第三章氧化还原电化学x祥解.ppt

2 酸度的影响 y y 例题3-3 在酸性介质中用高锰酸钾(KMnO4)做氧化剂，其电极反应为 MnO4-+8H++5e- Mn2++4H2O 当b(MnO4-）=b(Mn2+）=1mol·kg-1，pH=5时， E(MnO4-/Mn2+）为多少？ 解: 根据能斯特方程式 四 原电池电动势与ΔG的关系 ΔrGm=Wmax′而 Wmax′= -QE = -zFE 反应方向判断： ΔG 0时，E 0 反应非自发或逆向自发； ΔG =0时，E =0 反应处于平衡状态； ΔG 0时，E 0 反应正向自发。 或 ∴ ΔrGm= -zFE ΔrGm? = -zFE? 1 判断原电池的正负极和计算电动势 负极：发生氧化(-e-)反应， ∴是E小的电对。 ⑴ 判断正负极 正极：发生还原(+e-)反应， ∴是E大的电对； 五 电极电势的应用 原电池电动势E = E+ - E- 例题3-4：判断下列二电极组成原电池的正负极,并计算此电池在298.15K时的电动势。 (1) Zn∣Zn2+(0.001mol.kg-1) (2) Zn∣Zn2+（1.0mol.kg-1) 解：按能斯特方程式： ? ? 电动势为:E=E+-E-=E2-E1=0.089V 可见:(2)为正极, (1)为负极。 ? 电池符号： （-）Zn Zn2+(0.001mol·kg-1) Zn2+(1.0mol·kg-1) Zn（+） 若有一种氧化剂，如KMnO4， 反应顺序：I-—Fe2+ —Br- 若有一种还原剂，如Zn， 反应顺序：Br2 —Fe3+ — I2 例 电对: I2/I-， Br2/Br-， Fe3+/Fe2+ 0.5355, 1.066, 0.771 已知:E ? 解：氧化能力顺序：Br2Fe3+I2 还原能力顺序：I-Fe2+Br- 2 比较氧化剂和还原剂的相对强弱 2MnO4-+16H++10Cl- → 5Cl2+2Mn2++8H2O 当pH=7,其他离子浓度皆为1.0mol.kg-1时,下述反应能否自发进行: E(Cl2/Cl-)=E? (Cl2/Cl-) =1.36V 反应不能自发进行。 3 判断氧化还原反应的方向 ? 解: ? 解:按能斯特方程式,有: 例3-5：b(Pb2+)=0.1mol.kg-1, b(Sn2+)=1.0mol.kg-1 问下述反应进行的方向:Pb2++Sn Sn2++Pb 而 E(Sn2+/Sn)=E (Sn2+/Sn)=-0.1375V y E(Pb2+/Pb) =-0.1262V-0.0296V=-0.1558V y ∵E(Pb2+/Pb)E(Sn2+/Sn) ∴反应逆向(←)进行 ∴298.15K时： 4 判断氧化还原反应进行的程度 y y y y ? ? 化学反应平衡常数 原电池的标准电动势 氧化还原反应的电子转移数 例题3-6 计算下述反应在298.15K时的平衡常数： Cu + 2Ag+ Cu2+ + 2Ag 解: 两极反应 正极 2Ag++2e- 2Ag E?(Ag+/Ag)=0.7996V 负极 Cu-2e- Cu2+ E?(Cu2+/Cu）=0.3419V ∴ E?=（0.7996－0.3419）V=0.4577V ? ? K?=1015.46=2.88×1015 ∴反应向正反应方向进行的程度很大 解: E?=（0-0.771）V=-0.771V 例题3-7 试判断下列反应进行的程度 2H+ + 2Fe2+ H2 + 2Fe3+ K?=8.91×10-27 ∴反应进行的程度很小。 ? ? 电解 非自发氧化还原反应借外加电源实现，此时电能转化为化学能。 电 源: 正极 负极 电解池: 阳极 阴极 反 应: 氧化 还原 一 电解池 第三节 电 解 熔融CuCl2 石墨 1 结构 阳极：2Cl--2e-→Cl2 (Cl-放电,氧化反应) 阴极：Cu2++2e-→Cu (Cu2+放电,还原反应) 放电 离子在电解池两极发生氧化或还原反应的过程。 电解池反应： Cu2+ + 2Cl- Cl2+ Cu 电解 2 电解池中的反应 如:碳电极电解融熔CuCl2时 A NaOH溶液 V R pt pt 放出O2 放出H2 测定分解电压装置示意图 3 电极反应发生的条件