吉氧化还原反应ppt课件

1、第第 10 章章 氧化复原反响氧化复原反响 氧化复原反响是一类极其重要的化学反响。实验室制取氧气的反响，工业氧化复原反响是一类极其重要的化学反响。实验室制取氧气的反响，工业上消费硝酸过程中涉及的几个反响都是氧化复原反响。上消费硝酸过程中涉及的几个反响都是氧化复原反响。4 NH3 5 O2 4 NO 6 H2O2 NO O2 2 NO23 NO2 H2O 2 HNO3 NO10 1 氧化复原反响与原电池氧化复原反响与原电池10 1 1 化合价与氧化数化合价与氧化数氧化复原反响：有电子得失或电子偏移的反响。氧化复原反响：有电子得失或电子偏移的反响。氧化剂氧化剂 复原剂复原剂 复原产物复原产物 氧化

2、产氧化产物物化合价降低，复原反响化合价降低，复原反响化合价升高，氧化反响化合价升高，氧化反响化合价：氧化复原反响中得失电子数，只能为整数。化合价：氧化复原反响中得失电子数，只能为整数。氧化数：得失电子或平均化合价。可以为整数或分数。氧化数：得失电子或平均化合价。可以为整数或分数。CrOOOOO例如：例如： CrO5 中中 Cr 的氧化数为正的氧化数为正 10 ，但是从右图，但是从右图所示的构造式中，可以看出所示的构造式中，可以看出 Cr 的化合价为正的化合价为正 6。这是。这是 Cr 的最高价态，等于其所在的族数。的最高价态，等于其所在的族数。10 1 氧化复原反响与原电池氧化复原反响与原电池

3、10 1 2 原电池原电池1. 原电池：将化学能转变成电能的安装称为原电池。原电池：将化学能转变成电能的安装称为原电池。 铜锌原电池表示图铜锌原电池表示图负极负极 Zn Zn 2 2 e 正极正极 Cu 2 2 e Cu电池反响：电池反响：Zn Cu 2 Cu Zn 2 将饱和的将饱和的 KCl 溶液灌入溶液灌入 U 形管中，用琼胶封口，倒形管中，用琼胶封口，倒架在两池中。由于架在两池中。由于 K 和和 Cl 的定向挪动，使两池的定向挪动，使两池中过剩的正负电荷得到平衡，恢复电中性。于是两个半电中过剩的正负电荷得到平衡，恢复电中性。于是两个半电池反响乃至电池反响得以继续，电流得以维持。池反响乃

4、至电池反响得以继续，电流得以维持。 2. 盐桥盐桥 3. 电池符号电池符号例如例如 Cu Zn 电池符号电池符号( ) Zn Zn 2( 1 moldm 3 ) Cu 2( 1 moldm 3 )Cu () 左边负极，右边正极；两边的左边负极，右边正极；两边的 Cu，Zn 表示极板资表示极板资料；离子的浓度，气体的分压要在料；离子的浓度，气体的分压要在 内标明。内标明。 代表两相的界面；代表两相的界面；代表盐桥。盐桥衔接着不同电解质的代表盐桥。盐桥衔接着不同电解质的溶液或不同浓度的同种电解质的溶液。溶液或不同浓度的同种电解质的溶液。1013 电极电势和电动势电极电势和电动势 1. 电极电势电极

5、电势 CuZn 电池中，为什么电子从锌片流向铜片？为什电池中，为什么电子从锌片流向铜片？为什么么 Cu 为正极，为正极，Zn 为负极？或者说为什么铜片的电势比为负极？或者说为什么铜片的电势比锌片的高？这是我们首先要回答的问题。锌片的高？这是我们首先要回答的问题。图图 102 锌电极的双电层锌电极的双电层图图 103 铜电极的双电层铜电极的双电层2 原电池的电动势原电池的电动势 电极电势电极电势 E 表示电极中极板与溶液之间的电势差。表示电极中极板与溶液之间的电势差。当盐桥将两个电极的溶液连通时，以为两溶液之间的电势当盐桥将两个电极的溶液连通时，以为两溶液之间的电势差被消除，那么两电极的电极电势

6、之差即原电池的电动势。差被消除，那么两电极的电极电势之差即原电池的电动势。用用 E池池 表示电动势，那么有表示电动势，那么有E池池 E E规范形状时电池的规范电动势有规范形状时电池的规范电动势有E池池 E E例如：例如：() ZnZn2( 1 moldm3 )Cu2(1 moldm3)Cu() E池池 E E 0.34 ( 0.76 ) 1.10 V +2H /HV化学上规定 0 E3. 规范氢电极规范氢电极:涂满铂黑铂丝作为极板，插入到涂满铂黑铂丝作为极板，插入到H(1 moldm 3 ) 溶液中，并向其中通入溶液中，并向其中通入H2 ( 1.013 10 5 Pa ) .规范氢电极表示图规

