化学竞赛 氧化还原课件

电化学（初赛要求）氧化态氧化还原反应的基本概念和反应的书写与配平原电池、电极符号、电极反应、原电池符号、原电池反应标准电极电势、用标准电极电势判断反应的方向及氧化剂与还原剂的强弱电解池的电极符号与电极反应、电解与电镀、电化学腐蚀、常见化学电源pH、络合剂(héjì)、沉淀剂对氧化还原反应影响的定性说明精品资料一、氧化(yǎnghuà)值（或氧化(yǎnghuà)态）氧化值：是指某元素一个原子的“形式荷电数”，该荷电数是假定把每一化学键中的电子(diànzǐ)指定给电负性更大的原子而求得的。化合价：区别与联系有电子得失或电子转移的反应，被称为氧化还原反应。Cu2+(aq)+Zn(s)=Zn2+(aq)+Cu(s)得失电子H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)电子偏移精品资料确定氧化(yǎnghuà)值的规则：①单质中，元素(yuánsù)的氧化值为零。H2、Cl2、P4、S8等②单原子离子中，元素(yuánsù)的氧化值等于该离子所带的电荷数。Na+、Cl–③大多数化合物中，氢的氧化值为+1；特殊：NaH、SiH4、Na[BH4]④通常，氧在化合物中的氧化值为-2；特殊：H2O2、O2–、O3–、OF2、O2F2⑤中性分子中，各元素(yuánsù)原子的氧化值的代数和为零，复杂离子的电荷等于各元素(yuánsù)氧化值的代数和。精品资料例：求H5IO6、S4O62–、Fe3O4和S2O32–的氧化(yǎnghuà)态+7、+2.5、+8/3和+2LaFe4S6+9/4Na2[Fe(CN)5(NO)]，已知化合物磁矩为0，+2[Fe4S3(NO)7]–，已知Fe的平均(píngjūn)氧化态–0.5，求每个Fe的氧化态。设硫的平均氧化态为x，(+1)7–2+3x=–1，x=–2Fe(B)平均分到1个S原子，故其氧化态为+2–1=+1；其他三个铁原子等价，其氧化态=(–2–1)/3=–1精品资料二、氧化(yǎnghuà)还原半反应氧化还原(huányuán)反应氧化剂还原(huányuán)剂氧化产物还原(huányuán)产物氧化反应还原(huányuán)反应Cu2++Zn=Cu+Zn2+氧化剂还原剂还原产物氧化产物失电子，氧化态降低还原反应得电子，氧化态升高氧化反应精品资料氧化(yǎnghuà)还原半反应的书写一、高氧化态+ne–低氧化态二、配平三、一个半反应中氧化态发生变化的元素只有一个，人们用“高氧化态/低氧化态”来表示上述半反应，并称之为“电对”。如MnO4–/Mn2+电对表示半反应：MnO4–+8H++5e–Mn2++4H2O四、半反应中各物种按主要存在形态写出，如强电解质写成离子形式(xíngshì)，在碱性介质中Fe3+写成Fe(OH)3沉淀形式(xíngshì)，难溶物和配离子的存在形态。五、酸表和碱表酸性溶液：2H++2e–H2碱性溶液：2H2O+2e–H2+2OH–精品资料配平原则(yuánzé)：①电荷守恒：氧化剂得电子数等于还原剂失电子数。②质量守恒：反应前后各元素原子总数相等。三、氧化(yǎnghuà)还原方程式的配平精品资料配平步骤：①用离子式写出主要反应物和产物(气体、纯液体、固体和弱电解质则写分子式)。②分别写出氧化剂被还原和还原剂被氧化的半反应。③分别配平两个半反应方程式，等号两边的各种元素的原子总数各自相等且电荷数相等。④确定两半反应方程式得、失电子数目的最小公倍数。将两个半反应方程式中各项分别乘以相应的系数，使得、失电子数目相同。然后(ránhòu)，将两者合并，就得到了配平的氧化还原反应的离子方程式。有时根据需要可将其改为分子方程式。精品资料酸性(suānxìnɡ)介质：多n个O+2n个H+，另一边+n个H2O碱性(jiǎnxìnɡ)介质：多n个O+n个H2O，另一边+2n个OH–精品资料氧化(yǎnghuà)数配平方法1、根据实验结果写出反应(fǎnyìng)物与生成物的化学式2、写出氧化数及其变化情况3、根据氧化态的变化情况配系数4、观察法配平原子个数5、注明反应(fǎnyìng)条件、物质状态并检查精品资料2KMnO4+5K2SO3+3H2SO4=2MnSO4+6K2SO4+3H2O精品资料Cu+HNO3(稀)Cu(NO3)2+NO+H2O233Cu+2HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+H2O3Cu+2HNO3(稀)+6HNO33Cu(NO3)2+2NO+3H2O3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+3H2OFeS2+O2=Fe2O3+SO2+5.52–44FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2精品资料有机物转移的电子数估算(ɡūsuàn)：例：C6H5C2H5C6H5COOH+CO21、先配OC6H5C2H5+4H2OC6H5COOH+CO22、再配HC6H5C2H5+4H2OC6H5COOH+CO2+12H+3、根据电荷平衡得电子数C6H5C2H5+4H2OC6H5COOH+CO2+12H++12e–写出酸性介质中KMnO4氧化乙苯的反应：5C6H5C2H5+12MnO4–+36H+5C6H5COOH+5CO2+12Mn2++28H2O精品资料在AtI中加入I2和I–的混合(hùnhé)溶液，滴加AgNO3溶液，发现所得沉淀中只有AgI而没有共沉淀的AgAt（如果有AgAt，必然会被共沉淀），然而在上述产物中加入Pb(IO3)2却发现有砹的共沉淀。写出有关化学方程式，解释上述实验现象。AtI+2I2+5Ag++3H2O=5AgI+AtO3–+6H+I3–7（把I2改为(ɡǎiwéi)I3–也可，但仍应配平）AtO3–与Pb(IO3)2共沉淀。精品资料1、原电池的构造(gòuzào)Cu-Zn原电池装置(zhuāngzhì)四、原电池盐桥：1、离子移动K+移向正极Cl–移向负极2、支撑固定作用精品资料

