大学化学(无机类)电势图及其应用(授课讲义)

1、第四章第四章 氧化还原反应氧化还原反应第四节第四节 元素电势图及其应用元素电势图及其应用4.4.1 元素标准电极电势图及其应用元素标准电极电势图及其应用把把同一元素不同氧化数物质所对应电对同一元素不同氧化数物质所对应电对的标准电极电势的标准电极电势,按各物质的氧化数由高按各物质的氧化数由高到低的顺序排列到低的顺序排列,并在两种物质之间标出并在两种物质之间标出对应电对的标准电极电势。对应电对的标准电极电势。定定义义EB/VO2 HO2 H2O-0.076 0.8670.401-AO2 H2O2 H2O0.695 1.7631.229E /V0 -1 -24.4.1 元素标准电极电势图及其应用元素

2、标准电极电势图及其应用应用应用 ：1计算电对的标准电极电势计算电对的标准电极电势EEEE A B C Dz1 z2 z3 z123E3z1 + z2 + z3 E1E2=zEz、z1、z2、z3 分别为各电对中氧化分别为各电对中氧化型型 与还原型的氧化数之与还原型的氧化数之差差 E3z1 + z2 + z3 E1E2Ez=4.4.1 元素标准电极电势图及其应用元素标准电极电势图及其应用计算电对的标准电极电计算电对的标准电极电势势应用应用 ：1=z1 + z2 + z3 zEE1 E2E3z4 BrO3- - BrO- - Br2 Br- -z1 z2 z3 ? ? 1.0650.760.61z

3、例例1E /VB EB EB (BrO- -/Br2 2)=z2 z4 (BrO- -/Br- -) - z3 (Br2/Br- -) =(20.76-11.065)V1= 0.46VEB4.4.1 元素标准电极电势图及其应用元素标准电极电势图及其应用应用应用 ：1=z1 + z2 + z3 zEE1 E2E3z4 BrO3- - BrO- - Br2 Br- -z1 z2 z3 ? 0.455 1.0650.760.61z例例1E /VB(BrO3- -/BrO- -)=Ez1 z (BrO3- -/Br- -) z4 (BrO- -/Br- -) EE=(60.61-20.76)V4= 0

4、.54V4.4.1 元素标准电极电势图及其应用元素标准电极电势图及其应用应用应用 ：2判断能否发生歧化反应判断能否发生歧化反应反应反应 2Cu+ Cu2+ + Cu Cu2+ Cu+ Cu0.159 0.520 0.340E /VAE (Cu2+/Cu+)=0.159VE (Cu+/Cu)=0.520V 结论结论: : (右右) (左左), Cu+易发生歧化反应易发生歧化反应 EE4.4.1 元素标准电极电势图及其应用元素标准电极电势图及其应用应用应用 ：3解释元素的氧化还原特性解释元素的氧化还原特性E /VA Fe3+ Fe2+ Fe0.771 -0.44 如如(1) 因因 (Fe2+/Fe

5、) 0 EEFe + 2H+ Fe2+ + H24.4.1 元素标准电极电势图及其应用元素标准电极电势图及其应用应用应用 ：3解释元素的氧化还原特性解释元素的氧化还原特性E /VA Fe3+ Fe2+ Fe0.771 -0.44 如如所以所以Fe2+在空气中不稳定在空气中不稳定4Fe2+ + O2 + 4H+ 4Fe3+ + 2H2O(2) 因因 (O2/H2O)=1.229V (Fe3+/Fe2+) EE4.4.1 元素标准电极电势图及其应用元素标准电极电势图及其应用应用应用 ：3解释元素的氧化还原特性解释元素的氧化还原特性E /VA Fe3+ Fe2+ Fe0.771 -0.44 如如故故

6、Fe2+不会发生歧化反应不会发生歧化反应 Fe + 2Fe3+ 3Fe2+ 在在Fe2+盐溶液，加入少量金属铁盐溶液，加入少量金属铁能避免能避免Fe2+被被空气中氧气氧化为空气中氧气氧化为Fe3+4.4.2 fGm N图图 将某元素一系列的氧化态与对将某元素一系列的氧化态与对应的应的fGm作图，并将各点连接成线作图，并将各点连接成线，即得出，即得出fGm -N图。图。 定义定义4.4.2 fGm N图图应用应用(1)(1)判断某元素的不同氧化态在水溶液判断某元素的不同氧化态在水溶液中的相对稳定性中的相对稳定性 酸性溶液中最稳定的氧酸性溶液中最稳定的氧化态是化态是H2O 碱性溶液中最稳定的氧碱性

7、溶液中最稳定的氧化态是化态是OH 4.4.2 fGm N图图应用应用(2)(2)比较各氧化态物质在不同介质中的比较各氧化态物质在不同介质中的氧化还原能力氧化还原能力 斜率较大的氧化还原电斜率较大的氧化还原电对中的氧化型物质易被还对中的氧化型物质易被还原原,如酸性介质中如酸性介质中H2O2H2O电对中的电对中的H2O2; 斜率较小的氧化还原电斜率较小的氧化还原电对中的还原型物质易被氧对中的还原型物质易被氧化，如碱性介质中化，如碱性介质中O2/HO2中的中的HO2 。 斜率较大的氧化还原电斜率较大的氧化还原电对中的氧化型物质易被还对中的氧化型物质易被还原原,如酸性介质中如酸性介质中H2O2H2O电对中的电对中的H2O2; 斜率较小的氧化还原电斜率较小的氧化还原电对中的还原型物质易被氧对中的还原型物质易被氧化，如碱性介质中化，如碱性介质中O2/HO2中的中的HO2 。4.4.2 fGm N图图应用应用(2)(2)比较各氧化态物质在不同介质中的比较各氧化态物质在不同介质中的氧化还原能力氧化还原能力 4.4.2 fGm N图图应用应用(3) 预测歧化反应的发生预测歧化反应的发生 某氧化态物质对应的点若位某氧化态物质对应的点若位于其相邻氧化态连线的上方于其相邻氧化态连线的上方，则该氧化态物质易发生歧，则该氧化态物质易发生歧化反应；反之，若在下