无机化学多媒体电子教案

无机化学多媒体电子教案反响物之间有电子转移的化学反响氧化复原反响氧化复原反响MnO2+4HCl(浓)→MnCl2+Cl2↑+2H2OMnO2

氧化剂HCl还原剂MnO2中的Mn被还原HCl中的Cl被氧化失去电子的过程叫氧化得到电子的过程叫复原失去电子的物质被氧化得到电子的物质被复原失去电子的物质叫复原剂得到电子的物质叫氧化剂在一个氧化复原反响中,氧化和复原两个过程总是同时发生的.氧化复原方程式的配平电极电势概念，影响电极电势的因素及电极电势的应用3.氧化剂、复原剂的相对强弱5.元素的标准电极电势图及其应用根本内容氧化数法、离子-电子法配平氧化复原反响方程式应用3.氧化剂、复原剂的相对强弱5.元素的标准电极电势图的应用根本要求目录无机化学多媒体电子教案4-1氧化复原方程式的配平4-2电极电势4-3氧化复原反响的方向和限度4-4电势图及其应用第一节氧化复原反响方程式的配平第一节氧化复原反响方程式的配平BalancingOxidation–ReductionEquations无机化学多媒体电子教案氧化数法Oxidationstatemethod离子-电子法Ion–electronmethod

1.氧化数O.S.定义1970年国际纯粹与应用化学联合会确定：(IUPAC)

元素的氧化数是元素的一个原子的形式荷电数,这个荷电数可由假设把每个键中的电子指定给电负性较大的原子而求得。4-1-1

氧化数法如H:Cl电子靠近Cl一边

电负性H<Cl

电负性electronegativity是指分子中元素原子吸引电子的能力元素原子吸引电子能力越大,其电负性越大元素原子吸引电子能力越小,其电负性越小

在共价化合物中,元素的氧化数等于该元素的原子偏近或偏离的电荷数。

如

HClHClCO2

+4-2氧化数

+1–1CO

定义1.氧化数

在离子化合物中,元素的氧化数等于该元素的离子电荷。

如

NaClNaClCaSO4

+2+6-2氧化数

+1–1CaSO1.氧化数定义

(1)在单质中，元素原子的氧化数为零。1.氧化数规那么

1.氧化数规则(2)O的氧化数一般为-2但氟化物如O2F2OF2

OFOF

氧化数

+1-1+2-1过氧化物H2O2Na2O2

HONaO

氧化数

+1-1+1-1

1.氧化数规则(3)H的氧化数一般为+1但活泼金属氢化物

如

NaHCaH2

NaHCaH

氧化数

+1-1+2-1

1.氧化数规则(4)中性分子中，各元素原子的氧化数的代数和为零。如

P2O5

PO

氧化数

x-22x+5×(-2)=0+5如

Fe3O4

FeO

氧化数

x-23x+4×(-2)=0+8/3

1.氧化数规则(5)复杂离子中，各元素原子氧化数的代数和等于离子的总电荷。如

Cr2O72-

CrO

氧化数

x-22x+7×(-2)=-2+6

1.氧化数注意(1)氧化数可以是正数、负数、整数、分数、零。

(2)氧化数与共价数不同如C氧化值C共价数

CO2

+4

4

CH4

-4

4

元素原子氧化数升高的总数等于元素原子氧化数降低的总数(2)反响前后各元素的原子总数相等配平原那么2.配平方法(2)找出元素原子氧化数降低值与元素原子氧化数升高值写出未配平的反响方程式HClO3+P4+H2O→HCl+H3PO40+5(-1)-(+5)=(-6)HClO3+P4+H2O→

HCl+H3PO4(+5)-0=(+5)+5-1配平步骤(3)根据第一条规那么，求出各元素原子氧化数升降值的最小公倍数10HClO3+3P4+H2O→10HCl+12H3PO4+50-1+5(-6)×10=(-60)[(+5)×4]×3=(+60)(4)用观察法配平氧化数未改变的元素原子数目10HClO3+3P4+18H2O→10HCl+12H3PO4配平步骤(2)找出元素原子氧化数降低值与元素原子氧化数升高值写出未配平的反响方程式PbO2+MnBr2+HNO3→Pb(NO3)2+Br2+HMnO4+H2O(+2)-(+4)=(-2)PbO2+MnBr2+HNO3→Pb(NO3)2+Br2+HMnO4+H2O+2+4+2+7-100-(-1)=(+1)(+7)-(+2)=(+5)例(3)根据第一条规那么，求出各元素原子氧化数升降值的最小公倍数(4)用观察法配平氧化数未变的元素原子数目7PbO2+2MnBr2+14HNO3→