7、范氢电极表示图氢电极的半反响为氢电极的半反响为2 H 2 e H2符号符号 Pt| H2( p) | H (c ) 0.34 V 0 V 0.34 V 22H/HCu/CuEEE池例如：规范氢电极与规范铜电极组成的原电池。例如：规范氢电极与规范铜电极组成的原电池。() Pt|H2 ( p ) | H (1 moldm 3 )Cu 2 ( 1 moldm 3 )|Cu () 测得该电池的电动势测得该电池的电动势 E池池 0.34 V， 由公式由公式 E池池 E E 得得 E E池池 E 4. 其它类型的电极其它类型的电极电电 极极 类类 型型电电 对对电电 极极MeMen+电极电极Zn2+/Zn

8、Zn Zn2+ AAn-电电 极极 Cl2/Cl-Cl-，Cl2 Pt氧化复原电极氧化复原电极Fe3+/Fe2+Fe3+,Fe2+ PtMe难溶盐电极难溶盐电极AgCl/AgAg AgCl, Cl- 饱和甘汞电极饱和甘汞电极甘汞电极：实践丈量非常重要的一种电极，规范氢甘汞电极：实践丈量非常重要的一种电极，规范氢电极运用不多，缘由是氢气不易纯化，压强不易控制，铂电极运用不多，缘由是氢气不易纯化，压强不易控制，铂黑容易中毒。黑容易中毒。电极反响电极反响 Hg2Cl22e2Hg 2Cl符号符号 Pt | Hg | Hg2Cl2 | KCl 规范电极电势规范电极电势 E 0.268 V 饱和甘汞电极电

9、势饱和甘汞电极电势 E 0.2415 V 5. 规范电极电势表 在电极反响中，左侧是氧化数高的物质，称为氧化在电极反响中，左侧是氧化数高的物质，称为氧化型型 ；右侧是氧化数低的物质，称为复原型；右侧是氧化数低的物质，称为复原型 。在电对中只写出氧化数有变化的物质，如在电对中只写出氧化数有变化的物质，如Cr2 O7 2/Cr 3Cr2 O7 2 14 H 6e 2 Cr 3 7 H2 O3272Cr/OCrE 1.23 V电极反响的通式电极反响的通式 氧化型氧化型 z e 复原型复原型按照按照 E 值增大的顺序列表即规范电极电势表。值增大的顺序列表即规范电极电势表。 电极电势表阐明：电极电势表阐

10、明：(1) 电极电势高，其氧化型的氧化才干强；电极电势低其电极电势高，其氧化型的氧化才干强；电极电势低其复原型的复原才干强。复原型的复原才干强。(2) 规范电极电势表是酸介质中的表。规范电极电势表是酸介质中的表。(3)碱介质中另有一张规范电极电势表。例如碱介质中另有一张规范电极电势表。例如 2 H2O 2 e H2 2 OH E 0.83 V Cu( OH )2 2 e Cu 2 OH E 0.22 V 例例 101 配平电对配平电对 Cr2 O7 2 / C r3 的电极反响式。的电极反响式。1将氧化数有变化的原子配平将氧化数有变化的原子配平Cr2O7 2 2 Cr 3 2在短少在短少 n

11、个氧原子的一侧加上个氧原子的一侧加上 n 个个 H2O, Cr2 O7 2 2 C r 3 7 H2O3在短少在短少 n 个氢原子的一侧加上个氢原子的一侧加上 n 个个 H ，平衡氢原，平衡氢原子子Cr2 O7 2 14 H 2 C r 3 7 H2O4加电子以平衡电荷，完成电极反响式的配平加电子以平衡电荷，完成电极反响式的配平Cr2 O7 2 14 H 6 e 2 C r 3 7 H2O 1014 电极反响式的配平电极反响式的配平原那么：方程式两边的原子数和原那么：方程式两边的原子数和电荷相等。电荷相等。 例例 102 配平氧化复原反响方程式配平氧化复原反响方程式MnO4 H2SO3 Mn

12、2 SO4 2 1写出两个半反响并配平写出两个半反响并配平MnO4 8 H 5 e Mn 2 4 H2O SO4 2 4 H 2 e H2SO3 H2O 2调整计量数，使得失调整计量数，使得失 e数相等后，两式相减，得数相等后，两式相减，得2 MnO45 H2SO3 2 Mn2 5 SO424 H3 H2O10 2 电池反响的热力学电池反响的热力学10 21 电动势电动势 和电池反响和电池反响 的关系的关系 化学反响化学反响 Zn Cu2 Cu Zn 2 在烧在烧杯中进展时，虽有电子转移，但不产生电流，属于恒温恒杯中进展时，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压无非体积功的

13、过程 。其自发进展的判据是。其自发进展的判据是Emr G r G W 电功等于电量与电势差之积电功等于电量与电势差之积 ，即，即 W q E 。q nF ， 法拉第常数法拉第常数 F 96500 库仑库仑 / 摩尔摩尔 故电功故电功 W 可由下式表示可由下式表示 W n E F 普通以为电池反响的进展方式是可逆的。故有普通以为电池反响的进展方式是可逆的。故有rGnEF 当反响均为规范态时，当反响均为规范态时，E 即是即是 E，故有，故有rmGnE F 10 22 E 和电池反响的和电池反响的 K 的关系的关系 由由 和和FzEGmrKlnTrRGm 得得KRTElnFzKFRTEZlnKFRT

