氧化还原平衡与氧化还原滴定法-电极电势的应用

Contents目录无机及分析化学电极电势的应用1比较氧化剂、还原剂的相对强弱2判断氧化还原反应进行的方向3估算氧化还原反应进行的程度1在原电池中的应用：⑴判断正负极：E大者为正极；E小者为负极；2在氧化还原反应中的应用,包括:*氧化剂与还原剂的相对强弱*氧化还原反应进行的方向*氧化还原反应进行的程度⑵写电池反应和电极反应:⑶计算电动势：E=E+-E-正极还原,负极氧化；W电=

rGm=-Z

·F·E无机及分析化学电极电势的应用比较氧化剂、还原剂的相对强弱1无机及分析化学电极电势的应用电对的电极电势越大，电对中氧化态物质得电子能力越强，是强氧化剂；其相应的还原态物质失电子能力越弱，是弱还原剂。电对的电极电势越小，电对中还原态物质失电子能力越强，是强还原剂；其相应的氧化态物质得电子能力越弱，是弱氧化剂。电极电势表中，最强的氧化剂是F2,最强的还原剂是Li。无机及分析化学电极电势的应用无机及分析化学电极电势的应用

代数值大的电对中，氧化态易得电子,是较强的氧化剂；yE代数值小的电对中，还原态易失电子,是较强的还原剂。yE无机及分析化学电极电势的应用例题:

从下列电对中，选出最强的氧化剂和最强的还原剂：

MnO4-/Mn2+、Sn4+/Sn2+、Fe2+/Fe解:查表：E

(MnO4–/Mn2+)=1.512VE

(Sn4+/Sn2+)=0.1539VE

(Fe2+/Fe)=–0.4089V无机及分析化学电极电势的应用

E

(MnO4–/Mn2+)最大，电对中氧化态物质MnO4–的氧化性最强，即KMnO4是最强的氧化剂。

同理，E

(Fe2+/Fe)最小，电对中还原态物质的还原性最强，即Fe是最强的还原剂。氧化性大小顺序：MnO4–>Sn4+>Fe2+还原性大小顺序：Fe>Sn2+>Mn2+无机及分析化学电极电势的应用

例题:欲从含有相同浓度的Cl-、Br-、I-三种离子的混合溶液中氧化出I2，试问：Fe2(SO4)3和KMnO4这两种氧化剂是否都适用?解:查表:

E

(I2/I-)=0.5345V

E

(Fe3+/Fe2+)=0.769VE

(Br2

/Br-)=1.0774V

E

(Cl2/Cl-)=1.36V

E

(MnO4–/Mn2+)=1.512V无机及分析化学电极电势的应用

E

(MnO4–/Mn2+)最大,KMnO4是最强的氧化剂,可将Cl-、Br-、I-三种离子都氧化,所以KMnO4不合适。

E

(Cl2/Cl-)>E

(Br2

/Br-)>E

(Fe3+/Fe2+)>E

(I2/I-)

所以Fe3+可以将I-离子氧化成I2而不能氧化Cl-、Br-，可选Fe2(SO4)3。无机及分析化学电极电势的应用判断氧化还原反应进行的方向2无机及分析化学电极电势的应用氧化还原反应是得失电子的反应,反应总是在得电子能力大(电极电势大)的氧化剂与失电子能力大(电极电势小)的还原剂之间进行。无机及分析化学电极电势的应用E<0ΔG>0反应正向非自发；E=0ΔG=0反应处于平衡状态；E>0ΔG<0

反应正向自发。

rGm=-Z

·F·E如何判断氧化还原反应能否自发进行？无机及分析化学电极电势的应用可以说电极电势大的氧化态物质可以氧化电极电势小的还原态物质,或者说,电极电势小的还原态物质可以还原电极电势大的氧化态物质。无机及分析化学电极电势的应用EMF