7Pb(NO3)2+2Br2+2HMnO4+6H2O

(-2)×7=14-10+2+7+2PbO2+MnBr2+HNO3→Pb(NO3)2+Br2+HMnO4+H2O+4(+1)×2=(+2)(+5)[(+5)+(+2)]×2=14例简单、快捷适用于水溶液非水体系氧化还原反应氧化数法*优点〔1〕反响过程中氧化剂得到的电子数等于复原剂失去的电子数〔2〕反响前后各元素的原子总数相等原那么4-1-2

离子-电子法(2)将反响分解为两个半反响(half–reaction)方程式写出未配平的离子反响方程式MnO4+H+→Mn2+SO32

→SO42MnO4+SO32+H+→Mn2++SO42

步骤右边多1个O原子，左边加1个H2O，右边加2个H+(2)将反响分解为两个半反响方程式左边多4个O原子，右边加4个H2O，左边加8个H+MnO4+8H+→Mn2++4H2OSO32+H2O→SO42+2H+步骤(2)将反响分解为两个半反响方程式MnO4+8H+

→Mn2++4H2OSO32+H2O→SO42+2H+2.用加减电子数方法使两边电荷数相等MnO4+8H++5e-

→Mn2++4H2OSO32+H2O

-

2e-

→SO42+2H+步骤(3)根据原那么1，求出最小公倍数，乘以两个半反响式，并相加。(4)整理，即得配平的离子反响方程式。2MnO4+8H++5e-→Mn2++4H2O5SO32+H2O

-2e-

→SO42+2H++）2MnO4+16H++5SO32+5H2O

→

2Mn2++8H2O+5SO42+10H+2MnO4+5SO32+6H+

→

2Mn2++3H2O+5SO42步骤注意在配平半反响式，如果反响物、生成物所含氧原子数不等时，可用介质的酸碱性来配平。半反应式介质酸性碱性多氧原子一侧H+H2O少氧原子一侧H2O不能出现OH-OH-不能出现H+优点1.在配平时，不需知道元素的氧化值但不能配平气相或固相反响式4-1-2

离子-电子法*(1)H2O2+Cr2(SO4)3+KOH→

K2CrO4+K2SO4+H2O3H2O2+Cr2(SO4)3+10KOH→

2K2CrO4+3K2SO4+8H2O

32返回H2O2+Cr2(SO4)3+KOH→K2CrO4+K2SO4+H2O2×[(+6)-+3)]=+6+3+62×[(-2)-(-1)]=-2-1-2-2-2氧化复原反响式配平课堂练习氧化复原反响式配平课堂练习(2)HClO3

→

HClO4+O2+Cl2+H2O

氧化数降低数==氧化数升高数(52)d=2b+(22)c即10d=2b+4cCl原子:a=b+2dH原子:2e=a-baHClO3

→

bHClO4+cO2+dCl2+eH2O+7(+7)-(+5)=+20-(+5)=-5+50-(-2)=+2-200返回氧化复原反响式配平课堂练习(2)aHClO3

→

bHClO4+cO2+dCl2+eH2O

解得:

abcde

31211

53111

71433氧化数降低数=氧化数升高数10d=2b+4c由Cl定:a=b+2d由H定:2e=a-b3HClO3

→

HClO4+2O2+Cl2+H2O5HClO3

→

3HClO4+O2+Cl2+H2O7HClO3

→

HClO4+4O2+3Cl2+3H2O返回氧化复原反响式配平课堂练习(3)Cr2O72-+Fe2++H+→Cr3++Fe3++H2OCr2O72-+H+→

Cr3++H2OFe2+→

Fe3+Cr2O72-+14H++6e-

→2Cr3++7H2OFe2+-e-

→Fe3+

+)16Cr2O72-+14H++6Fe2+

→

2Cr3++7H2O+6Fe3+返回氧化复原反响式配平课堂练习(4)K2MnO4+H2O→KMnO4+MnO2+KOH

MnO42-→

MnO4-MnO42-+H2O→

MnO4-+MnO2+

OH-MnO42-+H2O→

MnO2+

OH-

MnO42-+2H2O+2e-

→

MnO2+4OH-MnO42--e-

→

MnO4-12+)MnO42-+2H2O+2MnO42-

→MnO2+4OH-+2MnO4-整理3MnO42-+2H2O→2MnO4-+MnO2+4OH-返回第二节电极电势无机化学多媒体电子教案第二节电极电势Electrodepotentials4-2电极电势原电池是将化学能转变为电能的装置4-2-1原电池(electrochemicalcell)Cu极——正极Zn极——负极Zn+Cu2+

→Zn2++Cue-化学能转变为电能(-)Zn|Zn2+(c1)Cu2+(c2)|Cu(+)负极写在左边正极写在右边“|”表示相与相之间的界面浓度用“||”表示盐桥浓度(-)Zn|Zn2+(c1)

Cu2-(c2)|Cu(+)注意假设组成电极物质中无金属时，应插入惰性电极。惰性电极：如Pt，石墨能导电而不参入电极反响的电极Fe3+(c1)，Fe2+(c2)|Pt(+)

(-)Pt,Cl2(p)|Cl-(c)

(-)Zn|Zn2+(c1)

Cu2-(c2)|Cu(+)注意组成电极中的气体物质应在导体这一边，后面应注明压力。H+(c1)|H2(p),Pt(+)

(-)Zn|Zn2+(c1)

H+(c1)|H2(p),Pt(+)(-)Pt，O2(p)|OH-

(c1)(-)Zn|Zn2+(c1)

Cu2-(c2)|Cu(+)注意Sn4+(c1)，Sn2+(c2)|Pt(+)

电极中含有不同氧化态同种离子时，高氧化态离子靠近盐桥，低氧化态离子靠近电极，中间用“，”分开。(-)Zn|Zn2+(c1)

Cu2+(c2)|Cu(+)注意Cr2O72-(c1),H+(c2),Cr3+(c3)|Pt(+)

参入电极反应其它的物质也应写入电池符号中电极电极反响正极(Cu极)Cu2++2e-→Cu复原反响(电子流入的电极)负极(Zn极)Zn-2e-→Zn2+氧化反响(电子流出的电极)电池反响Cu2++Zn→Cu+Zn2+

e-原电池:使氧化、复原反响产生电流的装置半电池半电池原电池氧化复原电对：由同一种元素的氧化型物质和复原型物质构成Zn2+(氧化型物质)Zn(复原型物质)Zn2+/Zn氧化复原电对Cu2+(氧化型物质)Cu(复原型物质)Cu2+/Cu氧化复原电对氧化复原电对：由同一种元素的氧化型物质和复原型物质构成氧化复原电对表示方法氧化型物质/复原型物质氧化型物质，还原型物质如Cu2+/Cu、Zn2+/Zn、H+/H2、Sn4+/Sn2+

如Cu2+,Cu、Zn2+,Zn、H+,H2、Sn4+,Sn2+

Cr2O72-+6Cl-+14H+→

2Cr3++3Cl2↑+7H2O电极反应Cr2O72-+14H++6e-→2Cr3++7H2O复原2Cl--2e-

→Cl2氧化原电池符号Cr2O72-(c1),H+(c2),Cr3+(c3)Pt(+)

(-)Pt,Cl2(p)Cl-(c)原电池的表示方法课堂练习原电池的表示方法课堂练习2H2+O2→

2H2O

电极反应O2+4H++4e-→2H2O复原

H2-2e-

→

2H+氧化原电池符号(-)Pt,H2(p1)|H+(c1)||H+(c1),H2O|O2(p2),Pt(+)把金属M与其盐M+溶液接触面之间的电势差，称为该金属的平衡电极电势，即金属离子与金属单质构成的氧化复原电对(M+/M)的电极电势,记为E(M+/M)4-2-2电极电势的产生电极电势的绝对值现还无法测知但可用比较方法确定它的相对值选用标准氢电极作为比较标准规定它的电极电势值为零.即E(H+/H2)=0V4-2-3电极电势的测定E(H+/H2)=0V1.标准氢电极电极符号(-)Pt，H2(100kPa)H+(1mol·L-1)H+(1mol·L-1)H2(100kPa)，Pt(+)电极反应

