反应物是氧化剂。生还原反应，该反应物是氧化剂。能斯特方程式能斯特方程式dOxdOxaanFRTReRe/ln303. 2)25(lg059. 00ReRe/CaandOxdOx使用能斯特方程式应注意以下问题使用能斯特方程式应注意以下问题（1 1） 氧化态氧化态 ：表示半反应中氧化态这一方所有：表示半反应中氧化态这一方所有离子浓度的乘积离子浓度的乘积。 还原态还原态 ：表示半反应中还原态这一方所有：表示半反应中还原态这一方所有离子浓度的乘积离子浓度的乘积。（2 2）各浓度的方次等于其在半反应中的系数）各浓度的方次等于其在半反应中的系数。（3 3）固体、纯液体浓度为）固体、纯液体浓度为1 1 。

7、（4 4）气体的浓度用分压表示）气体的浓度用分压表示。（5 5）温度改变，方程式中系数也发生改变）温度改变，方程式中系数也发生改变。例：例：Zn -2e Zn2+MnO4- + 5e + 8H+ = Mn2+ + 4H2O2H+ + 2e H2PPHaHHHHH/)(lg20592. 02222/)(lg20592. 02/22ZnaZnZnZnZn)()()(lg50592. 0284/2424MnaHaMnOaMnMnOMnMnO写出电对写出电对I I2 2/I/I- -、CrCr2 2O O7 72-2-/Cr/Cr3+3+的能斯特方程式表达式。的能斯特方程式表达式。)()()(lg60

8、592. 03214272/32723272CraHaOCraCrOCrCrOCr)(1lg20592. 02/22IaIIII计算计算 CrCr2 2O O7 72-2-=CrCr3+3+=H=H+ + =0.1mol/L=0.1mol/L时电对时电对CrCr2 2O O7 72-2-/Cr/Cr3+3+的电极电位。的电极电位。)(20. 11 . 01 . 01 . 0lg60592. 033. 1)lg60592. 02142314272/32723272VCrHOCrCrOCrCrOCr例：计算例：计算Cr2O72-/Cr3+电极在电极在 Cr2O72- Cr3+=1mol/L, pH

9、=5 时的电极电势时的电极电势。解：解： Cr2O72- + 6e +14 H+ 2Cr3+7H2O2314272/lg60592. 032723272CrHOCrCrOCrCrOCr)V(.)(lg.5415410 01 110101 16 6059205920 02322321 114145 5 6 6、电极电位的应用、电极电位的应用（1 1）判断氧化剂或还原剂的相对强弱）判断氧化剂或还原剂的相对强弱电对的电极电位越高，其氧化形的氧化能电对的电极电位越高，其氧化形的氧化能力越强力越强氧化剂氧化剂 电对的电极电位越低，其还原形的还原能电对的电极电位越低，其还原形的还原能力越强力越强还原剂还原

10、剂判断判断KMnOKMnO4 4与与K K2 2CrCr2 2O O7 7氧化性强弱氧化性强弱判断判断SnClSnCl2 2与与FeClFeCl2 2还原性强弱还原性强弱VVVVSnSnFeFeCrOCrMnMnO154.0771.033.151.12423327224/KMnOKMnO4 4氧化性强氧化性强SnClSnCl2 2还原性强还原性强(2)判断氧化还原反应进行的程度判断氧化还原反应进行的程度 氧化还原反应是可逆反应，反应进行的氧化还原反应是可逆反应，反应进行的程度用平衡常数程度用平衡常数K K来衡量来衡量。平常数平常数K与两电对电极电位的关系为：与两电对电极电位的关系为：0592.

11、 0)(lg还原剂电对氧化剂电对nK 例：例：求下列反应的平衡常数求下列反应的平衡常数 H3AsO3 +I2 + H2O 2HI+ H3AsO4解：氧化剂电对为解：氧化剂电对为I2/I- 还原剂电对为还原剂电对为H3AsO4/H3AsO3VVAsOHAsOHII559. 0545. 033432/47. 00592. 0)559. 0545. 0(2lgK反应进行是否完全？反应进行是否完全？反应进行完全的标准是：反应进行完全的标准是： lgK 3（n1+n2）lgK=-0.47 n1=2 n2=23（n1+n2）=12lgK 3（n1+n2）反应进行完全反应进行完全( (3 3) )判断氧化还