(aq)Zn

2eZn(s)：)(

极2-+-氧化反应电子流出负

Cu(s)

2e(aq)Cu：)(

极2+-+还原反应电子流入正Cu(s)(aq)Zn(aq)CuZn(s)

电池反应：22++++原电池构成条件：1)任何一种氧化还原反应，都能装成原电池2)任何两种金属插入电解质溶液都可构成原电池3)原电池使化学能转化成电能需满足三个条件：氧化还原反应能自发进行、氧化反应和还原反应分别在两极(liǎngjí)上进行、构成电流回路。精品资料/CuCu，/ZnZn

电对：22++

金属导体如Cu、Zn惰性导体如Pt、石墨棒电极还原型

e

氧化型-+Z精品资料下图是一种正在投入生产的大型蓄电系统。左右两侧(liǎnɡcè)为电解质储罐，中央为电池，电解质通过泵不断在储罐和电池间循环；电池中的左右两侧(liǎnɡcè)为电极，中间为离子选择性膜，在电池放电和充电时该膜可允许钠离子通过；放电前，被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3，放电后，分别变为Na2S4和NaBr。精品资料5－1左、右储罐中的电解质分别(fēnbié)为；5－2写出电池充电时，阳极和阴极的电极反应。5－3写出电池充、放电的反应方程式。5－4指出在充电过程中钠离子通过膜的流向。5－1

左

：NaBr3/NaBr（1分；只写一种也可）右

:Na2S2/Na2S4（1分；只写一种也可）

5－2

阳极(yángjí)：3NaBr–2e-=NaBr3+2Na+

(1分)