2H++2e-

→H2标准氢电极的电极电势(H+/H2)=0VE欲确定某电极的电极电势可把该电极与标准氢电极组成原电池测其电动势(E)E=E(+)–E(-)那么E(ML/MK)即为待测电极的电极电势2.电极电势的测定2.电极电势的测定设计原电池()Pt,H2(100kPa)|H+(1molL-1)||Cu2+(1molL-1)|Cu(+)例1.测定E(Cu2+/Cu)E=E(+)-E(-)=E(Cu2+/Cu)-E

(H+/H2)

E(Cu2+/Cu)=E-E

(H+/H2)=0.340V-0V=+0.340V测得原电池电动势：E=0.340V2.电极电势的测定设计原电池()Zn|Zn2+(1molL-1)||H+(1molL-1)|H2(100kPa),Pt(+)例2.测定E(Zn2+/Zn)测得原电池电动势：E=0.7626VE=E(+)-E(-)=E

(H+/H2)

-

E(Zn2+/Zn)

E(Zn2+/Zn)=E

(H+/H2)-E

=0V-0.7626V=-0.7626V物质皆为纯洁物有关物质的浓度为1mol·L-1涉及到的气体分压为100kPa待测电极处于标准态所测得的电极电势即为标准电极电势记为E

(M+/M)3.标准电极电势standardelectrodepotential电对电极反应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常用电对的标准电极电势(298.15K)该表中为还原电势即该电对组成的电极与标准氢电极组成原电池，待测电对为正极，发生还原反应,E(M+/M)为正值与标准氢电极组成电池时为正极发生还原反应，E

(Cu2+/Cu)为正值如Cu2+/Cu电对电极反应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常用电对的标准电极电势(298.15K)与标准氢电极组成电池时为负极发生氧化反应，E(Zn2+/Zn)为负值如

Zn2+/Zn电对电极反应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常用电对的标准电极电势(298.15K)E(XeF/Xe)最大XeF的氧化性最强Xe的还原性最弱E(Li+/Li)最小Li的还原性最强Li+的氧化性最弱还原型物质的还原能力越强氧化型物质的氧化能力越弱电对中氧化型还原型一侧各物种相对浓度幂的乘积电对在某一浓度的电极电势电对的标准电极电势摩尔气体常数热力学温度电极反应中转移的电子数法拉第常数氧化型+ze-复原型<Nernst方程>E=E+㏑zF[氧化型][还原型]RT4-2-4影响电极电势的因素<Nerns方程氧化型+ze-复原型E=E+㏑zF[氧化型][还原型]RT符号E、[氧化型]、[还原型]R浓度分压单位数值VmolL-1PaJK-1mol-18.314E4-2-4影响电极电势的因素2.氧化型物质,复原型物质的浓度、分压

3.酸度对某些电对有影响组成电对的物质的本性，决定E

值金属越活泼,E

代数值越小,E

越小<Nerns方程氧化型

+ze-

还原型E=E+㏑zF[氧化型][还原型]RT4-2-4影响电极电势的因素当R=8.314JK-1mol-1F=96485

JV-1

T=

298.15K<Nerns方程氧化型+ze-复原型E=E+㏑zF[氧化型][还原型]RTz

[还原型]E=E+lg0.0592V[氧化型]4-2-4影响电极电势的因素氧化型

+ze-

还原型z

[还原型]E=E+lg0.0592V[氧化型]1.气体物质用分压(Pa)表示并除以p(105Pa)溶液中的物质用浓度(molL-1)表示并除以c

(1molL-1)注意例1

Cl2(g)+2e-2Cl-

0.0592p(Cl2)/p

E(Cl2/Cl-)=E(Cl2/Cl-)+lg2

[c(Cl-)/c

]22.纯固体或纯液体物质不写入

注意氧化型+ze-复原型z

[还原型]E=E+lg0.0592V[氧化型]例2

Zn2++2e-Zn例3

Br2(l)+2e-2Br-E(Zn2+/Zn)=E(Zn2+/Zn)+lg[c(Zn2+)/c]20.05920.059212

[c(Br)/c]2-E(Br2/Br-)

