氧化还原和电极电势PPT课件

1、第一节第一节 氧化还原反应的基本概念氧化还原反应的基本概念第二节第二节 原电池原电池第三节第三节 电极电势电极电势第四节第四节 影响电极电势的因素影响电极电势的因素第五节第五节 电池电动势的应用电池电动势的应用第四章第四章 氧化还原反应与电极电势氧化还原反应与电极电势一、一、氧化还原反应氧化还原反应氧化氧化ox（氧化态）（氧化态） nered（还原态）（还原态）还原还原第一节第一节 氧化还原反应的基本概念氧化还原反应的基本概念氧化氧化ox（氧化态）（氧化态） nered（还原态）（还原态）还原还原任何氧化还原反应都可拆分为两个氧化还任何氧化还原反应都可拆分为两个氧化还原电对的半反应（半电池反应

2、，电极反应）：原电对的半反应（半电池反应，电极反应）： E E+ - E- E+ E- 一、电极电势的产生一、电极电势的产生1、电极的双电层结构、电极的双电层结构ab 由于在金属与溶液间的界面处形成双电层结构，电由于在金属与溶液间的界面处形成双电层结构，电极电势产生了。极电势产生了。双电层结构的双电层结构的电极电势为绝对电极电势。电极电势为绝对电极电势。影响电极电势的因素影响电极电势的因素 电极电势的大小与电极电势的大小与（1）金属的本性；）金属的本性；（2）金属离子的浓度；）金属离子的浓度；（3）温度）温度 有关。有关。E3、标准电极电势（1）定义）定义 处于标准态下的电极的电势称为该电极处

3、于标准态下的电极的电势称为该电极的标准电极电势，用符号的标准电极电势，用符号E表示。表示。（2）标准态）标准态 溶液活度为溶液活度为1 , 或气体压力为或气体压力为100kPa , 液液体和固体为纯净物。体和固体为纯净物。 某电极的E代数代数值愈小，表示此电对中还原态物质愈易失去电子，即还原能力愈强，是较强的还原剂； 若电极的E代数值愈大，表示此电对中氧化态物质愈易得到电子，即氧化能力愈强，是较强的氧化剂。4、标准电极电势的物理意义：例例6 判断标准状态时下列氧化还原反应自发判断标准状态时下列氧化还原反应自发进行的方向：进行的方向：2Fe2+Br2 2Fe3+2Br-。nFe3+ e Fe2+

4、 EFe3+ /Fe2+ = + 0.771VnBr2 + 2e 2Br- EBr2 /Br- = + 1.087 VBr2 Fe2+ EOx/Red及及E，EOx/Red：EOx/Red及及EE = E + + ln n上式上式电极电势的电极电势的Nernst方程式方程式 式中式中E 电极电势（电极电势（V） E 标准电极电势（标准电极电势（V） R 气体常数气体常数(8.314 JK-1mol-1) F Faraday常数常数(96 485 Cmol-1) T 绝对温度（绝对温度（K） n电极反应中得（失）电子数（电极反应中得（失）电子数（mol） Oxa 电极反应中电对氧化态浓度幂的乘积

5、电极反应中电对氧化态浓度幂的乘积 Redb 电极反应中电对还原态浓度幂的乘积电极反应中电对还原态浓度幂的乘积 电极反应中的固体或纯液体，其活度视为电极反应中的固体或纯液体，其活度视为1，气体的浓度用其分压表示气体的浓度用其分压表示 。E = E + + ln 当当T298.15K时时E = E+ + lg 例例8 已知电极反应已知电极反应 Fe3 + e = Fe2， E= 0.77V，试分，试分别计算别计算: (1) Fe3 Fe2= 10; (2) Fe3 Fe2= 1/10时的时的E值（值（298K）。）。 解：解：由由Nernst方程可得方程可得 E E + 0.05916lg （ F

6、e3 Fe2 ）（1）当）当 Fe3 Fe2= 10 时时 E 0.77 + 0.05916 = 0.83V E 0.06V （2）当）当 Fe3 Fe2= 110 时时 E 0.77 - 0.05916 = 0.71V E - 0.06V 当当Fe3升高时，升高时， E 升高，升高， Fe3的氧化性增强。的氧化性增强。反之相反。反之相反。E = E - - ln J = E - - ln = E+E-+ + ln E = E+E-+ + lg E E lg 电极电势，还是计算电池电动电极电势，还是计算电池电动 势，都必须首先配平反应势，都必须首先配平反应电极的电子转移数往往与电池反应不一致电

7、极的电子转移数往往与电池反应不一致例例9 已知半反应已知半反应 MnO4- + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O E= 1.51V。MnO4-=Mn2= 1.0molL-1，T = 298K。计算计算（1）H = 0.10 molL-1 ；（；（2）H = 1.0 10-7molL-1时的时的E 值各是多少。值各是多少。解：由解：由Nernst方程可得方程可得（1）当）当 H 0.10 molL-1 时时 E 1.51 lg 0.10 8 1.42V E E lg （2）当）当 H 1.010-7molL-1 时时E 1.51 lg(1.010-7)8 0.85VE例例10 已知半

8、反应已知半反应 Age = Ag E = 0.80V 若在反应体系中加入若在反应体系中加入Cl-离子，并设反应达平衡时，离子，并设反应达平衡时，Cl-1.0 molL-1，试求算电对，试求算电对 Ag/Ag的的E 值。值。解：加入Cl- 离子后， Ag Cl- = AgCl , 使Ag+大大降低，达平衡时： Ag = Ksp / Cl- =1.8 10-10 molL-1由由Nernst方程可得方程可得 E AgAg E + 0.05916 lg Ag 0.800.05916 lg(1.810-10) 0.22V EEKa pH = pKa + lg = pKa + lg = pKa E H+

9、 /H2 E H+ /H2 lg 第五节 电极电势和电池电动势的应用一、一、比较氧化剂和还原剂的相对强弱比较氧化剂和还原剂的相对强弱二、判断氧化还原反应进行的方向二、判断氧化还原反应进行的方向三三、判断氧化还原反应进行的限度判断氧化还原反应进行的限度四四、计算溶度积计算溶度积Ksp五、元素电势图的应用五、元素电势图的应用E EE例例12 要选择一种氧化剂能使要选择一种氧化剂能使Cl-和和Br-的混合溶液中的的混合溶液中的Br-氧化成氧化成Br2，但，但Cl-不变化，试确定在常用的氧化剂不变化，试确定在常用的氧化剂KMnO4和和K2Cr2O7中，选择何种为宜？中，选择何种为宜？解：查标准电极电势

10、表Cr2O72- + 14 H+ + 6e 2Cr3+ + 7H2O E = 1.23V MnO4- + 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O E = 1.51V 由由E值可知，标准状态下，值可知，标准状态下， KMnO4能将能将Cl-和和Br-都都氧化；而氧化；而K2Cr2O7只能氧化只能氧化 Br-，不能氧化，不能氧化Cl-，故选择，故选择K2Cr2O7为宜。为宜。Br2 + 2e 2Br- E = 1.07VCl2 + 2e 2Cl- E = 1.36VE = E + + ln n任何一个氧化还原反应，原则上都可设计成任何一个氧化还原反应，原则上都可设计成原电池，利用原电池电动势的正负可以判断原电池