12、原反应进行的方向判断氧化还原反应进行的方向电极电位越高的氧化态与电极电位电极电位越高的氧化态与电极电位低的还原态相互反应。低的还原态相互反应。即即电极电位越高的氧化态与电极电电极电位越高的氧化态与电极电位低的还原态位低的还原态是反应物。是反应物。 判断以下反应在标准状态下时的判断以下反应在标准状态下时的反应方向。反应方向。 2Fe3+ + 2I- = Fe2+I2VFeFe771. 023/VII545.0/2 已知已知 FeFe3+3+及及I I- -是反应物，反应方是反应物，反应方向向右。会干扰向向右。会干扰CuCu2+2+的测定。的测定。如何消除？如何消除？)()(lg10592. 02

13、3/2/323FeaFeaFeFeFeFe)(1lg20592.02/22IaIIII 可加入氟化物降低三价可加入氟化物降低三价铁离子浓度，降低铁离子浓度，降低FeFe3+3+/Fe/Fe2+2+电对的电极电位。电对的电极电位。（1 1）条件电位：）条件电位： 一定条件下，氧化型和还一定条件下，氧化型和还原型的分析浓度都是原型的分析浓度都是1moL/L1moL/L时时的实际电位的实际电位。如：如：Fe3+/Fe2+电对电对 Fe3+和和Fe2+在稀盐酸溶液中，除了在稀盐酸溶液中，除了Fe3+和和Fe2+之外，还有：之外，还有：FeOH2+、 FeCl2+、 FeCl2+、 FeCl+、 FeC

14、l2等多种等多种形式，因此如果用总浓度（分析浓度）形式，因此如果用总浓度（分析浓度）cFe3+和和cFe2+代替平衡浓度代替平衡浓度Fe3+和和Fe2+，计算结果与实际相差较大。故引入副反计算结果与实际相差较大。故引入副反应系数进行校正。应系数进行校正。FeCl2+ Fe(OH)2+ FeCl2+ FeCl4-FeCl63- ClCl- -OHOH- -Fe3+FeCl+ Fe(OH) + FeCl2 FeCl3-FeCl42- ClCl- -OHOH- -Fe2+HCl介质介质精确的计算中，用活度精确的计算中，用活度a代替代替 ，因因 a = ，若有副反应的发生，引入副，若有副反应的发生，引

15、入副反应系数反应系数 后：后：a =c/ , 代入能斯特公代入能斯特公式：式：当当c氧氧1molL1，c还还 1molL1时时(分析浓分析浓度度)的电极电位即为条件电极电位。的电极电位即为条件电极电位。)还原态()氧化态(lg0592. 0lg0592. 0)还原态()氧化态(lg0592. 0ccnnccn氧还还氧氧还还氧氧还还氧lg0592. 0n条件电极电位与标准电极电位的关系为：条件电极电位与标准电极电位的关系为：应用条件电极电位后应用条件电极电位后能斯特能斯特方程式表达式方程式表达式)还原态()氧化态(lg0592. 0ccn 称为条件电位，它是在特定条件下，称为条件电位，它是在特定

16、条件下，氧化态和还原态的氧化态和还原态的分析分析浓度都为浓度都为1molL1molL-1-1 时的电位。条件不变时为一常数，条件电时的电位。条件不变时为一常数，条件电位反映了离子强度和各种副反应对位反映了离子强度和各种副反应对 的的影响。影响。特点：特点：（1 1）条件不变时为一常数。）条件不变时为一常数。（2 2）离子强度、酸度离子强度、酸度和和各种副反应各种副反应影响。影响。（3 3）数据较少。如缺乏相同条件的）数据较少。如缺乏相同条件的 可用相近可用相近条件条件的的 来代替。来代替。（2 2）影响因素）影响因素 离子强度（盐效应）离子强度（盐效应） 发生改变改变离子强度改变1规定可忽略盐

17、效应不易计算，已知：已知： VII535.02生成沉淀生成沉淀VCuCu16. 02lg0592. 0222CuCuCuCuCuCulg059. 0)(222IKCCuISPCuCuCuCu IICuICuCuCuCuVKsp22287. 01lg0592. 0IIIICuILmolIKsp2212/1101 . 1时令，又已知1222CuCCuCu形成配合物：形成配合物： 与氧化型形成配合物电极电位下降与氧化型形成配合物电极电位下降与还原型形成配合物电极电位上升与还原型形成配合物电极电位上升例：间接碘量法测例：间接碘量法测CuCu2+2+VFeFe771. 023测定氧化能力强，干扰23CuFeVCuCu164. 02VII545. 02)()(3223lg059. 0FFeFFeFeFe3322111lg059. 023FFFFeFeVLmolFFeFe06. 0/1/23不再干扰测定3Fe酸效应：酸效应：例：lg2059. 02243243HAsOHAsOHHAsOAsOH)lg(2059. 02434322HAsOAsOH