14、EZlg303.2KEZlg059.0 故故 换底，得换底，得 298 K 时，公式时，公式108可以写成可以写成 从而可以由从而可以由 E 求得氧化复原反响的平衡常数求得氧化复原反响的平衡常数 K ，以讨论反响进展的程度和限制。以讨论反响进展的程度和限制。 例例 106 求反响求反响 Zn Cu 2 Cu Zn 2 298 K 时的时的 K 。 解：将反响分解成两个半反响，从表中查出解：将反响分解成两个半反响，从表中查出E 。 Cu 2 2 e Cu E 0.34 V Zn 2 2 e Zn E 0.76 V 0.34 V ( 0.76 V ) 1.10 V EEE 池 由公式由公式 得得

15、0 059.lgnEK0 059lg.nEKV3737.3 2.010lg所 以 KK例例 107 求反响求反响 AgCl Ag Cl 298 K 时的时的 K 解解 ： 关键是设计电池反响。关键是设计电池反响。 在反响式的两边引进物质在反响式的两边引进物质 Ag ， 方程式变成方程式变成AgCl Ag Ag Ag Cl AgCl e Ag Cl E 0.222 V Ag e Ag E 0.800 V 0.222V 0.800V 0.578 V EEE池 所以所以 K 1.58 10 10059.0578.0V059.0lgEKZ9.8010 23 E 和和 E 的关系的关系 Nernst 方

16、程方程1. 电动势的电动势的 Nernst 方程方程对于对于a A b B c C d D 有化学反响等温式有化学反响等温式badcBADClg303. 2zFRTEE 换底，得换底，得badcmrmrBADClnRTGG 将将 和和 代入式代入式 中中zEFGmrFzEGmr 298 K 时时QzEElgV059.0badcBADClgV059.0zEE 2 电极电势的电极电势的 Nernst 方程方程 对于电池反响对于电池反响 a A b B c C d D 正极正极 a A c C A：氧化型：氧化型 C：复原型：复原型 负极负极 d D b B D：氧化型：氧化型 B：复原：复原型型2

17、98K，能斯特方程为，能斯特方程为lgV059. 0还原型氧化型zEENernst 方程反映了电极电势与浓度、温度的关系。方程反映了电极电势与浓度、温度的关系。2 303.氧化型lg还原型RTEEzF能斯特方程为：能斯特方程为：例如例如 298 K 时，写出以下反响的时，写出以下反响的 Nernst 方程方程 。 2314272CrHOCrlg6V059. 0 EE2+20 059H2.lgHVEEp2 H 2e H2Cr2 O7 2 14 H 6e 2 Cr 3 7 H2 O 10 24 水溶液中离子的热力学函水溶液中离子的热力学函数数 水溶液中离子的热力学数据，在第水溶液中离子的热力学数据

18、，在第 3 章的热力学数据章的热力学数据表里根本没有给出，这也是一种相对的值。其零点的规定表里根本没有给出，这也是一种相对的值。其零点的规定是，浓度为是，浓度为 1 moldm 3 的的 H ( aq ) 其其 00,0mmfmfSHG和 有了这一规定，其他离子的热力学函数均可求得，列有了这一规定，其他离子的热力学函数均可求得，列在热力学数据表中。在热力学数据表中。 规定规定 H 和和 H2 的吉布斯自在能的吉布斯自在能 G 的值相等。的值相等。 2 H 2 e H20 V2H/HE103 影响电极电势的要素影响电极电势的要素 假设电对的假设电对的 氧化型氧化型 增大，那么增大，那么 E 增大

19、，比增大，比 E 要大；假设电对的要大；假设电对的 复原型复原型 增大，那么增大，那么 E 减小，减小，比比 E 要小。于是凡影响要小。于是凡影响 氧化型氧化型 、 复原型复原型 的要的要素，都将影响电极电势的值。从酸度的影响，沉淀物生成素，都将影响电极电势的值。从酸度的影响，沉淀物生成的影响和配位化合物生成的影响等三个方面对此加以讨论。的影响和配位化合物生成的影响等三个方面对此加以讨论。 从电极电势的从电极电势的 Nernst 方程方程lgV059. 0还原型氧化型zEE1031 酸度对电极电势的影响酸度对电极电势的影响 例例 108 规范氢电极的电极反响为规范氢电极的电极反响为 2H 2e

20、 H2 E 0 V 假设假设 H2 的分压坚持不变，将溶液换成的分压坚持不变，将溶液换成 1.0 moldm 3 HAc ，求其电极电势，求其电极电势 E 的值。的值。2+20059H2.lgHEEp 解：解： +5H1 8101 0.aK c5108 . 1lg2V059. 0 EE 代入代入 Nernst 方程方程 求得求得 E 0.14 V 。 例例 109 计算下面原电池的电动势计算下面原电池的电动势 Pt | H2 ( p ) | H (10 3 moldm 3 ) H (10 2 moldm 3 ) | H2 ( p ) | Pt ( ) 解：解： 正极和负极的电极反响均为正极和负