=E(Br2/Br-)+lgz[复原型]E=+lg0.0592[氧化型]3.电极反响中电对以外物质也应写入，但溶剂〔如H2O〕不写入注意氧化型+ze-复原型z

[还原型]E=E+lg0.0592V[氧化型]例4

Cr2O72-+6e-+14H+2Cr3++7H2OE(Cr2O72-/Cr3+)

=E(Cr2O72-/Cr3+)+lg6[c(Cr3+)/c]20.0592[c(Cr2O72-)/c]·[c(H+)/c]14z[复原型]E=+lg0.0592[氧化型]‖∨∧[氧化型]比值越大,电极电势值越大[还原型]比值越小,电极电势值越小32E(Co3+/Co2+)/VE(Co3+/Co2+)/Vc(Co2+)/molL-1[复原型]c(Co3+)/molL-1[氧化型]11.浓度计算结果*氧化型+ze-复原型z

[还原型]E=E+lg0.0592V[氧化型]=+1.51V+lg0.0592V（1.0molL-1)

(

10.0molL-1)851.0molL-1

c(MnO4-)=c(Mn2+)=1.0molL-1,c(H+)=10.0molL-1

计算：E(MnO4-/Mn2+)例2：:E(MnO4-/Mn2+)=+1.51V解:电极反应MnO4-+8H++5e-Mn2++4H2OZ

E(MnO4-/Mn2+)c(Mn2+)/c=(MnO4-/Mn2+)+lgE0.0592

[c(MnO4-)/c][c(H+)/c

]8c(H+)越大，E值越大，即含氧酸盐在酸性介质中其氧化性越强

2.酸度计算：E(MnO4-/Mn2+)例2：:E(MnO4-/Mn2+)=+1.51Vc(H+)越大，E值越大，即含氧酸盐在酸性介质中其氧化性越强

计算结果c(MnO4-)/molL-11.01.0c(Mn2+)/molL-11.01.0c(H+)/molL-11.010.0E(MnO4-/Mn2+)V+1.51+1.51E(MnO4-/Mn2+)/V+1.51+1.62<2.酸度:E(Ag+/Ag)=+0.7991V，计算:E(Ag+/Ag)例3：在含有Ag+/Ag电对体系中，参加NaCl溶液，使溶液中c(Cl-)=1.00molL-1，1.77×10

-10c(Ag+)=molL-1=1.77×10

-10molL-1

1.00解:沉淀反应Ag++Cl-AgCl↓spKc(Ag+)=c(Cl-)(AgCl)·{c

}2=+0.22V=+0.7991V+lg(1.77×10–10)0.0592V10.0592

zE(Ag+/Ag)=E(Ag+/Ag)+lg[c(Ag+)/c]由于AgCl沉淀的生成，使c(Ag+)减小，使E(Ag+/Ag)减小Ag+的氧化能力降低>+0.22V+0.7991VE(Ag+/Ag)E(Ag+/Ag)由于c(Cl-)=1.0

molL-1

即E(Ag+/Ag)=E(AgCl/Ag)电极反应:Ag++Cl-+

e-

AgCl+AgKspE(Ag+/Ag)(AgX/Ag)8.52×10-17×10-13×10-10AgIAgBrAgClE同理计算，结果如下sp↓,(AgX/Ag)↓KE

例3：在含有H+/H2电对体系中,参加NaOAc溶液,使溶液中c(HOAc)=c(OAc-)=1.0molL-1，p(H2)=1.0×105Pa，计算:E(H+/H2)。解:c(H+)==1.8×10

-5(HOAc)·c(HOAc)/cc(OAc-)/cKa2H++2e-

H2E(H+/H2)=0V=-0.15V2

1.0×105/1.0×105

0.0592V[1.8×10

–5]2=0V+lgzp(H2)/p(H2)E(H+/H2)=E(H+/H2)+lg0.0592

[c(H+)/c]2由于弱酸(HOAc)的生成，使c(H+)减小，E(H+/H2)值减小，H+的氧化能力降低。E(H+/H2)4.生成弱电解质原电池中,E(+)>E(-);电动势E=E(+)-E(-)1.判断原电池的正、负极计算原电池的电动势例1:由电对Fe3+/Fe2+、Sn4+/Sn2+构成原电池,判断原电池正、负极，计算其电动势。解：E(Fe3+/Fe2+)=+0.771V

