第七章氧化还原反应电化学基础

《第七章氧化还原反应电化学基础》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第七章氧化还原反应电化学基础（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、新乡学院化学与化工学院第七章 氧化还原反应 电化学基础7.1 氧化还原反应的基本概念7.2 电化学电池7.3 电极电势7.4 电极电势的应用新乡学院化学与化工学院 7.1 氧化还原反应的基本概念7.1.1 氧化值7.1.2 氧化还原反应方程式的配平新乡学院化学与化工学院7.1.1 氧化值氧化值：是指某元素的一个原子的荷电数，该荷电数是假定把每一化学键中的电子指定给电负性更大的原子而求得的。有电子得失或电子转移的反应，被称 为氧化还原反应。) s (Cu)aq( Zn ) s (Zn)aq(Cu22得失电子+）g（2HCl ）g（Cl）g(H22电子偏移+新乡学院化学与化工学院确定氧化值的规则：

2、 单质中，元素的氧化值为零。在单原子离子中，元素的氧化值等 于该离子所带的电荷数 。在大多数化合物中，氢的氧化值为 +1；只有在金属氢化物中氢的氧化值为 -1 。通常，氧在化合物中的氧化值为-2； 但是在过氧化物中，氧的氧化值为-1，在氟 的氧化物中，如OF2 和O2F2中，氧的氧化 值分别为+2和+1。新乡学院化学与化工学院例：中性分子中，各元素原子的氧化值的代数和为零 ，复杂离子的电荷等于各元素氧化值的代数和。新乡学院化学与化工学院配平原则： 电荷守恒：氧化剂得电子数等于还原剂失电子数。 质量守恒：反应前后各元素原子 总数相等。7.1.2 氧化还原反应方程式的配平新乡学院化学与化工学院配平

3、步骤：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)。分别写出氧化剂被还原和还原剂被氧化的半反应。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 。新乡学院化学与化工学院例1：配平反应方程式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，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。新乡学院化学与化工学院+)42-+-+=+10e10H5SO O5H5SO22 3+-+-+=+O8H2Mn10e16H2MnO22 4+-+-

4、+=+O4HMn5e8HMnO22 4-+-+=+2e2HSOOHSO2 422 3 2+5得O3HSOK6MnSO22424+=O3H5SO2Mn6H5SO2MnO22 422 34+=+-+-+-+MnSOSOMnO 22 42 343H SOSO5K2KMnO4324+2新乡学院化学与化工学院 例2：配平5+得：化简得：新乡学院化学与化工学院28+3得例3：配平方程式新乡学院化学与化工学院解：O8H6KBrCrO2K242+=O8H6Br2CrO22 4+=-3+2得：KBrCrOKKOH42+(l)Br(s)Cr(OH)23+BrCrO24+-(l)Br2(s)Cr(OH)3+2Br2

5、e =+-(l)Br2 3eO4H3OHCrO8OH22 4+=+-(s)Cr(OH)33eO4HCrO5OH即： 22 4+=+-(s)Cr(OH)310OH+-(s)Cr(OH)32(l)Br23+10KOH+(s)Cr(OH)32(l)Br23+例4：配平方程式新乡学院化学与化工学院酸性介质：多n个O+2n个H+，另一边 +n个H2O碱性介质：多n个O+n个H2O，另一边 +2n个OH-小结：新乡学院化学与化工学院 7.2 电化学电池7.2.1 原电池的构造* 7.2.2 电解池与Faraday定律7.2.3 原电池电动势的测定7.2.4 原电池的最大功与Gibbs函数新乡学院化学与化工

6、学院7.2.1 原电池的构造 Cu-Zn原电池装置新乡学院化学与化工学院/CuCu，/ZnZn 电对：22+金属导体如 Cu、Zn惰性导体如 Pt、石墨棒电极(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)Cu Zn(s) 电池反应：22+还原型 e 氧化型-+ Z新乡学院化学与化工学院书写原电池符号的规则：负极“-”在左边，正极“+”在右边，盐 桥用“”表示。原电池符号(电池图示)：纯液体、固体和气体写在惰性电极一 边用“,”分开。半电池中两相界面用“ ”分开，同相 不同物种用

7、“,”分开，溶液、气体要注明cB， pB 。新乡学院化学与化工学院例：将下列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+-+-新乡学院化学与化工学院7.2.3 原电池电动势的测定EMF 电动势，可以由数字电压表或电位差计来测定。锌原电池标准电动势，例如，铜 -。V10. 1=新乡学院化学与化工学院7.2.4 原电池的最大功EMF 电动势（V）F 法拉第常数 96485（Cmol-1）Z 电池反应中转移的电子的物质的量电功(J)=电量(C)电势差(V)新乡学院化学与化工学院7.3 电极电势7.3.1 标准氢电极

8、和甘汞电极7.3.2 标准电极电势7.3.3 Nernst方程式新乡学院化学与化工学院7.3.1 标准氢电极和甘汞电极/HH 电对：2+电极反应：表示为：H+ H2(g) Pt1. 标准氢电极(SHE)()V000. 0/HH2=+E( )gH 2eaq)(H22+-+标准氢电极装置图新乡学院化学与化工学院2. 甘汞电极新乡学院化学与化工学院)L2.8mol(Cl (s)ClHg (l) Hg，Pt1 22表示方法：-) KCl (L2.8mol)Cl(1饱和溶液饱和甘汞电极：-=c1-=Lmol0 . 1)Cl( 标准甘汞电极： cE(Hg2Cl2/Hg) = 0.2415V-+)aq(Cl