21、极的电极反响均为 2 H 2e H2 由公式由公式 得得 2+ 20 059H2.lgHEEp 所以电动势可以由下式算出所以电动势可以由下式算出 2230 059100 059V210池.lg().EEE22)10lg(2V059. 0 EE23)10lg(2V059. 0 EE 1032 电势电势 pH 图图电极反响式中有电极反响式中有 H 或或 OH 时，其电极电势时，其电极电势 E 值要受值要受 pH 值的影响。以值的影响。以 pH 为横坐标，以为横坐标，以 E 值为纵坐值为纵坐标作图，即得该电极反响的电势标作图，即得该电极反响的电势 pH 图。图。 电对电对 H3 AsO4 / H3

22、AsO3 的电极反响为：的电极反响为：H3 AsO4 2 H 2 e H3 AsO3 H2O E 0.56 V其其 Nernst 方程为方程为 1 电势电势 pH 图的根本概念图的根本概念AsOHHAsOHlg2V059. 033243 EE+0 059H0 560 059pH.lg.EEE电势电势 pH 图图 一个重要的结论是：一个重要的结论是：电对的电势电对的电势pH 线上方，是该电对的氧化型的稳定区；线上方，是该电对的氧化型的稳定区；电对的电势电对的电势pH 线下方，是该电对的复原型的稳定区。线下方，是该电对的复原型的稳定区。 电对电对 I2 / I 的电极反响为的电极反响为 I2 2

23、e 2 I E 0.54 V该反响式中没出现该反响式中没出现 H 和和 OH ，故，故 E 值与值与 pH 值值无关。它的电势无关。它的电势 pH 图是一条与横坐标轴平行的直线，图是一条与横坐标轴平行的直线，见图见图 中的中的 I 线线 。 在在 I 线的上方，电极电势高于电对线的上方，电极电势高于电对 I2 / I 的的 E 值，值， 所以所以 I 将被氧化成将被氧化成 I2 。在。在 I 线的下方，电极电势低线的下方，电极电势低于电对于电对 I2 / I 的的 E 值，所以值，所以 I 2 将被复原成将被复原成 I。 I 线的上方是氧化型线的上方是氧化型 I2 的稳定的稳定 区区 ； I

24、线的下方是线的下方是复原型复原型 I 的稳定区的稳定区 。 将电对将电对 H3 AsO4 / H3 AsO3 和电对和电对 I2 / I 的电势的电势 pH 图画在同一坐标系中，可以用来分析和判别两电对图画在同一坐标系中，可以用来分析和判别两电对之间的氧化复原反响。之间的氧化复原反响。 当当 pH 0 ，或在更强的酸性介质中，电对，或在更强的酸性介质中，电对 H3 AsO4 / H3 AsO3 的电极电势高于电对的电极电势高于电对 I 2 / I 的电极的电极电势。体系中将发生的反响是电势。体系中将发生的反响是 H3 AsO4 氧化氧化 I ，复，复原产物为原产物为 H3 AsO3 ，氧化产物

25、为，氧化产物为 I2 。用离子。用离子 电子法可以电子法可以很容易地配平反响方程式。很容易地配平反响方程式。 当当 pH 1 , 或在或在 pH 值更大些的介质中，电对值更大些的介质中，电对 H3 AsO4 / H3 AsO3 的电极电势低于电对的电极电势低于电对 I2 / I 的电极电的电极电势。势。 体系中将发生的反响是体系中将发生的反响是 I2 氧化氧化 H3 AsO3 ，复原产，复原产物物 I ，氧化产物为，氧化产物为 H3 AsO4 。 2 H2O 体系的电势体系的电势 pH 图图 在电对在电对 H2O / H2 中，中， H2O 为氧化型，其中为氧化型，其中 H 元素元素的氧化数为

26、的氧化数为 1； H2 为复原型，其中为复原型，其中 H 元素的氧化数元素的氧化数为为 0 。配平电对的电极反响：配平电对的电极反响： H2O H2 这个电极反响就是氢电极的电极反响这个电极反响就是氢电极的电极反响 2 H 2 e H2 E 0 VH2O 2 H 2 e H2 H2O+ 20 059H20 059.lg.EEEpH E 与与 pH是直线关系，取两个点是直线关系，取两个点 (pH 0 ，E 0 V ) 和和 ( pH14 ，E 0.83V ) ， 画出画出 H2O 的电势的电势pH 图。图。 H2O 的电势的电势pH 图图 在电对在电对 O2 / H2O 中，其电极反响式为中，其