>0.2V，反应正向进行；EMF

<-0.2V，反应逆向进行；-0.2V

<EMF

<0.2V，反应可能正向进行，也可能逆向进行，必须考虑浓度的影响。由EMF

近似判断非标准状态下氧化还原反应进行的方向：经验规则（在多数情况下使用）无机及分析化学电极电势的应用例题1判断下列反应能否自发进行(标准状态)2Fe3+(aq)+Cu(s)=2Fe2+(aq)+Cu2+(aq)解:查表:E

(Fe3+/Fe2+)=0.769VE

(Cu2+/Cu)=0.3394VE

(Fe3+/Fe2+)>E

(Cu2+/Cu)

电极电势大的氧化态物质与电极电势小的还原态物质之间反应，即反应一定是在Fe3+和Cu之间进行。

说明该反应能自发向右进行。无机及分析化学电极电势的应用例题2判断下列氧化还原反应进行的方向Fe(s)+2Ag+(aq)——Fe2+(aq)+2Ag(s)

c(Ag+)=1.0

10-3mol.dm-3

c(Fe2+)=1.0mol.dm-3无机及分析化学电极电势的应用解:

Fe(s)+2Ag+(aq)=Fe2+(aq)+2Ag(s)查表:E

(Fe2+/Fe)=–0.4089V

E

(Ag+/Ag)=0.7991V

c(Fe2+)=1.0mol.dm-3

c(Ag+)=1.0

10-3mol.dm-3E(Ag+/Ag)=E

(Ag+/Ag)+———lg————0.0592V

n[c(Ag+)/c

]1=0.7991V+0.0592Vlg(1.0

10-3)=0.6212V

E(Ag+/Ag)>E

(Fe2+/Fe)所以反应在Ag+和Fe之间进行,即反应向右进行。无机及分析化学电极电势的应用例题3判断反应

MnO2+4HClMnCl2+Cl2+2H2O(1)标准状态下，反应方向？(2)c(HCl)=12mol.dm-3,其它为标准状态，反应方向？无机及分析化学电极电势的应用解:查表E

(MnO2

/Mn2+)=1.23V

E

(Cl2/Cl-)=1.36V(1)反应方向向左。(2)2Cl-=Cl2+2e-

E(Cl2/Cl-)=E

(Cl2/Cl-)+———lg————0.0592V2{p(Cl2)/p

}{c(Cl-)/c

}2=1.36V+0.0592Vlg21122=1.30V无机及分析化学电极电势的应用MnO2+4H++2e-=

Mn2+

+2H2OE

(MnO2

/Mn2+)=E

(MnO2

/Mn2+)+

lg0.0592V2

{c(H+)/c

}4

{c(Mn2+)/c

}=1.23V+0.0592V2lg1241=1.36V反应方向向右。无机及分析化学电极电势的应用估算氧化还原反应进行的程度3无机及分析化学电极电势的应用

氧化还原反应进行的程度可用平衡常数K

来表示。当氧化还原反应达平衡时:

rGm=-

ZFE

=0,E=0

E=E

–————·

lgJc

E

=————·lgK

无机及分析化学电极电势的应用lgK

=—————K

的表达式例如：Zn+2H+=Zn2++H2

K

=————————0.0592VZE

[c(H+)/c

]2[c(Zn2+)/c

]·pH2/p

可见，已知电池的标准电动势，就可算出相应氧化还原反应的K

，从而了解反应进行的程度。无机及分析化学电极电势的应用例题1

计算反应的标准平衡常数(298K) Zn(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(aq)+Cu(s)解:查表：E

(Cu2+/Cu)=0.3394VE

(Zn2+/Zn

)=-0.7621V

E

=

E

(+)-E

(-)

=0.3394V-（-0.7621V)=1.102VlgK

=————=—————

=37.2K

=1.591037

ZE

0.0592V2×1.102V0.0592V无机及分析化学电极电势的应用K

=1.591037Zn(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(aq)+Cu(s)分析：K

值很大，说明反应进行的很完全，如