9、 22Hg(l) 2e(s)ClHg :电极反应22：V268. 0/Hg)Cl(Hg22=E新乡学院化学与化工学院7.3.2 标准电极电势1.标准电极电势和标准电动势电对电对的标准电极电势： E )( ( )( )原电池的标准电动势：-+-=EEEMF 新乡学院化学与化工学院)( Cu )L(1.0molCu 12+-+2.电极电势的测定 )L(1.0molH )(H ,Pt )(1 2-+pV340. 0)/HH()/CuCu(22 MF=-=+EEEV340. 0)/CuCu( 2=+则 EH2Cu H Cu22+新乡学院化学与化工学院 采用还原电势；3.标准电极电势表 E 小的电对对应

10、的还原型物质还原性强；E 大的电对对应的氧化型物质氧化性强。 E 无加和性 一些电对的 E 与介质的酸碱性有关 酸性介质： ；碱性介质：V36. 1 (aq)Cl e(g)Cl212=+-EV36. 1 (aq)2Cl 2e)g(Cl2=+-E新乡学院化学与化工学院=()/MnMnO2 4+-E,298.15K= T时e -+Z还原型氧化型电极反应：O4HMn 5e8HMnO22 4+-+-+例：) (lg3032-=cc ZFRT.EE氧化型还原型氧化型)(还原型)(lg0.0592V)K298()K298(-=cc ZEE4 )Mn()H()MnO(lg5V0592. 0)/MnMnO(2

11、8 2 4+- +-+cccE7.3.3 Nernst方程式新乡学院化学与化工学院)()(cc，氧化型还原型 )(c，还原型)(c，氧化型2.影响电极电势的因素e 还原型氧化型电极反应：Z+-)()(lg3032氧化型还原型 cc ZFRT.EE-=)()(lg3032还原型氧化型 cc ZFRT.EE+=或E则： 氧化型或还原型的浓度或分压新乡学院化学与化工学院)/ClClO(3A-E?)/ClClO( 时 L10.0mol)H(31=-+Ec，L1.0mol)Cl()ClO( 1 3=-cc，求：当 介质的酸碱性V45. 1)/ClClO( 3A=-E已知例：3 )Cl()H()ClO(l

12、g60.0592V)/ClClO(63A+=-+- - cccE) l (O3H)aq(Cl 6e)aq(6H)aq(ClO 解：23+-+-V51. 10 .10lg6V0592. 06=+=1.45V新乡学院化学与化工学院氧化型形成沉淀 ，E;还原型形成沉淀 ，E。)Ag/Ag( /Ag)S(Ag2+EE氧化型和还原型都形成沉淀，看二者的相对大小。若 (氧化型) 思 考：新乡学院化学与化工学院小结：氧化型形成配合物，E ，还原型形成配合物， E ，氧化型和还原型都形成配合物，看 的相对大小。若 (氧化型) (还原型) ，则E；反之，则 E。 思考：)/CuCu( )CuI/(Cu 2 22

13、相比,何者大？与+-+EE新乡学院化学与化工学院 7.4 电极电势的应用7.4.1 判断氧化剂、还原剂的相对强弱7.4.2 判断氧化还原反应进行的方向7.4.3 确定氧化还原反应进行的限度7.4.4 元素电势图新乡学院化学与化工学院7.4.1 判断氧化剂、还原剂的相对强弱E 小的电对对应的还原型物质还原性强；E 大的电对对应的氧化型物质氧化性强。新乡学院化学与化工学院7.4.2 判断氧化还原反应进行的方向对于非标准态下的反应：反应正向进行； 0 0.2VMFMFEE反应逆向进行。 0 0.2V- MFMFEE=-=Fe OH2 22+发生的反应：与解：)aq(OH 2e)aq(2H)g(O22

14、2+-+V6945. 0=E) l (O2H 2e)aq(2H)aq(OH222+-+V763. 1=E)aq(Fe e)aq(Fe23+-+=E 0.769V +) s (Fe 2e)aq(Fe2+-0.4089V-=E) l (O2H)aq(Fe2)aq(2H )aq(Fe2)aq(OH232 22+)Fe/Fe( )OH/OH(23 222MF-=+EEE新乡学院化学与化工学院进行？ 时的标准态下能否向右25 在 ？ )g(Cl 取 制 HCl 浓 能用 实验室中为 )2(2什么) 1 ( 试判断反应：例0 0.131V1.360V1.2293V=12121lg2V0592. 00.13

15、1V 24-=)aq(2Cl)aq(4H) s (MnO2+-+方法二：) l (O2H)g(Cl)aq(Mn 222+/ )Cl(/ )H(/ )Mn (/ )Cl(lg2V0592. 0242 2 MFMF-=-+ccccccppEE0 0.06V 1.30V1.36V=-=)/ClCl()/MnMnO(22 2MF-=-+EEE新乡学院化学与化工学院7.4.3 确定氧化还原反应进行的限度, 时K15.298T =或lg3032 MFKZFRT.E=V0257. 0lnMFZEK=V0592. 0lgMFZEK=新乡学院化学与化工学院2.107V=)V955 . 0(512V. 1-=4224)aq(6H)aq(OC5H)aq