E(Sn4+/Sn2+)=+0.154V

(1)在标准态下：只需比较E

(+)极

(-)极∨电动势E=E(+)-E(-)=0.771V-0.154V=0.617V原电池符号：(-)Pt|Sn2+(1molL-1),Sn4+(1molL-1)

‖Fe3+(1molL-1),Fe2+(1molL-1)|Pt(+)(2)非标准态：先根据Nernst方程计算出E,然后再比较两个E值4-2-5电极电势的应用例2：试比较KMnO4、Cl2、FeCl3在酸性介质中的氧化能力氧化能力：KMnO4>Cl2

>FeCl3⊖2.判断氧化剂、复原剂的相对强弱

越大,电对中氧化型物质的氧化能力越强还原型物质的还原能力越弱越小,电对中还原型物质的还原能力越强氧化型物质的氧化能力越弱

EE解:0.7711.35831.51E/VFe3+/Fe2+Cl2/Cl-MnO4-/Mn2+电对>>例3：试比较SnCl2、Zn、H2S在酸性介质中的复原能力复原能力：Zn>H2S>SnCl2

越大,电对中氧化型物质的氧化能力越强还原型物质的还原能力越弱越小,电对中还原型物质的还原能力越强氧化型物质的氧化能力越弱

EE2.判断氧化剂、复原剂的相对强弱解:0.1540.144-0.763E/VSn4+/Sn2+S/H2SZn2+/Zn电对<<解：将HCN/H2和H+/H2两电对组成原电池E(H+/H2)=E(H+/H2)+lg0.0592V[c(H+)/c]2

2p(H2)/p电极反应：2HCN+2e-H2+2CN-

[c(CN-)/c]2

E(HCN/H2)=E(HCN/H2)+lg2[p(H2)/p]·0.0592V[c(HCN)/c]2

E(HCN/H2)=E(H+/H2)+lg0.0592V[c(H+)/c]2·[c(CN-)/c]2

2[c(HCN)/c]2达平衡时例4:E(HCN/H2)=-0.545V,计算Ka(HCN)3.计算弱电解质解离常数(Ki)⊖aK例4:E(HCN/H2)=-0.545V,计算Ka(HCN)3.计算弱电解质解离常数(Ki)E(HCN/H2)=E(H+/H2)+lg0.0592V[c(H+)/c]2[c(CN-)/c]2

2[c(HCN)/c]20.0592VE(HCN/H2)=E(H+/H2)+lg[Ka(HCN)]2

2E(HCN/H2)=0.0592Vlg[Ka(HCN)]2

-0.545V=0.0592Vlg[Ka(HCN)]2

Ka(HCN)=6×10-10

解：将PbSO4/Pb和Pb2+/Pb两电对组成原电池例4：E(PbSO4/Pb)=-0.356V,E(Pb2+/Pb)=-0.125V,计算Ksp(PbSO4)E(Pb2+/Pb)=E(Pb2+/Pb)+lg[c(Pb2+)/c]0.0592V2电极反应：PbSO4+2e-Pb+SO42-E(PbSO4/Pb)=E(PbSO4/Pb)+lg2[c(SO42-)/c]0.0592V1E(PbSO4/Pb)=E(Pb2+/Pb)+lg[c(Pb2+)/c]

[c(SO4-)/c]0.0592V2达平衡时4.计算难溶电解质溶度积(Ksp)E(PbSO4/Pb)=E(Pb2+/Pb)+lgKsp(PbSO4)2例4：已知E

(PbSO4/Pb)=-0.356V,

E(Pb2+/Pb)=-0.125V,计算Ka(PbSO4)E(PbSO4/Pb)=E(Pb2+/Pb)+lg[c(Pb2+)/c]

[c(SO4-)/c]0.0592V22Ksp(PbSO4)=1.7×10-8

-0.356V=-0.125V+lgKsp(PbSO4)0.0592V4.计算难溶电解质溶度积(Ksp)第三节氧化复原反响的方向和限度无机化学多媒体电子教案4-3-1氧化复原反响的方向化学反响自发进展的条件△rGm<0而△rGm=-z’FE电池反应中转移的电子数法拉第常数4-3-1氧化复原反响的方向化学反响自发进展的条件△rGm<0△rGm<0

