《无机及分析化学》课件-9.2氧化还原反应方向判断

氧化还原反应方向判断主讲人

党铭铭知识点讲解内容原电池及电池符号电极电势及条件电极电位判断氧化剂氧化性与还原剂还原性的相对强弱判断反应进行的程度影响氧化还原反应进行方向的因素影响氧化还原反应速率的因素判断反应自发的方向和顺序氧化还原指示剂原电池锌电极(负极)：Zn-2e⇌Zn2+→

电对Zn2+/Zn铜电极(正极)：Cu2++2e⇌Cu→

电对Cu2+/Cu

锌铜原电池反应：

Cu2++Zn⇌Cu+Zn2+

原电池：使化学能变为电能的装置负极电子流出的一极正极电子流入的一极锌铜原电池港珠澳大桥最终采用高性能防腐涂层+阴极保护的联合防护方法来确保钢管桩的服役可靠性原电池符号原电池可用符号(－)电极∣电解质溶液∣电极(＋)表示例如：铜锌原电池(Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4)可表示为：其中“∣”表示半电池中两相之间的界面，“‖”表示盐桥，c1、c2分别表示ZnSO4和CuSO4的浓度。

电极类型电极类型案例金属-金属离子电极Ag(s)│Ag+(c)气体-离子电极Pt│O2│OH-氧化还原电极Pt│Cr2O72-(c1),Cr3+(c2),H+(c3)金属-金属难溶盐电极Ag(s),AgCl(s)│Cl-(c)电极电势：电极电势用标准氢电极(φϴ=0)与其它各种标准状态下的电极组成原电池，测得这些电池的电动势,从而计算各种电极的标准电极电势。用φϴ表示。例：测定Zn2+/Zn电对的标准电极电势，可将Zn∣Zn2+(1mol/L)电极与标准氢电极组成

一个原电池。(-)Zn│Zn2+(1mol/L)‖H+(1mol/L)│H2(pɵ)│Pt(+)每个电极上电对反应产生的电势，称为电极电势φ(Ox／Red)

标准电极电势:用电位计测得该电池电动势(E)为0.7628V

条件电极电位：考虑到离子活度受离子强度和各种副反应影响，将氧化还原电对的标准电极电势(φΘ(Ox／Red))在客观条件下修正，称为条件电极电位φ

，是在一定介质条件下，氧化态和还原态的总浓度均为1mol/L的电极电位。当温度为298.15K(25℃)时，可变为能斯特方程可变形为：计算用能斯特方程：

（1）（2）能斯特方程：

判断氧化剂氧化性与还原剂还原性的相对强弱I2+2e⇌2I-

φϴ=0.535VBr2+2e⇌2Br-

φϴ=1.066VCl2+2e⇌2Cl-

φϴ=1.3583V试判断Cl2、Br2、I2的氧化能力和Cl-

、Br-、I-的还原能力。解：已知下列电极反应的电极电势分别为：由以上三个电极反应中可以看出，的值最大，说明Cl2氧化能力最强，相对应的Cl-还原能力最弱；

的值最小，说明I2氧化能力最弱，相对应的I-还原能力最强；所以氧化能力Cl2>Br2>I2；还原能力Cl-<Br-<I-。φ(Ox/Red)数值越高，其氧化态的氧化能力越强(还原型物质的还原能力越弱)——氧化态为强氧化剂；φ(Ox/Red)数值越低，其还原态的还原能力越强(氧化型物质的氧化能力越弱)——还原态为强还原剂；

判断反应自发的方向和顺序由电势图可见，Fe2+溶液易被空气中的O2氧化成Fe3+。由于φɵ左>

φɵ右，所以不能正向发生歧化反应，因而能发生逆歧化反应。因此配制亚铁盐溶液时，放入少许铁钉，只要溶液中有铁钉存在，即使有Fe2+被氧化成Fe3+，Fe3+立即与铁发生逆歧化反应，重新生成Fe2+。由此保持了溶液的稳定性。反应式为：2Fe3++Fe⇌3Fe2+例：欲保存Fe2+溶液，通常加入数枚铁钉。为什么？说明作用原理。