27、电极反响式为 ： O2 4 H 4 e 2 H2O E 1.23 V 当当 O2 处于规范态时，处于规范态时，Nernst 方程可表示为方程可表示为+4+0 059H0 059H41 230 059.lg.lg即.（ ）EEEEpHb 选取选取 2 个点个点( pH0 ，E 1.23V ) 和和 (pH 14，E 0.40 V) ，画出，画出 H2O 的电势的电势pH图中的图中的 b 线线 。见图。见图。 a 线和线和 b 线将平面划分成线将平面划分成 3 个部分。整个个部分。整个 H2O 的的电势电势 pH 图，就是由图，就是由 a，b 两线和由这两条线将图分两线和由这两条线将图分成的成的

28、3 个部分构成个部分构成 。 a 线表示电极反响线表示电极反响 2 H 2 e H2 ，所以也，所以也称为氢线。称为氢线。 b 线表示电极反响线表示电极反响 O2 4 H 4 e 2 H2O ， 所以也称为氧线所以也称为氧线 。 b 线上方是线上方是 O2 的稳定区，的稳定区， a 线下方是线下方是 H2 的稳定的稳定区，区， b 线下线下 a 线上的区域是线上的区域是 H2O 的稳定区的稳定区 。 在这个图中，同时画出了以下两个电极反响的电势在这个图中，同时画出了以下两个电极反响的电势 pH 线：线： F2 2e 2 F E 2.87 V ( F 线线 ) Ca2 2e Ca E 2.87

29、V Ca 线线 由于动力学的缘由，由于动力学的缘由， H2O 的稳定区比的稳定区比 a 线和线和 b 线线所规定的区域要大。所规定的区域要大。H2O 的实践稳定区是的实践稳定区是 a 线向下线向下 ，b 线向上各挪动线向上各挪动 0.5 V，即由，即由 a线和线和 b线所规定的区域，见线所规定的区域，见图图 108。 由于电极反响中没有由于电极反响中没有 H 、 OH，故，故 F 线和线和 Ca 线都是平行于横轴的直线。线都是平行于横轴的直线。 H2O 的实践稳定区的实践稳定区 3 铬体系的电势铬体系的电势 pH 图图 铬体系的电势铬体系的电势 pH 图图 这条线与横轴平行，由于它表示反响中没

30、有这条线与横轴平行，由于它表示反响中没有 H 或或 OH 。 图图 中的一些线段所表示的电极反响中的一些线段所表示的电极反响 或反响或反响 如下：如下： AD Cr2O72 14 H 6 e 2 Cr3 7 H2O JL CrO2 2 H2O 3 e Cr 4 OH HI CrO42 4 H2O 3e Cr(OH)3 5 OH BE Cr3 e Cr2 图中其他各线所表示的反响，请读者本人练习写出：图中其他各线所表示的反响，请读者本人练习写出： DH ，EF，FJ，IK，CF，DE，I J GH Cr2O72 2 H2O 2 CrO42 2 H 这条线与纵轴平行，由于它表示的不是电极反响。这条

31、线与纵轴平行，由于它表示的不是电极反响。 1033 沉淀生成对电极电势沉淀生成对电极电势的影响的影响根据根据 Nernst 方程，假设氧化型浓度变小，那么电极电势方程，假设氧化型浓度变小，那么电极电势减小；假设复原型浓度变小，那么电极电势增大减小；假设复原型浓度变小，那么电极电势增大 。 例例 1010 向规范向规范 Ag Ag 电极中参与电极中参与 KCl，使，使得得 Cl 1.0 10 2 moldm 3 ，求，求 E 值。值。 解：由解：由 Ksp ( Ag Cl ) Ag Cl 1.0 10 10210sp100 . 11077. 1ClAgK1.77108lgV059. 0还原型氧化

32、型zEE80 80 0591 77100 343得 .lg. .V E例例 1011 求求 Ag I e Ag I 的的 E 值。值。 知知 Ag e Ag E 0.800 V ， Ksp ( Ag I ) 8.521017 解：解：17+17-8 5210Ag8 52101I. spKlgV059. 0还原型氧化型zEEAglg1V059.0 EE170 8 0 0598 5210=0.148V. + .lg.E根据溶度积规律，假设氧化型生成一样类型的沉淀，根据溶度积规律，假设氧化型生成一样类型的沉淀，那么沉淀物的那么沉淀物的 Ksp越小，会导致越小，会导致 E 值变得越小。反之相值变得越小

33、。反之相反。反。 Ksp变小变小 E 变小变小 AgCl e Ag Cl AgCl 1.771010 0.222 AgBr e Ag Br AgBr 5.351013 0.071 AgI e Ag I AgI 8.521017 0.152104 化学电源与电解化学电源与电解1041 化学电源简介化学电源简介 电池，做为化学电源极其广泛地用于科学研讨、消费电池，做为化学电源极其广泛地用于科学研讨、消费与生活各领域，这是电化学实际在实践中运用的结果。与生活各领域，这是电化学实际在实践中运用的结果。锌锰电池表示图锌锰电池表示图封盖封盖 锌皮负极锌皮负极 NH4Cl 、ZnCl2 淀粉糊淀粉糊 4 M