E>0或E(氧化剂)>E(还原剂)△rGm=-z’FEE>0；E(氧化剂)>E(复原剂)氧化还原反应的规律：氧化剂还原剂还原剂氧化剂较强较强较弱较弱++反应自发向右进行>(1)标准态时E>0；E(氧化剂)>E(复原剂)只需计算电动势E

或比较E(氧化剂)和E(还原剂)大小Sn2+/Sn-0.136V-0.126VPb2+/Pb电对E/V例1试判断下列反应:Pb2++SnPb+Sn2+在标准态时反应自发进行的方向

先根据Nernst方程求出E(电对),再计算电动势E或比较E(电对)。(2)非标准态时E>0；E(氧化剂)>E(复原剂)c(Pb2+)0.0010c(Sn2+)1.0例2试判断下列反应:Pb2++SnPb+Sn2+在=时反应自发进行的方向

0.0592V2E(Pb2+/Pb)=E(Pb2+/Pb)+lg[c(Pb2+)/c]0.0592V2=-0.126V+lg0.0010=-0.215V先根据Nernst方程求出E(电对),再计算电动势E或比较E(电对)。(2)非标准态时c(Pb2+)0.0010c(Sn2+)1.0E(Sn2+/Sn)/VE(Pb2+/Pb)/VE(Pb2+/Pb)/VE>0；E(氧化剂)>E(复原剂)例2试判断下列反应:Pb2++SnPb+Sn2+在=时反应自发进行的方向

反应自发向左进行<浓度

电极反应中有关物质浓度的变化,会引起电极电势的改变，有可能会导致反应方向的改变。当E

(氧化剂)-E

(还原剂)>0.2V一般情况下浓度的变化,不会导致E(氧化剂)<E(还原剂),而引起反应方向发生改变。经验规则∨反应向右进行例：判断反应

2Ag++Cu

Ag+Cu2+进行方向浓度对氧化复原反响方向的影响(1)标准态E(Ag+/Ag)=0.7991VE(Cu2+/Cu)=0.340V浓度对氧化复原反响方向的影响例：判断反响2Ag++CuAg+Cu2+进展方向>反应向右进行0.0592V1

c(Ag+)=0.050molL-1，c(Cu2+)=1.0molL-1=0.7991V+lg0.050

=0.72V(2)非标准态E(Ag+/Ag)=E(Ag+/Ag)+lg[c(Ag+)/c]0.0592V1

E0.3400.720.7991(Cu2+/Cu)/VE(Ag+/Ag)/V(Ag+/Ag)/VEE(Ag+/Ag)-E(Cu2+/Cu)=0.7991V-0.340V>0.2V电极反应中有关物质浓度的变化,没有导致反应方向的改变。

酸度

对于某些有含氧酸及其盐参加的氧化还原反应,溶液的酸度有可能导致反应方向的改变。

H3AsO4+I-+2H+HAsO2+I2+H2O强酸性介质*强碱性介质向左0.53550.0861.0×10-8

碱性向右0.53550.604.0酸性反应方向(I2/I-)VE(H3AsO4/HAsO2)Vc(H+)molL-1介质E><反响首先发生在电极电势差值较大的两个电对之间例在Br-和I-的混合溶液中加入Cl2

,哪种离子先被氧化?反响首先在Cl2和I-之间进展3.氧化复原反响进展的次序0.53551.0651.3583I2/I-Br2/Br-Cl2/Cl-电对E解E(Cl2/Cl-)-E(Br2/Br-)<

E(Cl2/Cl-)-E(I2/I-)

从氧化剂Fe2(SO4)3和KMnO4中选择一种合适的氧化剂,使含有Cl-、Br-和I-混合溶液中的I-被氧化,而Cl-、Br-不被氧化。例4.选择适宜的氧化剂或复原剂解E1.51MnO4-/Mn2+0.771Fe3+/Fe2+1.3583Cl2/Cl-1.065Br2/Br-0.5355I2/I-/V电对KMnO4不可采用<<<E(MnO4-/Mn2+)