阴极：Na2S4+2Na++2e-=2Na2S2

(1分)5－3写出电池充、放电的反应方程式。

5－4

Na+的流向为从左到右。（1分）

精品资料‖书写原电池符号(fúhào)的规则：①负极“–”在左边，正极“+”在右边，盐桥用“‖”表示。③纯液体(yètǐ)、固体和气体写在惰性电极一边用“,”分开。②半电池中两相界面用“”分开，同相不同物种用“,”分开，溶液、气体要注明cB，pB。五、原电池符号精品资料同一溶液中,不同离子在负极按氧化(yǎnghuà)数升高的顺序,正极按下降顺序，并用“,”隔开，且注明浓度惰性电极一般(yībān)为Pt和C，在必要时才使用，如果已有金属，则不用惰性电极；书写时用括号括起来。含气体的电极一般将气体紧接电极材料Pt和C精品资料例1：将下列(xiàliè)反应设计成原电池并以原电池符号表示。‖解：)(aq2Cl

2e)g(Cl

极

正2--+)(aqFe

e)(aqFe

极

负

32+-+-精品资料对于反应(fǎnyìng)3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O写出其正、负极反应(fǎnyìng)及原电池符号对于(duìyú)反应2Fe3++2I–=2Fe2++I2写出其正、负极反应及原电池符号正极反应：NO3–+4H++3e–=NO+2H2O；负极反应：Cu–2e–=Cu2+原电池符号：(–)Cu|Cu2+(c2)||NO3–(c1)|NO(p),Pt(+)正极反应：Fe3++e–=Fe2+；负极反应：2I––2e–=I2原电池符号：(–)Pt|I–(c1)|I2(c2)||Fe3+(c3),Fe2+(c4)|Pt(+)精品资料电极的分类1、第一类电极——金属-金属离子电极第一类电极的电位仅与金属离子的活度有关。2、第二类电极──金属-金属难溶盐电极二个相界面,常用作参比电极负极：Ag,AgClCl–(c1)；正极：Cl–(c1)AgCl,Ag3、第三类电极──金属与两种具有(jùyǒu)相同阴离子难溶盐（或难离解络合物）以及第二种难溶盐（或络合物）的阳离子所组成体系的电极。Pt,Fe(OH)2,Fe(OH)34、惰性金属电极PtFe2+(c1),Fe3+(c2)Pt,H2(p1)H+(c1)或H+(c1)Pt,H2(p1)精品资料2MnO4–+10Cl–+16H+=2Mn2++5Cl2+8H2O正极反应负极(fùjí)反应电池符号：Pt,Cl2(p)Cl–(c1)MnO4–(c2),Mn2+(c3),H+(c4)|Pt精品资料六、原电池电动势1、电流从正极到负极，电子从负极到正极2、正极电势高于负极电势3、E=(+)–(–)4、EØ=Ø(+)–Ø(–)5、上标(shànɡbiāo)“Ø”代表热力学标准态‖精品资料电极电势产生(chǎnshēng)的原因1、产生原因：双电层2、影响因素（1）电极的本性：金属越活泼，失去电子趋势越强，电极电势越低（2）外界条件如温度、介质、离子浓度(nóngdù)等（3）选择性吸附3、电极电势的差异是电子流动的根本原因精品资料标准(biāozhǔn)氢电极/HH

电对：2+电极(diànjí)反应：表示为：H+H2(g),Pt标准氢电极(SHE)()V000.0/HH2=+()gH

2eaq)(H22+–+标准氢电极装置图精品资料标准(biāozhǔn)电极电势1.标准(biāozhǔn)电极电势和标准(biāozhǔn)电动势电对电对的标准电极电势：

)(

()()原电池的标准电动势：–+-=E

精品资料)(

Cu

)L(1.0molCu

12+-+2.电极电势的测定(cèdìng)