34、nO2 炭棒正极炭棒正极 正极反响正极反响 2 NH4 2e 2 NH3 H2 生成的氢气要除掉生成的氢气要除掉 H2 2 MnO2 Mn2O3 H2O 或者将整个正极反响写成或者将整个正极反响写成 2 NH4 2 MnO2 2e 2 NH3 Mn2O3 H2O负极反响负极反响 Zn Zn2 2 e 这是一种酸性电池，随着生成的这是一种酸性电池，随着生成的 NH3 不断溶于体系不断溶于体系中，中，pH 将逐渐升高。将逐渐升高。锌锰电池属于一次性电池，放电后不能充电再生。锌锰电池属于一次性电池，放电后不能充电再生。 银锌电池：银锌电池： 纽扣电池是银锌电池纽扣电池是银锌电池 。 正极反响正极反响

35、 Ag2O2 2 H2O 4e 2 Ag 4 OH 负极反响负极反响 Zn 2 OH Zn( OH )2 2 e 铅蓄电池铅蓄电池 铅蓄电池是一种单液电池。其电池符号为铅蓄电池是一种单液电池。其电池符号为 ()Pb|PbSO4 (s) | H2SO4 (浓度浓度) | PbSO4 (s) | PbO2 | Pb() 正极反响正极反响 PbO2 SO424H2e PbSO42 H2O 负极反响负极反响 Pb SO42 PbSO4 2e 电池反响电池反响 PbO2 Pb 2 H2SO4 2PbSO42H2O铅蓄电池常用于汽车，很笨重。是一种可充电电池。铅蓄电池常用于汽车，很笨重。是一种可充电电池。

36、 1.69 (0.36 )2.05 V池EEE 燃料电池燃料电池这一反响是在碱性体系中完成的。这一反响是在碱性体系中完成的。正极反响正极反响 O2 2 H2O 4e 4 OH负极反响负极反响 H2 2 OH 2 H2O 2e 电池反响电池反响 2 H2 O2 2 H2O 燃料电池的胜利与否在于选择适当的电极资料和催燃料电池的胜利与否在于选择适当的电极资料和催化剂，使得反响物可以顺利进展电极反响。燃料电池的关化剂，使得反响物可以顺利进展电极反响。燃料电池的关键是动力学问题。键是动力学问题。 氢氧燃料电池表示图氢氧燃料电池表示图 负极负极 2 正极正极 H2 入口入口 4 O2 入口入口 5 电解

37、质溶液电解质溶液 6、7 H2O及气体出及气体出口口 电池符号电池符号 Pt，H2 KOH或或NaOH NiOOH 电池反响电池反响 NiOOH 1/2 H2 Ni(OH)2 该电池的任务寿命很长，适于卫星和航天飞机等。该电池的任务寿命很长，适于卫星和航天飞机等。 镍氢电池镍氢电池 它是镍一镉电池技术和燃料电池技术相结它是镍一镉电池技术和燃料电池技术相结合的产物。正极用合的产物。正极用 NiCd电池用的氧化镍电极，负极是电池用的氧化镍电极，负极是燃料电池用的氢电极，气体电极和固体电极共存是镍一氢燃料电池用的氢电极，气体电极和固体电极共存是镍一氢电池的特点。负极的活性物质是氢气，其压强在电池的特

38、点。负极的活性物质是氢气，其压强在 3 105 40 105 Pa 之间，镍一氢电池是高压密封的可充电电之间，镍一氢电池是高压密封的可充电电池。池。 电池反响为电池反响为 Li1xCoO2 LixC6 LiCoO2 6 C锂电池锂电池 它是用金属锂作负极活性物质的电池的总称。它是用金属锂作负极活性物质的电池的总称。 锂电池的负极反响锂电池的负极反响 Li Li e 锂的规范电极电极电势很低锂的规范电极电极电势很低 (3.04 V)，以锂为负极，以锂为负极组成的电池具有比能量高、组成的电池具有比能量高、 锂离子电池任务电压高，普通为锂离子电池任务电压高，普通为 3.33.8 V，体积小，体积小，

39、比能量高，自放电小，循环寿命长，可达比能量高，自放电小，循环寿命长，可达 5001000 次，次，运用温度范围较宽，可在运用温度范围较宽，可在20 55 C之间。之间。 锂离子锂离子电池被以为是二十一世纪应开展的理想能源。电池被以为是二十一世纪应开展的理想能源。目前消费的多是一次锂电池，商品化的锂电池有目前消费的多是一次锂电池，商品化的锂电池有 LiI2、 LiAg2CrO4、LiMnO2、LiSO2、Li (CFx)n 和和 LiSOCl2 电池。电池。1042 分解电压与超电压分解电压与超电压 正极反响正极反响 O2 4H 4e 2H2O E 1.23 V 负极反响负极反响 H2 2 H

40、2e E 0 V 氢氧原电池反响氢氧原电池反响 2 H 2 O2 2 H2O 如今要通电流用电解的方法使反响逆转，变为电解池。如今要通电流用电解的方法使反响逆转，变为电解池。 2 H2O 2 H2 O2 电解池的阳极反响电解池的阳极反响 2 H2 O O2 4 H 4 e 电解池的阴极反响电解池的阴极反响 2 H 2e H2 实际上要外加实际上要外加 1.23 V 的直流电即可完成电解反响。的直流电即可完成电解反响。 1.23 V 称为实际分解电压。称为实际分解电压。 电解池的两极经常用阳极和阴极表示：发生氧化反响电解池的两极经常用阳极和阴极表示：发生氧化反响的是阳极；而发生复原反响的是阴极。

