Chapter 11 氧化还原反应.ppt

1、左池锌板插入1 moldm - 3的Zn SO4溶液中。 右池铜箔插入1 moldm - 3的Cu SO4溶液中。 把两个池子之间倒置的u字管叫盐桥。 电流计表示电子从锌板流向铜箔。的现象。 左侧是负极，右侧是正极。 2半反应的Zn极Znzn2e(1)电子残留在Zn片上，Zn 2进入溶液，引起氧化。 Cu极Cu2eCu(2)从Zn板上获得电子，将Cu 2还原成Cu，并且在Cu板上堆积该电子。 电池反应将在(1)中加入(2)，得到Zn Cu2 Cu Zn 2 (1)和(2)称为半电池反应或半反应。 3盐桥随着上述过程的进行，左池中的Zn 2过剩，显示正电性，在阻碍反应znzn2e的持续进行的右池

2、中，SO4 2 -过剩，显示负电性质，阻碍电子从左向右的移动，阻碍反应cu2eCu的继续。 因此，电池反应Zn Cu2 Cu Zn 2不能持续进行，即，不能维持持续的电流。 将饱和的KCl溶液注入u字管，用约翰橡胶封口，架在两池中。 由于k和cl的取向移动，两单元中过剩的正负电荷平衡，变为电中性。 于是，两个半电池反应乃至电池反应继续，维持电流。 这就是盐桥的作用。 4电池符号的一次电池可以用电池符号表示，上述的Cu - Zn电池可以表示以下的() Zn Zn2 (1 moldm - 3 ) Cu2 (1 moldm - 3 )Cu ()左侧的负极、右侧的正极。 两侧的Cu、Zn表示极板材料的

3、离子浓度，气体的分压请在() 内标明。 代表两相的界面；代表盐桥。 盐桥上连接着不同的溶液或不同浓度的相同溶液。 Zn插入Zn2的溶液中，构成锌电极。 该电极是“金属-金属离子电极”，当Zn与Zn2接触时，有可能产生znzn2e(1)zn2ezn(2)、二电极电位和电动势1电极电位(金属-金属离子电极) Cu - Zn这两个工艺的电极是多样的，仅用该方法无法判断。 我们必须学习新的概念和方法。 在取得平衡时，Zn - Zn2电极中锌板上残留负电荷，认为Zn2进入溶液的电极电位的物理单位为上述锌电极的标准电极电位为- 0.76 V时表示为：如图所示，在Zn和Zn2溶液的界面形成了双电层。 双电层

4、间的电位差是Zn - Zn2电极的电极电位。 (本说明书中指金属高于溶液的电位差)，二次电池的电动势电极电位表示电极中的极板与溶液的电位差。 用盐桥连接两电极的溶液时，考虑两溶液间的等电位，两极板间的电位差，即两电极的电极电位之差就是电池的电动势。 用e表示电动势，有：铜电极的双电层结构与锌电极相反，如上图所示。 因此=0.34 V，电池中电极电位大的电极为正极，因此电池的电动势e的值为正。 修正运算的结果e有时为负值，这表示在修正运算前正负极的判断有错误。 两电极的各物质处于标准状态时，其电势为电池的标准电势，E 0为氧化还原反应能够自发进行的判断标准。 () Zn Zn2 (1 moldm

5、 - 3 ) Cu2 (1 moldm - 3 )Cu ()，3标准氢电极(气体离子电极)到目前为止，对电极电位、电池的电动势e和e进行了定义。 电池的电动势是可以测量的。 这将在物理实验中学习。但是，电极电位值的测定还存在一些问题。 测量值必须构成一个电路，构成电路需要两个电极。 一个必须是被测电极，另一个必须是已知值的参比电极。 测量由被测量电极和参比电极构成的一次电池的电动势e，可以根据式和参比电极的值计算被测量电极的电极电位。 现在的问题是作为参比电极使用什么样的电极，参比电极的电极电位是怎样得知的。 在电化学和热力学上的规定中，标准氢电极=0 V、=0.34 V - (- 0.76

6、V )=1.10 V，电池反应Zn Cu2 Cu Zn 2可以自发地进行。 以氢电极为电池正极时的半反应是2 H 2 e H2氢电极属于气体离子电极。 在将标准氢电极作为负极的情况下，可以表示为Pt | H2 (1.013 10 5 Pa ) | H (1 moldm - 3 )，如图所示，连接在铂线上涂布有铂黑(极细的铂微粒)的铂片，作为极板插入标准状态的h中，由标准氢电极和标准铜电极构成的电池， 将该电池的电动势e=用电池符号标记为(-) pt|h2(p )|h (1moldm-3 ) Cu2(1moldm-3 ) Cu ()进行测量，在Ag线的表面涂层AgCl，插入盐酸，构成该电极。 该

7、电极称为金属难溶性盐离子电极。 以该电极为正极时的半反应为AgCl e Ag Cl -，因此=0.34 V 0 V=0.34 V，注意：为规定。 为了测量锌电极的电极电位，将电池() znzn2(1moldm-3 ) h (1moldm-3 )|h2(p )|pt ()组合，测量该电池的电动势E=0.76 V。 在Ag线的表面涂层Ag2O，插入NaOH溶液中，构成金属氧化物离子电极。 以该电极为正极时的半反应可以用ag2o h2e2ag2oh -表示，该电极符号可以用Ag | Ag2O (s ) | OH -表示，其标准状态为OH -=1 moldm - 3。 在金属难溶性盐离子电极中，非常重

