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1、第四章第四章 氧化还原反应氧化还原反应第三节第三节 氧化还原反应氧化还原反应的方向和限度的方向和限度无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案Wjhx043氧化还原反应方向和限度课件4-3-1 氧化还原反应的方向氧化还原反应的方向化学反应自发进行的条件化学反应自发进行的条件 rGm 0而而 rGm= -zFEzFE电池反应中转移的电子数电池反应中转移的电子数法拉第常数法拉第常数1.1.氧化还原反应自发进行的判据氧化还原反应自发进行的判据Wjhx043氧化还原反应方向和限度课件4-3-1 氧化还原反应的方向氧化还原反应的方向化学反应自发进行的条件化学反应自发进行的条件 rGm 0rGm 0 或
2、或 E(氧化剂氧化剂)E(还原剂还原剂)rGm= -zFEzFE1.1.氧化还原反应自发进行的判据氧化还原反应自发进行的判据E 0 ；E(氧化剂氧化剂)E(还原剂还原剂)氧化还原反应的规律：氧化还原反应的规律：氧化还原反应的规律：氧化还原反应的规律：氧化剂氧化剂氧化剂氧化剂 还原剂还原剂还原剂还原剂 还原剂还原剂还原剂还原剂 氧化剂氧化剂氧化剂氧化剂较强较强较强较强 较强较强较强较强 较弱较弱较弱较弱 较弱较弱较弱较弱+ + +Wjhx043氧化还原反应方向和限度课件反应自发向右进行反应自发向右进行 (1) (1) 标准态时标准态时E 0 ；E(氧化剂氧化剂)E(还原剂还原剂)1.1.氧化还原
3、反应自发进行的判据氧化还原反应自发进行的判据 只需计算电动势只需计算电动势E E 或比较或比较E E ( (氧化剂氧化剂) )和和E E ( (还原剂还原剂) )大小大小Sn2+/Sn-0.136V-0.126VPb2+/Pb电对电对E /V例例1 1 试判断下列反应试判断下列反应: :Pb2+ Sn Pb + Sn2+ 在标准态时反应自发进行的方向在标准态时反应自发进行的方向 Wjhx043氧化还原反应方向和限度课件 先先根根据据NernstNernst方方程程求求出出E E( (电对电对),),再计算电动势再计算电动势E 或比较或比较E E( (电对电对)。(2) (2) 非非标准态时标准
4、态时E 0 ；E(氧化剂氧化剂)E(还原剂还原剂)c(Pb2+) 0.0010c(Sn2+) 1.0例例2 2 试判断下列反应试判断下列反应: :Pb2+ Sn Pb + Sn2+ 在在 = 时反应自发进行的方向时反应自发进行的方向 1.1.氧化还原反应自发进行的判据氧化还原反应自发进行的判据0.0592V2E(PbPb2+2+/Pb/Pb)=E (PbPb2+2+/Pb/Pb)+ lg c(PbPb2+2+)/c 0.0592V2= -0.126V + lg 0.0010= -0.215VWjhx043氧化还原反应方向和限度课件 先先根根据据NernstNernst方方程程求求出出E E(
5、(电对电对),),再计算电动势再计算电动势E或比较或比较E E( (电对电对)。(2) (2) 非非标准态时标准态时c(Pb2+) 0.0010c(Sn2+) 1.0-0.136-0.215-0.126E (Sn2+/Sn)/VE(Pb2+/Pb)/VE (Pb2+/Pb)/VE 0 ；E(氧化剂氧化剂)E(还原剂还原剂)例例2 2 试判断下列反应试判断下列反应: :Pb2+ Sn Pb + Sn2+ 在在 = 时反应自发进行的方向时反应自发进行的方向 1.1.氧化还原反应自发进行的判据氧化还原反应自发进行的判据反应自发向左进行反应自发向左进行 )0.2V一般情况下浓度的变化一般情况下浓度的变
6、化, ,不会导致不会导致E E( (氧化剂氧化剂)反应向右进行反应向右进行0.0592V1 c(AgAg+ +)=0.050 mol L-1， c(CuCu2+2+)=1.0 mol L-1= 0.7991V+ lg 0.050 = 0.72V(2) (2) 非标准态非标准态E(AgAg+ +/Ag/Ag)=E (AgAg+ +/Ag/Ag) + lg c(AgAg+ +)/c 0.0592V1 E E0.3400.720.7991(Cu2+/Cu)/VE(Ag+/Ag)/V(Ag+/Ag)/VE EWjhx043氧化还原反应方向和限度课件酸度酸度 对于某些有含氧酸及其盐参加对于某些有含氧酸及