41、的是阳极；而发生复原反响的是阴极。 实践情况如何实践情况如何 ？当外电压小于和等于实际分解电压？当外电压小于和等于实际分解电压 1.23 V 时，电解池的电流极小且变化很不显著。当电压时，电解池的电流极小且变化很不显著。当电压超越超越 1.70 V 后，电流迅速增大，两极有大量气泡，电后，电流迅速增大，两极有大量气泡，电解明显发生。解明显发生。 1.70 V 被称为分解电压。被称为分解电压。 分解电压与实际分解电压之间的电压差称为超电压。分解电压与实际分解电压之间的电压差称为超电压。 以以 Zn 为电极电解为电极电解 ZnSO4 的水溶液时，根据电极电的水溶液时，根据电极电势判别的结论是在阴极

42、产生势判别的结论是在阴极产生 H2 。由于。由于 Zn 2 2 e Zn E 0.76 V 2 H 2 e H2 E 0 V 而实践上是而实践上是 Zn 在极板上析出。缘由何在？在极板上析出。缘由何在？ 缘由就是缘由就是 H2 在在 Zn 极板上析出时的超电压很大，极板上析出时的超电压很大，显然大于显然大于 0.76 V，难于析出，致使，难于析出，致使 Zn 在极板上堆积。在极板上堆积。 例如，电解例如，电解 CuSO4 的水溶液，阴极产物是的水溶液，阴极产物是 Cu 。这。这与根据电极电势判别的结论是一致的。由于与根据电极电势判别的结论是一致的。由于 Cu2 2 e Cu E 0.34 V

43、2 H 2 e H2 E 0 V 经常以经常以 pH 0 和和 pH 14 两种条件作图，横线两种条件作图，横线上的上的 E 值分别表示值分别表示 和和 。1051 元素电势图元素电势图 在特定的在特定的 pH 条件下，将元素各种氧化数的存在方条件下，将元素各种氧化数的存在方式依氧化数降低的顺序从左向右排成一行。用线段将各种式依氧化数降低的顺序从左向右排成一行。用线段将各种氧化态衔接起来，在线段上写出其两端的氧化态所组成的氧化态衔接起来，在线段上写出其两端的氧化态所组成的电对的电对的 E 值。便得到该值。便得到该 pH 值下该元素的元素电势图。值下该元素的元素电势图。BEAE105 图解法讨论

44、电极电势图解法讨论电极电势 下面是溴的元素电势图下面是溴的元素电势图 BrO4 BrO3 HBrO Br2 Br 1.76 1.49 1.59 1.07V/AE BrO4 BrO3 BrO Br2 Br V/BE 0.521.07 0.93 0.54 0.45 1 酸性的强弱酸性的强弱 而次溴酸那么是弱酸，由于在酸性条件下它以分子态而次溴酸那么是弱酸，由于在酸性条件下它以分子态 HBrO 存在，并不发生电离。存在，并不发生电离。 从元素电势图上，可以看出一些酸的强弱，以及非强从元素电势图上，可以看出一些酸的强弱，以及非强酸在给定的酸在给定的 pH 条件下的电离方式。条件下的电离方式。 从上面溴

45、元素的酸式图上看出，在强酸介质中，高溴从上面溴元素的酸式图上看出，在强酸介质中，高溴酸的存在方式为酸的存在方式为 BrO4 ，完全电离。故高溴酸是强酸。，完全电离。故高溴酸是强酸。同理，溴酸和氢溴酸也是强酸。由于在酸中它们的存在方同理，溴酸和氢溴酸也是强酸。由于在酸中它们的存在方式分别为式分别为 BrO3 和和 Br。 从下面碘元素电势图中，可以判别高碘酸不是强酸，从下面碘元素电势图中，可以判别高碘酸不是强酸，由于它在酸介质中以分子态由于它在酸介质中以分子态 H5IO6 存在，不发生电离。存在，不发生电离。 H5IO6 IO3 HIO I2 I H3IO62 IO3 IO I2 I 1.70

46、1.14 1.45 0.54 0.70 0.14 0.45 0.54 V/AEV/BE 从碘元素的碱式图中，可以进一步看出在从碘元素的碱式图中，可以进一步看出在 pH 14 的条件下，将电离出两个氢离子，以的条件下，将电离出两个氢离子，以 H3IO62 方式存方式存在。在。 2 电对的电极电势电对的电极电势例如，以下图是酸性体系中碘元素电势图的一部分：例如，以下图是酸性体系中碘元素电势图的一部分： 1.14 V 1.45 V IO3 HIO I2 可以从图中直接得到可以从图中直接得到 IO3/ HIO 和和 HIO / I2 两两个知电对的电极电势。如今的问题是，如何求得不相邻的个知电对的电极