)L(1.0molH

)(H

,Pt

)(12--+pV340.0)/HH()/CuCu(22=-=++EV340.0)/CuCu(

2=+则H2Cu

H

Cu22++++精品资料①采用还原电势；与半反应(fǎnyìng)的方向无关3.标准(biāozhǔn)电极电势表②

小的电对对应的还原型物质还原性强；

大的电对对应的氧化型物质氧化性强。③

无加和性④一些电对的

与介质的酸碱性有关2H++2e–H2；酸性介质：A=0.000V2H2O+2e–H2+2OH–；碱性介质：B=–0.83V

V36.1

(aq)Cl

e(g)Cl21

2=+--

V36.1

(aq)2Cl

2e)g(Cl2=+--精品资料（5）标准电极电势是热力学数据，与反应速率无关。如钙的电极电势比钠小，但钠与水的反应比钙与水反应激烈得多。（6）标态下的电极电势只适用于热力学标准态反应的判断，非标态下的电极电势将发生变化，情况可能发生逆转，如标态下MnO2与HCl反应不能制备出氯气，事实上我们是可以用MnO2与浓HCl反应来制备出氯气的。只有当电极电势改变的幅度(fúdù)不大时，才可以近似用标准电极电势来处理象氧化剂（还原剂）强弱和反应方向的判断等问题。（7）电极电势只适用于水溶液体系，非水溶剂反应和高温、低温固相反应不能用电极电势作任何判断依据。精品资料七、电极电势的应用(yìngyòng)（一）判断(pànduàn)氧化剂、还原剂的相对强弱

小的电对对应的还原型物质还原性强；

大的电对对应的氧化型物质氧化性强。总结P360表11-11、还原型只能与还原型比较氧化型只能与氧化型比较2、还原剂的强弱次序3、氧化剂的强弱次序精品资料（二）判断氧化(yǎnghuà)还原反应进行的方向E＞0反应正向(zhènɡxiànɡ)自发进行；E＜0反应逆向自发进行。对于非标准态下的反应：反应正向进行；

0

0.2VEE>>反应逆向进行。

0

0.2V-

EE<<判断用

0.2V

V2.0EE<<-精品资料判断步骤(bùzhòu)：1、找出氧化剂，并以氧化剂为正极，(+)2、找出还原剂，并以还原剂为负极，(-)3、计算E=(+)–(–)例：2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+（制印刷(yìnshuā)电路板）精品资料例：判断(pànduàn)在酸性溶液中H2O2与Fe2+混合时，能否发生氧化还原反应？若能反应，写出反应方程式。0.2V

V994.0

0.769V1.763V>=-=Fe

OH222+发生的反应：与解：)aq(OH

2e)aq(2H)g(O222++-+V6945.0=)l(O2H

2e)aq(2H)aq(OH222++-+V763.1=)aq(Fe

e)aq(Fe23++-+=

0.769V

+)s(Fe

2e)aq(Fe2+-

0.4089V

-=

)l(O2H)aq(Fe2)aq(2H

)aq(Fe2)aq(OH23222++++++)Fe/Fe(

)OH/OH(23222-=++E精品资料（三）计算原电池标准(biāozhǔn)电动势、原电池反应的rGm、KG=Wmax’G为负时，Wmax’已经包含(bāohán)了负号Wmax’=–QE=–nFEG=–nFEG=–nFEF——96487J·V–1·moL–1或96487c·moL–1例：Zn+Cu2+=Zn2++CuG=–296.487kJ·V–1·moL–11.10V=–212kJ·moL–1带单位运算！精品资料例：Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl–(1)1/2Cl2+Fe2+=Fe3++Cl–(2)注意：1、反应要配平2、G(1)=2G(2)，因为n值不通G=–RTlnK，lnK=nFE/RTlgK=nE/0.0592故：K(1)=[K(2)]2G以及K与方程式书写(shūxiě)有关例：Zn+Cu2+=Zn2++CuK=1.451037=[Zn2+]/[Cu2+]，说明反应(fǎnyìng)很完全。精品资料Nernstequation(方程(fāngchéng)/公式)F—Farady常数(chángshù)，F=96485.3415C/mole(1mole的电量),当T=298.15K时:八、非标准电极电势——能斯特方程精品资料例：写出下列(xiàliè)电对的电极反应和Nernst方程式：Zn2+/Zn：Zn2++2e==ZnBr2/Br-：Br2+2e==2Br-Cl2/Cl-:Cl2+2e==2Cl-