7、其盐参加 的氧化还原反应的氧化还原反应, , 溶液的酸度有可能导溶液的酸度有可能导 致反应方向的改变。致反应方向的改变。 H3AsO4+ I- +2H+ HAsO2+I2+H2O强酸性介质强酸性介质*强碱性介质强碱性介质向向左左0.53550.0861.010-8 碱性碱性向向右右0.53550.604.0酸性酸性反应反应方向方向 (I2/I-)VE(H3AsO4/HAsO2)Vc(H+)mol L-1介质介质E2.2.影响氧化还原反应方向的因素影响氧化还原反应方向的因素Wjhx043氧化还原反应方向和限度课件反应首先发生在反应首先发生在电极电势差值较大的两个电对之间电极电势差值较大的两个电对
8、之间 例例 在在Br- -和和I- -的混合溶液中加入的混合溶液中加入Cl2 , ,哪种离子先被氧化哪种离子先被氧化? ?反应首先在反应首先在Cl2 和和I- - 之间进行之间进行3. 3. 氧化还原反应进行的次序氧化还原反应进行的次序0.53551.0651.3583I2/ I- -Br2/Br- -Cl2/Cl-电对电对E解解E (Cl2/Cl-) - E (Br2/Br- -) E (Cl2/Cl-) -E (I2/ I- -)Wjhx043氧化还原反应方向和限度课件 从从氧氧化化剂剂Fe2(SO4)3和和KMnOKMnO4 4中中选选择择一一种种合合适适的的氧氧化化剂剂, ,使使含含有
9、有ClCl- -、BrBr- - 和和I I- -混混合合溶液中的溶液中的I I- -被氧化被氧化, ,而而ClCl- -、BrBr- -不被氧化不被氧化。例例4. 4. 选择合适的氧化剂或还原剂选择合适的氧化剂或还原剂解解E1.51MnO4-/Mn2+0.771Fe3+/Fe2+1.3583Cl2/Cl- -1.065Br2/Br- -0.5355I2/ I- - /V电对电对KMnO4不可采用不可采用E (MnO4-/Mn2+)Wjhx043氧化还原反应方向和限度课件 从从氧氧化化剂剂Fe2(SO4)3和和KMnOKMnO4 4中中选选择择一一种种合合适适的的氧氧化化剂剂, ,使使含含有有
10、ClCl- -、BrBr- - 和和I I- -混混合合溶液中的溶液中的I I- -被氧化被氧化, ,而而ClCl- -、BrBr- -不被氧化不被氧化。例例解解E1.51MnO4-/Mn2+0.771Fe3+/Fe2+1.3583Cl2/Cl- -1.065Br2/Br- -0.5355I2/ I- - /V电对电对4. 4. 选择合适的氧化剂或还原剂选择合适的氧化剂或还原剂可采用可采用Fe2(SO4)3E (Fe3+/Fe2+)Wjhx043氧化还原反应方向和限度课件rGm-zFzFE ElgK = - = -2.303RT 2.303RT 当当 R = 8.314 J K-1 mol-1
11、 F = 96485 J V-1 T = 298.15 K4-3-2 氧化还原反应的限度氧化还原反应的限度EKElg = = K0.0592V 0.0592V zz (+)(+)- - (-(-) ) EEzz为氧化还原反应中转移电子数为氧化还原反应中转移电子数 EKWjhx043氧化还原反应方向和限度课件Elg = = K0.0592V 0.0592V z z (+)(+)- - (-)(-) EEz z 例例1 1已知反应：已知反应：Pb2+Sn Pb +Sn2+计算反应的标准平衡常数计算反应的标准平衡常数 解解E (Pb2+/Pb) = -0.126V(Sn2+/Sn) = -0.136
12、VElg = = K0.0592V 0.0592V z z (+ +)- (-) 2(-0.126)-(-0.136) EE= 0.34= 2.2KWjhx043氧化还原反应方向和限度课件例例2 2 已知反应：已知反应：Pb2+Sn Pb + Sn2+反应开始时反应开始时c(Pb2+) = 2.0 mol L-1, , 计算反应达平衡时计算反应达平衡时Pb2+和和Sn2+的浓度。的浓度。c(Sn2+) = 1.4 mol L-1 ， c(Pb2+) = 0.6 mol L-1Elg = = K0.0592V 0.0592V zz (+)(+)- - (-(-) ) EEzz解解Pb2+ + S
