氧化还原和电极电势

1、第一节氧化还原反应的基本概念影响第二节原电池第三节电极电位第四节电极电位的要素第五节电池电动势的应用，第四章氧化还原反应和电极电位，2，一，氧化还原反应，1，定义元素的氧化值变化了的化学反应。 Sn2 Fe3 Sn4 Fe2 2，特征(1)存在氧化剂和还原剂，(2)存在氧化状态和还原状态。 第一节氧化还原反应的基本概念，3、2，氧化还原对，1，电对Ox ne Red同种元素的氧化状态和还原状态构成氧化还原对，记为Ox/Red。 如Sn4 /Sn2、Fe3 /Fe2那样，一个氧化还原反应由两个氧化还原对组成。 4，2，电极反应，任何氧化还原反应都可以分为两个氧化还原对的半反应(半电池反应，电极反

2、应):Fe3 e Fe2 Sn2 Sn4 2e，5，第二节的原电池，一，原电池的概念二，原电池的组成式三，电池电动势，6，一，原电池的概念，1 2 .一次电池的构成电位不同的两个电极盐桥外部电路(电流计)。 7、3、特征正极：氧化剂(Cu2 )被还原，半电池反应中cu2ecu负极：还原剂(Zn )被氧化，半电池反应中znzn2e电池反应中cu2zncuzn2、8、二、一次电池的组成式、1、书写要求、9、2、应用例例4 解(1)根据正极发生还原反应、负极发生氧化反应原则，将该氧化还原反应分为两个半电池反应：正极反应： cu2ecu负极反应： znzn2e， 10 (2)电极组成：正极： Cu C

3、u2 (c1)负极： Zn Zn 2 (c2) (3)电池组成式： (-)znzn2(c2)卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡653 2 .电池电动势e=e-e-e-某个时刻的正极的电位，e-e 、12、第三节电极电位、1、电极电位的产生、1、电极的双电层结构，因为金属和溶液的界面形成了双电层结构，所以就产生了电极电位。 13、双电层结构的电极电位为绝对电极电位。 2、影响电极电位的主要原因电极电位的大小和(1)金属的本性(2)金属离子的浓度(3)温度关系。 14，2，标准电极电位的测定，1，标准氢电极的作用实际上选择一个标准电极，将其电极电位定义为0，就能确定其他电极的电极电位。 采用标

4、准氢电极作为基准电极。 15、2、标准氢电极组成，(1)以海绵状铂黑为电极导体，(2)H2压力维持在100kPa，(3)H活性度为1 (1.184 moll-1 ) (4) eh/H2=0.0000 v，16，标准氢电极的组成式为： Pt， 定义H2(100kPa)H (a=1)、(5)标准氢电极的组成式、17，3、标准电极电位、(1)处于标准状态的电极的电位称为该电极的标准电极电位，用符号E表示。 (2)标准状态的溶液活性度为1，气体压力为100kPa，液体和固体为杂质。 18、某电极的e代数越小，该电对中的还原状态物质越容易失去电子，即还原能力越强，表示是越强的还原剂的电极的e代的数值越大

5、，该电对中的氧化状态物质越容易得到电子，即氧化能力越强，则越是强的氧化剂4、标准电极电位的物理意义：19，例6判断标准状态时，下一次氧化还原反应自发进行的方向： 2Fe2 Br2 2Fe3 2Br-。解是首先将该氧化还原反应分解成两个半反应，检测该两个电对的标准电极电位： Fe3 e Fe2 EFe3 /Fe2 = 0.771V、Br2 2e 2Br- EBr2 /Br-= 1.087 V，其次，检测标准电极电位高的电对的氧化状态(Br2)，和该反应正向(右方向)自发地进行。 影响第20、第四节电极电位的因素Nernst方程式、第一、Nernst方程式和浓度影响EOx/Red和e的标准电极电位

6、：由于仅考虑电极本性的影响，只能用于标准状态下的氧化还原反应。 在非标准状态下，考虑EOx/Red :电极的本性、反应物的浓度、温度、溶液的酸度等。 Nernst方程式：综合上述影响因素的计算EOx/Red和e的公式。 21、1、电极电位的Nernst方程式对于任何电极反应都是aOx ne bRed，其电极电位的Nernst方程式是：22上式电极电位的Nernst方程式中，e电极电位(v)e标准电极电位(V) R 气体常数(8.314jk1mol1) ffaraday常数(96 485 Cmol-1) T 绝对温度(K) n电极反应得到的电子数(mol) Ox a电极反应中的电对氧化态浓度平方

7、的积Redb 电极反应中的电对还原态浓度平方的积电极反应中的固体或纯液体在23、T=298.15K时，24、例8知道电极反应Fe3 e=Fe2、E=0.77V， (1) Fe3 / Fe2 =10； (2) Fe3 / Fe2 =1/10时的e值(298K )。 解：根据Nernst方程式，在e=e0.05916lg(Fe3 /fe2 )为Fe3 / Fe2 =10时，E=0.77 0.05916=0.83V E=0.06V (2)为 Fe3 /Fe2 =1/10时，e=0. 相反。25、2、电池电动势的Nernst方程式对于任何一个电池反应，在aOx1 bRed2 cRed1 dOx2、其电

