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1、第五章第五章 氧化还原反应与电极电位氧化还原反应与电极电位Zn + CuSO4ZnSO4 + Cu氧化还原反应氧化还原反应被氧化被氧化还原剂还原剂被还原被还原氧化剂氧化剂+20+20第一节第一节 氧化还原的基本概念氧化还原的基本概念一、氧化还原反应一、氧化还原反应化学反应化学反应氧化还原反应氧化还原反应非氧化还原反应非氧化还原反应二、氧化还原半反应二、氧化还原半反应（一）半反应（一）半反应2Fe3+Sn2+=2Fe2+Sn4+还原反应还原反应Fe3+e- =Fe2+氧化反应氧化反应Sn2+-2e-=Sn4+半反应通式：半反应通式：Ox+ne- = Red 两个半反应之和就是一个氧化还原反应。两
2、个半反应之和就是一个氧化还原反应。 Oxidant Reducer （二）电对（二）电对1、定义：、定义：电对电对氧化型氧化型还原型还原型较高价态较高价态较低价态较低价态2、表示：、表示：氧化型氧化型(Ox)/还原型还原型(Red)Fe3+/Fe2+Sn4+/Sn2+3、Ox与与Red之间的共轭关系之间的共轭关系1) 转化转化Ox+ ne-= Red2) 能力强弱能力强弱MnO4-/Mn2+ Zn2+/Zn氧化能力氧化能力MnO4- Zn2+还原能力还原能力Mn2+ ZnCu2+Pb2+还原型还原能力还原型还原能力:Fe2+ Cu强强Ox Pb2+强强RedSn正向正向(2) (Pb2+/Pb
3、)=-0.1262+0.05916/2lg0.100=-0.156 (Pb2+/Pb) (Sn2+/Sn) 失电子失电子Pb得电子得电子Sn2+ 逆向逆向标准状态下标准状态下强强OxPb强强RedSn2+例例由反应由反应1/2H2(100kPa)+Fe3+(0.01mol L-1)=H+(0.1mol L-1)+Fe2+ (1mol L-1)组成原电池，组成原电池，(1)计算计算298.15K时电池电动势时电池电动势(2)判断反应进行方判断反应进行方向向(3)写出原电池组成式。已知写出原电池组成式。已知 Fe3+/Fe2+=0.771v解解 (H+/H2)=0+=-0.0591(V) (Fe3
4、+/Fe2+)= 0.771+0.05916lg0.01=0.653(V)负极负极正极正极(1)E= 0.653-(-0.0592) =0.712(V)(2) 得电子得电子Fe3+失电子失电子H2正向正向(3)(-)Pt,H2(100kPa) H+(0.1)Fe3+(0.01),Fe2+(1) Pt(+)例例298.15K时，将银片插入时，将银片插入0.1mol L-1AgNO3溶液溶液中和铜片插入中和铜片插入0.1mol L-1CuSO4溶液中组成原电池溶液中组成原电池(1)判断原电池的正、负极；判断原电池的正、负极；(2)计算电池电动势；计算电池电动势；(3)写出原电池组成式写出原电池组成
5、式(4)写出电极和电池反应式。写出电极和电池反应式。已知已知 Ag+/Ag=0.80v、 Cu2+/Cu=0.34v解解(1) (Ag+/Ag)= 0.80+ 0.05916 lg0.1=0.74(V) (Cu2+/Cu)= 0.34+ 0.05916/2 lg0.1=0.31(V)正极正极负极负极(2)E= 0.74-0.31 =0.43(V)(3)(-)Cu Cu2+(0.1mol L-1)Ag+(0.1mol L-1) Ag(+)(4)负负 Cu-2e-=Cu2+正正 Ag+e-=Ag电池电池Cu+2Ag+=Cu2+2Ag三、判断氧化还原反应进行程度三、判断氧化还原反应进行程度298.1
6、5KlgK =n电池反应得失电子数电池反应得失电子数例例求求298.15K下下Zn+Cu2+= Cu+Zn2+反应的平反应的平衡常数。衡常数。 Zn2+/Zn=-0.76v， Cu2+/Cu=0.34v解解lgK=37.31K=2.1 1037aA + bB dD + eE平衡时：平衡时：K =任一任一氧化还原反应：氧化还原反应：例例2：写出下列反应组成的电池符号，计算：写出下列反应组成的电池符号，计算298K时时的，的，E，K，并判断反应自发进行的方向。并判断反应自发进行的方向。2Ag(s)+Cu(NO3)2 (0.1 mol/L)=2AgNO3(0.1mol/L)+Cu(s) 解：将该氧还
7、反应设计成原电池解：将该氧还反应设计成原电池负极负极Cu2+ + 2e-= Cu正极正极Ag -e-= Ag+ Cu2+/Cu=0.34v Ag+/Ag=0.80v(一一 )Ag|AgNO3(0.1mol/L)|Cu(NO3)2 (0.1)|Cu (+)E = Cu2+/Cu- Ag+/Ag =-0.46(V)lgK =-15.52K=3.0 10-16逆向进行逆向进行第四节第四节 电位法测定溶液的电位法测定溶液的pH电位法电位法: 根据测得的原电池电动势的数值根据测得的原电池电动势的数值来确定被测离子浓度的方法来确定被测离子浓度的方法 (Ox/Red)= (Ox/Red)+电池池电动势E =