从氧化剂Fe2(SO4)3和KMnO4中选择一种合适的氧化剂,使含有Cl-、Br-和I-混合溶液中的I-被氧化,而Cl-、Br-不被氧化。例解E1.51MnO4-/Mn2+0.771Fe3+/Fe2+1.3583Cl2/Cl-1.065Br2/Br-0.5355I2/I-/V电对4.选择适宜的氧化剂或复原剂可采用Fe2(SO4)3<>>E(Fe3+/Fe2+)△rGm-z’FElgK=-=-RTRT当R=8.314JK-1mol-1F=96485

JV-1

T=298.15K4-3-2氧化复原反响的限度氧化还原反应的平衡常数()只与标准电动势()有关,与物质浓度无关EKElg==K0.0592V

0.0592V

z’{(+)-(-)}EEz’为氧化复原反响中转移电子数值越大,值越大,正反应进行得越完全。EKElg==K0.0592V

0.0592V

z{

(+)-(-)}EEz例1已知反应：Pb2++SnPb+Sn2+计算反应的标准平衡常数

解E(Pb2+/Pb)=-0.126V(Sn2+/Sn)=-0.136VElg==K0.0592V

0.0592V

z{

(+)-

(-)}2[(-0.126)-(-0.136)]

EE=0.34=2.2K例2已知反应：Pb2++SnPb+Sn2+反应开始时c(Pb2+)=2.0molL-1,计算反应达平衡时Pb2+和Sn2+的浓度。c(Sn2+)=1.4molL-1，

c(Pb2+)=0.6molL-1Elg==K0.0592V

0.0592V

z’{(+)-(-)}EEz’解Pb2++SnPb+Sn2+平衡浓度/molL-12.0-xxx=1.4===2.2c(Pb2+)/c2.0-xc(Sn2+)/x

Kc说明*n=2时K极小很完全反应进行程度<2.0×10-7>6×106<-0.2V>0.2V

E(氧化剂)-(复原剂)E如:2MnO4-+5Zn+16H+→2Mn2++5Zn2++8H2OElg==K0.0592V

0.0592V

z’{(+)-(-)}EEz’K=2.7×10383EE(MnO4-/Mn2+)=1.51V(Zn2+/Zn)=-0.7626V由可看出，反应理应可完全进行。但实验证明：若用纯Zn与KMnO4反应，反应速率极小，只有在Fe3+的催化下，反应才明显进行。

KEK反响进展得很完全当n=2时

返回极小很完全反应进行程度<2.0×10-7>6×106<-0.2V>0.2V

(氧化剂)-

(还原剂)KEE例1H2O2+2Fe2++2H+

2H2O+2Fe3+E(H2O2

/H2O)-(Fe3+/Fe2+)E=1.763V-0.771V=0.992V>0.2Vlg===33.50.0592V

0.0592V

2×0.992Vz’EKK=3.2×1033[E(氧化剂)-E(复原剂)]与K的关系反响进展程度很小返回[E(氧化剂)-E

(还原剂)]与K的关系当n=2时

极小很完全反应进行程度<2.0×10-7>6×106<-0.2V>0.2V

(氧化剂)-

(还原剂)KEE例22Fe2++2H+2Fe3++H2=0.000V-0.771V=-0.771V<-0.2V(H+/H2)-(Fe3+/Fe2+)EElg===-26.00.0592V

0.0592V

Kz’E2×(-0.771)VK=1.0×10-26返回H3AsO4+I-+2H+HAsO2+I2+H2O强酸性介质强碱性介质E(H3AsO4/HAsO2)=0.560V+lg[4.0]20.0592V2c(H+)=4.0molL-1，其它物质浓度均为1.0molL-1(1)酸性介质电极反应：H3AsO4+2H++2e-HAsO2+2H2OE(H3AsO4/HAsO2)=E(H3AsO4/HAsO2)+lg0.0592V[c(H3AsO4)/c]·[c(H+)/c]22

c(H3AsO4)/c

酸度对氧化复原反响方向的影响酸度对氧化复原反响方向的影响H3AsO4+I-+2H+HAsO2+I2+H2O强酸性介质强碱性介质

其它物质浓度均为1.0molL-1c(H+)=1.0×10-8molL-1(2)碱性介质E(H3AsO4/HAsO2)=0.560V+lg[1.0×10-8]20.0592V2返回电极反应：H3AsO4+2H++2e-HAsO