8、池电动势的Nernst方程式为：26、298.15K时，代入常数取得、27、3、应用相关的注意事项，(1)除了ox和Red以外像MnO4 8h5emn24h2o，298.15K那样，计算电极电位和计算电池电位时，首先要把反应式平均化。 (3)电极的电子转移数经常与电池反应不一致。 已知28、例9是半反应MnO4- 8H 5e=Mn2 4H2O E=1.51V . MnO4- = Mn2 =1.0摩尔- 1，T=298K。 (1)计算 h =0.10摩尔-1(2) h =1.0 10-7摩尔- 1时的e值分别是多少？ 解：由Nernst方程得到的二、溶液酸度对电极电位的影响，29、(2)为H =

9、1.010-7摩尔- 1时，从计算结果可以看出，MnO4-的氧化能力随 h 的降低而明显减弱。 h离子涉及的电极反应，酸性度对e值有很大的影响，有时也对氧化还原的产物有影响。 关于30、3、沉淀的生成对电极电位的影响，在例10中，半反应age=age=0.80v向反应体系中添加cl离子，反应达到平衡时，变成Cl-=1.0 molL-1，求出了电对Ag /Ag的e值。 解：加入Cl-离子后，用Ag Cl-=AgCl 大幅度降低Ag ，取得平衡时：从 ag =ksp/ cl-=1. 810-10 moll-1 nernst方程式中，EAG/ag=e0.05916 LG ag =0. 80 .31、

10、4、不易解离的物质对电极电位的影响，例11的标准氢电极的电极反应为：2h2e=0.0000v，在标准氢电极中加入NaAc，将Ac-维持在1molL-1，将H2分压维持在100kPa，求出该氢电极的电极电位。如果在标准氢电极中加入NaAc，就会发生形成H Ac- HAc的反应，最初的H =1molL-1，即使反应达到平衡，也可以使Ac-=1molL-1、HAC=1moll-1， 32、难以解离的物质对电极电位的影响=0.05916 LG h =-0.05916 ph=-0.05916 PKA=-0.059164.75=-0.281 v，生成难以解离的物质Hac，电极对中的氧化状态物质h的浓度降低

11、，因此氢电极的电极电位降低、第五节电极电位和电池电动势的应用一、氧化剂和还原剂的相对强弱二、氧化还原反应的进行方向三、氧化还原反应的进行方向四、溶解度积Ksp五、计算元素电位图的应用、34、一、比较氧化剂和还原剂的相对强弱一。 标准状态下氧化剂和还原剂的相对强弱可以直接比较e值的大小。 e的值越高，该电对中的氧化剂得到电子的能力越强，表示是强氧化剂的e的值越低，该电对的还原剂失去电子的能力越强，表示是强的还原剂。 35、例12选择了将Cl-和Br-混合溶液中的Br-氧化成Br2的氧化剂，但Cl-不变化，在常用的氧化剂KMnO4和K2Cr2O7中，尝试了选择什么样比较好的解：调查标准电极电位计，

12、 Cr2O72- 14 H 6e 2Cr3 7H2O E=1.23V，mno4-8h5mn2h2oe=1.51v，从e值可知，在标准状态下，KMnO4能够氧化Cl-和Br-，另一方面，K2Cr2O7是Br-、Cl-，因此K2Cr2O7 在Br2 2e 2Br- E=1.07V、Cl2 2e 2Cl- E=1.36V、36、2 .非标准状态下，非标准状态下氧化剂和还原剂的相对强弱必须用Nernst方程式来决定. 判断37、二、氧化还原反应的进行方向，任何一种氧化还原反应原则上都可以设计成一次电池，利用一次电池电动势的正负可以判断氧化还原反应的进行方向。 如果为RGM 0，则反应自发进行RGM 0

13、、E EFe2 /Fe，因此Cu极为正极，另外Cu2 /Cu电对的中氧化状态(氧化剂)为正方向反应物，因此反应在298.15K下向正方向自发进行。 由下述反应组成电池写出电池组成式，计算298.15K时的电池电动势，计算反应自发进行的方向：2 Cr3 (0.010 moll-1 ) 2br-(0.10 moll-1 ) 2cr2 (1.0 moll-1 ) br2 (l )。 假设：沿着写有反应方程式向正方向进行，则电池的组成式为： (-)Pt、br2 (l )|br-(0.10 moll-1 ) cr3 (0.010 moll-1 )、2Cr2 (1.0molL-1)|Pt ()、=-1.672 V 105 计算43，4，溶解度积ksp，部分难溶性电解质的离子浓度非常小，用化学方法测定ksp比较困难，将其设计为一次电池，通过测定其电池电动势可以间接计算ksp。 44、例16测定了298.15K时的AgCl的Ksp值。 分解Ag|Ag和Ag、AgCl|Cl-电极构