8、 + - - 需要两个电极组成测量电池：需要两个电极组成测量电池： 测量电池测量电池 参比电极：参比电极： 电极电位值已知、固定，不随电极电位值已知、固定，不随溶液有关离子浓度变化而变化。溶液有关离子浓度变化而变化。 饱和甘汞和甘汞电极极(SCE) 指示电极：指示电极： 电极电位值随溶液有关离子电极电位值随溶液有关离子浓度变化而变化。浓度变化而变化。 玻璃电极玻璃电极（G） 测定时，将饱和甘汞电极和玻璃电极一起插入测定时，将饱和甘汞电极和玻璃电极一起插入待测待测pH值的溶液中组成测量电池值的溶液中组成测量电池(原电池原电池)E = SCE G = 0.2415 (KG-0.05916pH) =
9、 0.2415 - KG+0.05916pH = K+ 0.05916pHKG值一定一定,但并不需知道，可通过二次测量法来消去但并不需知道，可通过二次测量法来消去 已知已知pH值的缓冲溶液值的缓冲溶液 ES = 0.2415- KG+0.05916pHS （1）EX = 0.2415- KG+0.05916pHX （2） (-)玻璃电极玻璃电极 待测待测pH溶液溶液 饱和甘汞电极饱和甘汞电极 (+)SCE指示电极指示电极参比电极参比电极（2）-（1）得：）得： EX - ES = 0.05916pHX - 0.05916pHS pHX = pHS + 式中式中EX 、ES为测定定值，pHS为已
10、知。已知。 E = K+ 0.05916pH用已知用已知pH值的标准缓冲溶液值的标准缓冲溶液“定位定位” 复合电极：将指示电极(玻璃电极)和参比电极(饱和甘汞电极)组装在一起就构成复合电极。本章小结本章小结一、原电池的基本概念：一、原电池的基本概念：电对、正极、负极、盐桥、电极反应、电对、正极、负极、盐桥、电极反应、电池反应、原电池表示式电池反应、原电池表示式二、二、Nernst方程式及有关计算方程式及有关计算三、电极电位三、电极电位(或或)的应用的应用四、电位法测定溶液四、电位法测定溶液pH值的原理值的原理1.在原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原在原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还
11、原反应。（反应。（ ） 2.原电池是原电池是_装置，其中盐桥的作用是装置，其中盐桥的作用是_。 3.将氧化还原反应将氧化还原反应2Fe3+Cu=Cu2+2Fe2+设计成原设计成原电池，其电池组成式为电池，其电池组成式为_ 。(-)Cu Cu2+(c1)Fe3+(c2)Fe2+(c3), Pt(+) (MnO4-/Mn2+)+ (MnO4-/Mn2+)=4.写出写出298K时下列电对的能斯特方程表示式：时下列电对的能斯特方程表示式： MnO4-(c1)+8H+(c2)+5e Mn2+(c3)+4H2O 5.已知已知电极反极反应Cr2O72-+14H+6e=2Cr3+7H2O , 298K时， 和
12、和的关系式中，正确的是的关系式中，正确的是( ) a.b.c.d.6 6、标标准准态态时时, ,下下列列电电对对中中, ,其其还还原原型还原性最强的电对是（型还原性最强的电对是（ ）A A、 ( (Fe3+/Fe2+ )= 0.77V)= 0.77VB B、 (Cd(Cd2+2+/Cd)=-0.40V)=-0.40VC C、 (Al(Al3+3+/Al)=-1.66V)=-1.66VD D、 (Cu(Cu2+2+/Cu)=0.34V/Cu)=0.34V7 7、已知、已知 ( (SnSn4+4+/Sn/Sn2+2+)=0.15V)=0.15V， ( (Fe2+/Fe)=-0.41V)=-0.41
13、V，则则SnSn2+2+能将能将FeFe2+2+还原为还原为FeFe。（。（ ）8、 反反 应应 Zn+Fe2+(0.1mol L-1)= Zn2+(0.01mol L-1)+Fe在在 298.15K时时的的lgK等于（等于（ ）A. B. C. D. 9.溶溶液液酸酸度度的的大大小小，对对下下列列电电对对中中电电极极电电位影响最大的是（位影响最大的是（ ）A. Ag+/Ag B. I2/I- C. MnO4-/Mn2+ D. Fe3+/Fe2+C10. 用电位法测定溶液用电位法测定溶液pH时，常用的指示电时，常用的指示电极是极是_，参比电极是，参比电极是_。玻璃电极玻璃电极饱和甘汞电极饱和甘汞电极11. 测定标准电极电位时，国际上选用的比较测定标准电极电位时，国际上选用的比较标准是（标准是（ ）A、玻璃电极玻璃电极 B、氢电极氢电极 C、饱和甘汞电极饱和甘汞电极 D、甘汞电极甘汞电极 E、标准氢电极标准氢电极E