解：此作用可从元素电势图得到解释。铁的元素电势图为：

次序：多个电对共存时，电极电位相差最大的两个电对间首先反应，其他顺次反应。方向：φ值高的电对的氧化态能与φ值低的电对的还原态进行自发反应。判断反应进行的程度(计算反应平衡常数K)修正：由条件电极电位→K′（条件平衡常数）更准确n2Ox1+n1Red2⇌n1Ox2+n2Red1反应中存在两个电对：氧化电对、还原电对，其电极电位是φΘ1和φΘ2，转移电子数分别为n1和n2一般认为，∆φɵˊ大于0.4V时，反应能彻底定量进行。氧化还原反应中通过控制介质、选用强氧化或还原剂来满足。反应的程度，用反应平衡常数衡量。由标准电极电位，可计算K(平衡常数)∆φɵˊ↑→Kˊ↑，反应更加彻底影响氧化还原反应进行方向的因素影响氧化还原反应进行方向的因素影响因素原因氧化剂和还原剂的浓度增加电对氧化态的浓度时，增大电对电极电势；增加电对还原态的浓度时，降低电对电极电势溶液的酸度有H+或OH-参与的氧化还原反应，溶液的酸度直接影响氧化还原电对的电极电势；溶液的酸度影响弱酸性氧化剂或还原剂在溶液中的存在形式沉淀的影响加入沉淀剂，会改变氧化态或还原态的浓度，从而改变相应电对的电极电势，最终可能改变氧化还原反应方向配合物的影响溶液中存在能与电对的氧化态或还原态形成配合物的配位剂时，改变电对的电极电势氧化还原反应速率的影响因素影响因素原因反应物浓度增加反应物浓度可加快反应速率温度升高温度，V正和V逆均加快，缩短平衡时间2MnO4-+5C2O42-+16H+⇌2Mn2++10CO2↑+8H2O室温下反应速率很慢，加热后反应速率加快催化剂催化剂可加快或减缓反应速率在酸性介质中，过二硫酸铵氧化Mn2+的反应中，在Ag+催化下才能迅速进行。诱导效应在酸性溶液中，KMnO4氧化Cl-，但反应速率极慢。当溶液中存在Fe2+时，与Cl-的反应加快Fe2+为诱导体，KMnO4为作用体，Cl-为受诱体氧化还原反应速率的影响因素影响因素原因诱导效应在酸性溶液中，KMnO4氧化Cl-，但反应速率极慢。当溶液中存在Fe2+时，与Cl-的反应加快Fe2+为诱导体，KMnO4为作用体，Cl-为受诱体在氧化还原反应中，一种反应(主反应)的进行，能够诱发反应速度极慢或不能进行的另一种反应。诱导反应：5.氧化还原指示剂氧化还原指示剂类型指示剂原理自身指示剂KMnO4→Mn2+紫红→无色标准溶液或被滴定物本身有色，根据溶液本身颜色变化就可确定滴定终点专属指示剂可溶性淀粉+碘(I3-)→蓝色配合物淀粉作为碘量法的专属指示剂某些物质与氧化剂或还原剂作用，产生颜色变化氧化还原指示剂二苯胺磺酸钠氧化态(紫红色)→还原态(无色)氧化还原指示剂的氧化态和还原态具有不同的颜色因氧化还原作用而发生颜色变化常用氧化还原指示剂指示剂φ

ɵIn/V[H+]＝1mol/L颜色变化氧化型还原型亚甲基蓝二苯胺二苯胺磺酸钠邻苯氨基苯甲酸邻二氮菲-亚铁硝基邻二氮菲-亚铁0.360.760.840.891.061.25蓝紫紫红紫红浅蓝浅蓝无色无色无色