O2/OH-：O2+2H2O+4e==4OH-MnO2/Mn2+：MnO2+4H++2e==Mn2++2H2O精品资料例：计算下列电极在298K时的电极电势1)Cu|Cu2+(mr=0.1);2)(Pt)H2(90kPa)|H+(mr=0.01)解：1)电极反应(fǎnyìng)：Cu2++2e==Cu由Nernst方程得：2)电极(diànjí)反应：2H++2e==H2由Nernst方程得：精品资料对于(duìyú)半反应或电极反应：=+(0.0592/n)lg[氧化型]/[还原型]对于(duìyú)半反应或电极反应：E=E–(0.0592/n)lgJ(浓度商)H+/H2：2H++2e==H2能斯特方程的应用(yìngyòng)1、浓度与气体压力对电极电势的影响定量计算定性分析：增大[氧化型]，增大，氧化型氧化能力增强增大[还原型]，减小，还原型还原能力增强注意：气体压力一定要除以100kPa精品资料例：由Ag|Ag+(cr=0.01)和Pb|Pb2+(cr=1.0)电极装成原电池，判断正、负极(fùjí)，计算电池的电动势。解：对于Ag|Ag+(cr=0.01),电极(diànjí)反应：Ag++e==Ag由Nernst方程得：对于Pb|Pb2+(cr=1.0),电极反应：Pb2++2e==Pb因此，Ag+/Ag为正极，Pb2+/Pb为负极电动势：E=(+)–(-)=0.6816–(–0.1262)=0.8078(V)精品资料2、pH值对电极电势的影响(1)电极反应中出现H+、OH-时，

pH对有影响；(2)H+、OH-前的系数越大，pH对的影响越大。(3)含氧化合物只有在酸性介质中才表现出氧化型。(4)介质的酸碱性甚至影响产物,MnO4-酸Mn2+(无色溶液);中MnO2(棕色(zōngsè)沉淀);碱MnO42–(亮绿色溶液)：大小氧化性：强弱(5)介质的酸碱性甚至影响反应物的质变如:H2O2+2H++2e==2H2OO2+2H++2e==H2O2pH,H2O2氧化性,充当氧化剂pH,H2O2还原性,充当还原剂精品资料Fe－H2O系电势(diànshì)－pH图（298K，101325Pa）氧线：O2+4H++4e-=2H2O=+(0.0592/4)lg[H+]4(p/p)p=p,=-0.0592pH

氢线：2H++2e-=2H2=+(0.0592/2)lg[H+]2(p/p)2p=p,=-0.0592pH

pH(O2/H2O)(H+/H2)01.22900.815-0.414140.401-0.828－pH图（298K，101325Pa）精品资料1、氧线以上的电对氧化型氧化水如F2+2H2O=4HF+O2↑2、氢线以下电对还原型还原水如2Na+2H2O=2NaOH+H2↑3、中间为水溶液稳定区域Φ(A/B)在氧线以下氢线以上，A、B、H2O稳定共存。4、Fe2+容易(róngyì)被氧气氧化，碱性介质更容易(róngyì)5、I2/I–电对（1）KI溶液在空气中变黄（2）酸性介质中可与Fe3+反应（3）与KNO3无现象，加酸立即反应精品资料3、弱酸、弱碱(ruòjiǎn)形成对电极电势的影响求(HAc/H2)HAc+e–=1/2H2+Ac–(HAc/H2)=(H+/H2)=(H+/H2)+0.0592lg[H+]=0.0592lg1.810–5=–0.28V精品资料4、难溶化合物的形成(xíngchéng)对电极电势的影响已知(Ag+/Ag)=0.7996V，(AgCl/Ag)=0.2223V，求Ksp(AgCl)(AgCl/Ag)=(Ag+/Ag)=(Ag+/Ag)+0.0592lg[Ag+]=(Ag+/Ag)+0.0592lgKspKsp=1.7710–10设计成原电池求解(+)：AgCl+e–=Ag+Cl–(-):Ag-e–=Ag+电池：Ag+AgCl=Ag++Cl–+Ag练习：求[Fe(OH)3/Fe(OH)2]=?预测(yùcè)大小：(Ag+/Ag)>(AgCl/Ag)>(AgBr/Ag)>(AgI/Ag)精品资料5、配合物的形成(xíngchéng)对电极电势的影响电极反应

lgK稳Hg(CN)42–+2e–=Hg+4CN––0.3741.5HgI42–+2e–=Hg+4I––0.0429.6HgBr42–+2e–=Hg+4Br–+0.2121.6HgCl42–+2e–=Hg+4Cl–