47、电势。如今的问题是，如何求得不相邻的 IO3 和和 I2 组成的未知电对的电极电势。组成的未知电对的电极电势。 写出两个知电对和一个未知电对的电极反响写出两个知电对和一个未知电对的电极反响 ( 1 ) IO3 5 H 4 e HIO2 H2 O E11.14 V ( 2 ) HIO H e 1 /2 I2 H2 O E 2 1.45 V( 3 ) IO3 6 H 5e 1 /2 I2 3 H2 O E 3 ? 由于反响由于反响 3 1 2 ， 故有故有)2()1 ()3(mrmrmrGGGFzEGmrV20. 1V545. 1114. 1454)()4(5213213EEEFEFEFE A B

48、 C 结论：对于电势图中普通的三种氧化态结论：对于电势图中普通的三种氧化态 A ，B ，CE 1 E 2E 3z1 e z2 e z3 ( z1 z2 ) e 有关系式有关系式2122113zzEzEzEn21nn2211zzzEzEzEzE 对于假设干相关电对，那么应有对于假设干相关电对，那么应有 I2 2 e 2 I E 0.54 V I2 e I E 0.54 V 不论电极反响的化学计量数是怎样的倍数关系，其电不论电极反响的化学计量数是怎样的倍数关系，其电极电势极电势 E 的值是不变的。但是上面两个电极反响的的值是不变的。但是上面两个电极反响的 是不同的，且具有一定的倍数关系。是不同的，

49、且具有一定的倍数关系。mrG 这种倍数关系可由公式这种倍数关系可由公式 中的中的 z 值来值来确定。确定。FzEGmr 3 判别某种氧化态的稳定性判别某种氧化态的稳定性 调查氯元素的调查氯元素的 图的一部分：图的一部分： 0.40 1.36 V/BEClO Cl2 Cl 它意味着它意味着 ClO H2 O e 1/2 Cl2 2 OH E 1 0.40 V 1/2 Cl2 e Cl E 2 1.36 V 假设组成原电池，因假设组成原电池，因 E 2 E1 ，故，故2为正极为正极1为负为负极。极。 电池反响为电池反响为 Cl2 2 OH Cl ClO H2 O E 0.96 V这种反响称为歧化反

50、响。歧化反响的条件这种反响称为歧化反响。歧化反响的条件E 右右 E左。左。 0.77 V 0.45 V Fe 3 Fe 2 Fe 下面是下面是 Fe 的元素电势图和的元素电势图和 Cu 的元素电势图的一部分的元素电势图的一部分 E 右右 E 左左 ，将有歧化反响发生，将有歧化反响发生 2 Cu Cu2 Cu H5IO6 IO3 HIO I2 I H3IO62 IO3 IO I2 I 1.70 1.14 1.45 0.70 0.14 0.45 0.540.54V/AEV/BE 可以看出：酸中可以看出：酸中 HIO 不稳定，将发生歧化反响；不稳定，将发生歧化反响； 碱中碱中 IO 和和 I2 都将

51、发生歧化反响。都将发生歧化反响。 调查碘的元素电势图调查碘的元素电势图 1052 自在能自在能 氧化数图氧化数图 1 自在能自在能 氧化数图的做法氧化数图的做法 在某在某 pH 值下某种元素作图。横坐标为各种氧化数；值下某种元素作图。横坐标为各种氧化数；纵坐标为由单质分别氧化或复原成各种氧化态时的自在能纵坐标为由单质分别氧化或复原成各种氧化态时的自在能 rG m 。 经常用到的是经常用到的是 pH 0 或或 pH 14 ，它，它们对应的分别是们对应的分别是 H 1 mol dm3 和和 OH 1 mol dm3 ，正对应于在酸介质和碱介质中讨论规范电，正对应于在酸介质和碱介质中讨论规范电极电势

52、时所用的规范态浓度。极电势时所用的规范态浓度。碱介质中碱介质中pH14碘元素为例，阐明图的做法。碘元素为例，阐明图的做法。 a 首先以各种氧化态与单质首先以各种氧化态与单质 I 2 组成电对；组成电对； b 写出各电对的电极反响式和它的电极电势写出各电对的电极反响式和它的电极电势 E ； c 再利用公式再利用公式 求出各电对的求出各电对的 rGm 值，做图来。值，做图来。 FzEGmr1) 横坐标，氧化数横坐标，氧化数 7 ， 电对电对 H3IO62 / I2 E 0.34 V H3IO62 3 H2O 7e 1/2 I2 9OH 1 rGm 1 230 kJmol1 电对电对 IO3 / I2 E 0.20 V IO3 3 H2O 5e1/2 I2 6 OH 2 rGm 2 97 kJmol1 2) 横坐标，氧化数横坐标，氧化数 5 ， 3) 横坐标，氧化数横坐标，氧化数 1 ， 电对电对 IO / I2 E 0.45 V IO H2O e 1/2 I2 2OH 3 rGm 3 43 kJmol1 4)