8、要的是卡美尔电极。 (图)在实际测定中，虽然标准氢电极不太被使用，但是氢气难以精制，压力很难控制，铂黑容易中毒。 甘汞电极是实际测量中最常用的参比电极，电极电位容易控制。 正在研究金属离子电极、气体离子电极、金属难溶性盐(氧化物) -离子电极这3种电极。 这三种电极的半反应都与单体有关。 介绍了在含有某元素的含有2种价数不同的离子的溶液中插入惰性金属而形成的单体、不参与反应的电极氧化还原电极。 例如，将铂线插入Fe 3、Fe 2离子共存的溶液中时，成为氧化还原电极： Fe 3 e Fe 2、Pt | Fe 2、Fe 3、水银为水银的难溶性盐，化学式为Hg2Cl2。 电极反应： Hg2Cl2 2

9、e 2 Hg 2 Cl-电极符号，Hg | Hg 2Cl2 | KCl (浓度)卡米尔电极的标准状态可以表示为KCl=1 moldm - 3。 其=0.280 V，为了容易控制水银电极的电极电位，经常使用饱和水银电极。 电极中的KCl溶液饱和，与KCl结晶共存。 此时的电极电位如果知道KCl饱和溶液的浓度，则可以从hg2e2hg=0.788v求出。 具体的订正计算方法将在下一节学习。另外，将铂线插入含有Cr 3和cr2o7-离子的溶液中时，发生：cr2o72-14h6e2cr3h2opt|cr3、cr2o7-、5标准电极电位修正电极反应/vzn 22 e=Zn-0.76 Fe 22 e=Fe-

10、0.44 h2e=h 20.00 agcle=AgCl-0.22 Cu 22 e=Cu0. 34 Fe3e=Fe2. 77 Cr2o 72-14h6e=2Cr 37 h2o1. 33 cl 22 e=2cl-1.33 右边的价格状态很低，被称为还原型。 氧化型和还原型构成一个氧化还原电对。 氧化型和还原型的实质是指左侧和右侧的所有物质，但是在一般的表示中大多只写价格变化的物质。 像Cu 2 /Cu、Cr2 O7 2 -/C r3那样，氧化型在左上，还原型在右下。 半反应的电极电位也经常写成电对的电极电位，例如用Cr2o7214h6e=2Cr37h2o=1.33v表示，电极反应的通式是氧化型z

11、e=还原型中的e表示电子，z表示半反应中的转移电子的个数，是一个标量。 另外，在标准电极电位校正中，各半反应按照其值从大到小的顺序从上到下排列。 原则上，表中的任意2个电极反应所表示的电极都可以构成一次电池。 位置在上方的是负极，位置在下方的是正极，即电极电位大的是正极。 即，从正极的电极反应中减去负极的电极反应，即一次电池的电池反应。 在电池的反应中，正极的氧化型是氧化剂，被还原成该还原型的负极的还原型是还原剂，被氧化成该氧化型。 例如，Zn 2 2e=Zn=- 0.76 V Cu 2 2e=Cu= 0.34 V的位置为上，电极电位小的锌电极为负极，位置为下，电极电位大的铜电极为正极。 从正

12、极的电极反应中减去负极的电极反应，即一次电池的电池反应： Zn Cu2 =Cu Zn 2正极的氧化型Cu 2是氧化剂，被还原成其还原型Cu。 负极的还原型Zn是还原剂，被氧化成其氧化型Zn 2。 电极电位高的电极的氧化型的氧化能力强，电极电位低的电极的还原型的还原能力强。 因此，原则上可以根据标准电极电位修正判断氧化还原反应进行的可能性。 所述标准电极电位表是酸介质中的表，所列反应在酸介质中进行。 反应中出现的许多物质只在酸中出现，而不在碱中出现。 碱性介质还有一个标准电极电位修正。 下面显示了2 h2o2e=h2oh-=-0.83 vcu (oh )2e=Cu2oh-=-0.22 vclo4

13、- h2o2e=cl o3-2oh-=0这些反应。 电极反应的通式都表示氧化型z e=还原型电极反应的本质是氧化型物质被还原的过程，值越大表示氧化型物质越容易被还原。 这样的电极电位称为还原电位。 有些旧书使用氧化电位，遇到的时候要注意。 在2氧化还原反应方程式的平均化中学阶段，学习用电子转移数法平均化氧化还原反应方程式，从价格的变化判断电子转移数。 在Fe3 O4中为Fe ( 8/3)价格、O (- 2 )价格。 这里的价格化概念已经广义化了。 准确地说，(8/3)是Fe的氧化数，(- 2 )是o的氧化数。 因此，以往学习的平均化法称为氧化数法。 在这里学习被称为离子电子法的新的平均化方法。 该方法的优点是应用于1 )氧化数不明的式2 )仅给出主要反应物和生成物的不完全式3 )任何离子方程式，该方法的重要目的是容易学习关于氧化还原半反应的配和的电极电位电动势