+0.3815.2Hg2++2e–=Hg+0.85精品资料6、电极电势与氧化(yǎnghuà)还原方向的逆转（1）AsO33–+I2+2OH–=AsO43–+2I–+H2OpH=5~9（2）Bi(OH)3+Cl2+3OH–=BiO3–+2Cl–+3H2OBiO3–+2Cl–+6H+=Bi3++Cl2+3H2O7、浓差电池（–）Ag|Ag+(0.01M)||Ag+(0.1M)|Ag(+)正极反应(fǎnyìng)负极反应(fǎnyìng)电池反应(fǎnyìng)平衡常数K=1，E=0，E0E=0精品资料8、决定金属活动顺序的因素（1）原子(yuánzǐ)化焓，即升华焓（2）电离能（气态原子(yuánzǐ)的失去电子能力）：Li<Na<K（3）水合焓生成水合离子的趋势：Li+>Na+>K+是热力学讨论，不涉及动力学精品资料解：(1)电极反应(–)极：6Cl-–6e==3Cl2(+)极：Cr2O72-+6e+14H+==2Cr3++7H2O∴E=(+)–(-)=1.232–1.3583=–0.1263(V)<0反应(在标准条件下)不能正向进行，而是逆向(nìxiànɡ)自发例：(1)从数据,判断下述反应(fǎnyìng)能否进行？Cr2O72-+6Cl-+14H+==2Cr3++7H2O+3Cl2(2)采取什么措施，有利于用该反应(fǎnyìng)来制备氯气？精品资料(2)要使反应进行，则要求(yāoqiú)E>0，即(+)、(-)由电极反应的Nernst方程有：∴m(Cr2O72-),m(Cl-),m(H+);m(Cr3+),p(Cl2)加大浓度,但溶解度有限(yǒuxiàn)产物m不易且Cl2压力要高于p外才能出来用浓盐酸Cr2O72-+6Cl-+14H+==2Cr3++7H2O+3Cl2(–)极：6Cl-–6e==3Cl2(+)极：Cr2O72-+6e+14H+==2Cr3++7H2O精品资料九、元素(yuánsù)电势图的应用把同种元素不同氧化态间的标准电极电势按照由高到低的顺序(shùnxù)排成图解：又称拉蒂默(Latimer)图FeFeO42-Fe3+2.20V0.771VFe2+-0.447V－0.037V精品资料(1)判断(pànduàn)氧化剂、还原剂的强弱(2)判断中间氧化(yǎnghuà)态能否歧化？1.679V1.507V1.224VMnO4–MnO42–MnO2Mn3+Mn2+0.558V2.24V0.907V1.541V(3)计算未知电对的电极电势精品资料例题：已知Br的元素(yuánsù)电势图如下-