13、n Pb + Sn2+平衡浓度平衡浓度/ /molmol L L-1 -1 2.0-x xx= 1.4= = =2.2c(Pb2+)/c 2.0-xc(Sn2+)/ x KcWjhx043氧化还原反应方向和限度课件说说 明明* *1.1.当当n = 2 时时K极小极小很完全很完全反应进行程度反应进行程度26610106 6- 0.2V E (氧化剂氧化剂)- (还原剂还原剂)E2.2.电极电势的相对大小不能判断反应速率的大小电极电势的相对大小不能判断反应速率的大小如如: 2MnO: 2MnO4 4- -+5Zn+16H+5Zn+16H+ + 2Mn 2Mn2+2+5Zn+5Zn2+2+8H+8
14、H2 2O OElg = = K0.0592V 0.0592V zz (+)(+)- - (-(-) ) EEzzK = 2.710383EE(MnO4-/Mn2+) = 1.51V(Zn2+/Zn) = -0.7626V由由 可看出，反应理应可完全进行。可看出，反应理应可完全进行。但实验证明：但实验证明： 若用纯若用纯Zn与与KMnO4反应，反应速率极小，反应，反应速率极小， 只有在只有在Fe3+的催化下，反应才明显进行。的催化下，反应才明显进行。 KWjhx043氧化还原反应方向和限度课件第一节第一节 结束结束第三节第三节 结束结束第四章第四章 氧化还原反应氧化还原反应无机化学多媒体电子教
15、案无机化学多媒体电子教案Wjhx043氧化还原反应方向和限度课件EK反应进行得很完全反应进行得很完全 当当n = 2 时时 返回极小极小很完全很完全反应进行程度反应进行程度26610106 6- 0.2V (氧化剂氧化剂) - (还原剂还原剂)KEE例例1 H2O2 + 2Fe2+ + 2H+ 2H2O + 2Fe3+E (H2O2 /H2O)- (Fe3+/ Fe2+)E= 1.763V - 0.771V = 0.992V0.2Vlg = = =33.50.0592V 0.0592V 20.992VzzEKK = 3.21033E (氧化剂氧化剂) - E (还原剂还原剂)与与K 的关的关系
16、系Wjhx043氧化还原反应方向和限度课件反应进行程度很小反应进行程度很小 返回E (氧化剂氧化剂) - E (还原剂还原剂)与与K 的关的关系系 当当n = 2 时时 极小极小很完全很完全反应进行程度反应进行程度26610106 6- 0.2V (氧化剂氧化剂) - (还原剂还原剂)KEE例例2 2Fe2+ + 2H+ 2Fe3+ + H2= 0.000V - 0.771V = -0.771V -0.2V(H+/H2) - (Fe3+/ Fe2+)EElg = = = -26.00.0592V 0.0592V KzzE2(-0.771)VK = 1.010-26Wjhx043氧化还原反应方向
17、和限度课件= 0.60V 返回H3AsO4+ I- +2H+ HAsO2+I2+H2O强酸性介质强酸性介质强碱性介质强碱性介质E(H3AsO4/HAsO2)=0.560V+ lg 4.020.0592V2c(H H+ +)=4.0 mol L-1， 其它物质浓度均为其它物质浓度均为1.0 mol L-1(1) (1) 酸性介质酸性介质电极反应电极反应：H3AsO4+2H+ + 2e- HAsO2 + 2H2OE(H3AsO4/HAsO2)=E (H3AsO4/HAsO2) + lg0.0592V c(H3AsO4)/c c(H H+ +)/c 22 c(H3AsO4)/c 酸度对氧化还原反应方
18、向的影响酸度对氧化还原反应方向的影响Wjhx043氧化还原反应方向和限度课件酸度对氧化还原反应方向的影响酸度对氧化还原反应方向的影响= 0.086VH3AsO4+ I- +2H+ HAsO2+I2+H2O强酸性介质强酸性介质强碱性介质强碱性介质 其它物质浓度均为其它物质浓度均为1.0 mol L-1c(H H+ +)= 1.010-8 mol L-1(2) (2) 碱性介质碱性介质E(H3AsO4/HAsO2)=0.560V+ lg1.010-820.0592V2 返回电极反应电极反应：H3AsO4+2H+ + 2e- HAsO2 + 2H2OE(H3AsO4/HAsO2)=E (H3AsO4/HAsO2) + lg0.0592V c(H3AsO4)/c c(H H+ +)/c 22 c(H3AsO4)/c Wjhx043氧化还原反应方向和限度课件第三节第三节 结束结束第四章第四章 氧化还原反应氧化还原反应无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案Wjhx043氧化还原反应方向和限度课件