-

-

Br

1.0774

Br

0.4556

BrO

BrO

2

3

0.61262

3

1

(1)求1、2、3。(2)判断哪些物种(wùzhǒng)可以歧化?(3)Br2(l)和NaOH(aq)混合最稳定的产物是什么？写出反应方程式并求其K。精品资料(1)1=0.5357V2=0.7665V3=0.5196V(2)Br2和BrO-可以歧化。(3)Br2(l)和NaOH(aq)混合(hùnhé)最稳定的产物是BrO3–和Br–离子。K=1.291047精品资料十、电解(diànjiě)(一)电解池的组成和电极(diànjí)反应阴极阳极–+M+X-H+OH-得e还原反应氧化数失e氧化反应氧化数放电电极符号：1、惰性电极，Pt,H2|H+2、金属电极，Cu2+|Cu一般用氧化型|还原型表示界面用“|”表示，非界面用“，”表示气体靠近电极材料精品资料阴极阳极–+M+X-H+OH-得e还原反应氧化数失e氧化反应氧化数放电阴极上?离子(先)得到电子?阳极上?离子(先)失去电子?什么离子先放电？阴极与阳极的划分(huàfēn)电极反应：阴极反应、阳极反应精练(jīngliàn)铜：阴极反应：Cu2++2e=Cu(析出、镀层)阳极反应：Cu-2e=Cu2+(溶解)精品资料的影响：首先,阴极上放电的总是+离子,即氧化态物质(M+,H+等)阴极：的氧化态物质，∵氧化性较强，得e能力较强，更易得到e,∴先放电阳极：的还原(huányuán)态物质，∵还原(huányuán)性较强，失e能力较强，更易失去e,∴先放电因此，在每一极上，只要计算出可能放电的各种离子的电极电势，便不难判断放电的先后次序:阴极：的氧化态物质优先(yōuxiān)阳极：的还原态物质优先(yōuxiān)(二)影响电极反应的主要因素精品资料例:用C电极(diànjí),p下电解cr=1.0的CuCl2中性水溶液阴极阳极Cu2+Cl-H+OH-电极(diànjí)反应：Cu2++2e==Cu2H++2e==H2Cl2+2e==2Cl-O2+2H2O+4e==4OH-阴极：(Cu2+/Cu)=(Cu2+/Cu)=0.3419(V)(H+/H2)=(H+/H2)+(0.059/2)lg[cr2(H+)/pr(H2)]=-0.413(V)阳极:(Cl2/Cl-)=+(0.059/2)lg[pr/cr2(Cl-)]=1.3583–0.0178=1.3405(V)(O2/OH-)=+(0.059/4)lg[pr/cr4(OH-)]=0.401+0.413=0.814(V)精品资料电极的极化(jíhuà)和超电势由电极极化(jíhuà)导致电解池中阳极和阴极的实际析出电势都与理论析出电势有差别：实析≠理析阳极：实析较高:实析–理析=|实析–理析|=阳阴极：实析较低:理析–实析=|实析–理析|=阴超电势(diànshì)都>0理析I=0平衡I≠0电解阳阴理析实析实析V理论分解V实际分解I阳极阴极精品资料已知：阴极阳极的氧化态物质先放电的还原态物质先放电在接近电极表面处“+”离子“–”离子放电后，余来不放电后因扩散不及(bùjí),浓度及扩散到位，浓度(1)

浓差极化(jíhuà)(2)电化学极化阴极阳极H+·H2O==H++H2OOH–·H2O==OH–+H2OH++e==H2OH––2e==H2O+OH+H==H2O+O==O2大量H2

气泡大量O2

气泡精品资料分解(fēnjiě)电压与超电压理析0I≠0阳阴理析实析实析V理分V实分I阳极阴极精品资料电化学(huàxué)腐蚀与常见化学(huàxué)电源(一)电化学腐蚀(fǔshí)铁的生锈过程原电池反应：(–)Fe–2e=Fe2+；负极上的氧化反应常叫阳极(+)O2+4e+4H+=2H2O；正极上发生还原反应常叫阴极电池总反应：2Fe+O2+4H+=2Fe2++2H2O精品资料(二)电化学腐蚀的防腐1、电化学腐蚀的必备条件是（1）金属表面有不同电极电势的区域；（2）有电解质溶液的存在2、根据阴极上发生的还原反应类型分为析氢腐蚀：2H++2e=H2吸氧腐蚀：O2+2H2O+4e==4OH-3、电子从阳极(yángjí)到阴极4、电化学腐蚀的防腐有牺牲阳极(yángjí)法、外加电流法等等。精品资料1、一次电池(diànchí)普通锌锰电池锌筒石墨棒MnO2和C普通锌-锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2和

H2O等负极(fùjí)正极电池反应：（Zn）：Zn–2e–

=Zn2+（MnO2和C）：MnO2(s)+2NH4+(aq)+2e–=

Mn2O3(s)+2NH3+H2OZn+MnO2(s)+2NH4+(aq)=Zn2++Mn2O3(s)+2NH3+H2O

缺点：放电量小，放电过程中漏液（三）常见化学电源精品资料碱性(jiǎnxìnɡ)锌-锰干电池负极(fùjí)：正极：电池反应：电解质：KOH——Zn——MnO2Zn+2OH–

–2e–

=Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e–=2MnOOH+2OH–

Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2碱性电池

精品资料在电池制作过程中，为了使电池放电速度快、电位稳定，常常在电池中加入(jiārù)汞、镉和铅等重金属离子。精品资料铅蓄电池2.二次电池(diànchí)精品资料铅蓄电池放电(fàngdiàn)时总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O负极(fùjí)：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正极：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O负极：正极：电解质：H2SO４溶液——Pb——PbO2放电过程精品资料Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)

充电(chōngdiàn)过程PbSO4(s)+2e–=Pb(s)+SO42–(aq)阴极(yīnjí)：阳极：2PbSO4(s)+2H2O(l)–2e–=PbO2(s)+H+(aq)+SO42–(aq)氧化反应接电源负极接电源正极充电过程总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)铅蓄电池的充放电过程：放电充电精品资料镍镉电池(diànchí)该电池电动势约l.4V，它可以作为电源用于充电式计算器、电子(diànzǐ)闪光灯、电动剃须刀。Cd(s)+2OH–(aq)→Cd(OH)2(s)+2e–NiO2(s)+2H2O(l)+2e–→Ni(OH)2(s)+2OH–(aq)NiO2极（正极）总反应：Cd(s)+NiO2(s)+2H2O(l)=Cd(OH)2(s)+Ni(OH)2(s)Cd极（负极）精品资料3．燃料电池(ránliàodiànchí)负极(fùjí)：H2+2OH–=2H2O+2e–正极：O2+2H2O+4e–=4OH–（1）氢氧燃料电池精品资料需要解决的问题(wèntí)：设备腐蚀严重；电极材料；产生的水及时移去；提高能量利用效率等。阿波罗飞船的燃料电池是由三组碱式氢——氧燃料电池组成，生成的水用作冷却水，电压为27~31V，功率为563—1420W。精品资料（2）生物(shēngwù)燃料电池以生物酶作为催化剂的一类燃料电池，一般以生物相容性物质作为燃料，如葡萄糖、O2、乙醇(yǐchún)等，能作为特定植入器官的动力来源、一些特殊环境下检测的仪器的能源等。特点：清洁、无污染、生物相容性、燃料来源广泛等。精品资料精品资料精品资料气体(qìtǐ)（初赛要求）1、理想气体标准状态2、理想气体状态方程3、气体密度(mìdù)4、分压定律5、气体相对质量测定6、气体溶解度（亨利定律）精品资料第二章理想气体(lǐxiǎnɡqìtǐ)标准状态2-1理想气体1、定义：假设气体分子之间距离足够远，即分子本身体积可以忽略，而且分子之间没有作用力，这样的气体可看作(kànzuò)理想气体。2、存在条件：低压和高温下3、理想气体标准状态298K，p=100kPa精品资料2-2理想气体状态方程（克拉贝龙方程）pV=nRT1、实用于理想气体，在温度(wēndù)不太低、压力不太高的情况下可以近似应用2、单位：R=8.314Pa.M3.mol–1.K–13、pV=nRT=mRT/Mp=RT/M精品资料例1：25oC时，用250cm3的烧瓶收集了气压为7.33104Pa的一种(yīzhǒnɡ)天然气体，称量得到该气体的静质量为0.118g，求此气体的分子量。7.3310425010–6=n8.31298n=7.4010–3molM=0.118/7.4010–3=15.9g/mol精品资料例2：25.0oC和1.013105Pa的压力(yālì)下，测得某气体的密度为1.340g/dm3。并测得该气体的组成为79.8%的C和20.2%的H。求该气体的最简式、分子量和分子式。1、C:H=(79.8%12.0)(20.2%1.01)=1:32、p=RT/MM=RT/p=1.340(kg/m3)8.314298.0/1.013105=0.3277kg/mol=32.77