第4章氧化还原反应和电化学2013-11-7精讲.ppt

氧化还原反应和电化学 例 ：求Fe3O4中Fe的氧化数？ 解: 已知氧原子O的氧化值为-2。 设：铁原子Fe的氧化值为x， 则：3x ＋ 4×（- 2）＝ 0， x = +8/3 ∴ Fe的氧化数为+8/3 氧化数可为正、负；整数、分数或小数。 配平氧化还原反应方程式（离子-电子法）： 配平原则为：① 电荷守恒 ② 质量守恒 例1：配平在硫酸介质中高锰酸钾与硫酸亚铁反应方程式 解： KMnO4 + FeSO4 MnSO4 + Fe2(SO4)3 + K2SO4 （1） 写成离子反应方程式：MnO4- + Fe2+ Mn2+ + Fe3+ (2)配平半反应式： 氧化反应： Fe2+ Fe3+ + e 还原反应：8H+ + MnO4- + 5e Mn2+ + 4H2O (3) 消去电子： 5 Fe2+ 5Fe3+ + 5e +) MnO4- + 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O 离子反应方程式： MnO4- + 8H+ + 5 Fe2+ == Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+ (4)得到配平的（分子）反应方程式： 2 KMnO4+10FeSO4+8H2SO4==2MnSO4+5Fe2(SO4)3 +8H2O+K2SO4 §4.1 原电池 例3： 在稀H2SO4溶液中，KMnO4 和FeSO4发生以下反应： 4.1.2 原电池的热力学 ∵F=96500C.mol-1, R=8.314J.mol-1.K-1, lnQ=2.303lgQ, ∴当T=298.15K时，2.303RT/F=0.0592 1、标准氢电极 电极反应： 3、参比电极 标准电极电势表 使用 表的注意事项 4.2.2 电极电势的能斯特方程式 c(氧化态)：电极反应中氧化态一边各物质系数次幂之积， 包括介质浓度。 c(还原态)：电极反应中还原态一边各物质系数次幂之积， 包括介质浓度。 n ：电极反应中的得到或失去的电子数； a或b：电极反应中各物质的化学计量数； 浓度项：溶液中离子用浓度c(mol.L-1)表示，每一项 “/c?”可删去。 气体用分压pi （kPa或Pa）表示，每一项需要除以“/p? ”。 若为沉淀、固体、纯液体（如水）为1，不表示在式中。 例： 4.3 电极电势在化学上的应用 选择氧化剂和还原剂 解：MnO4-的电极反应为： 4.3.2 氧化还原反应方向的判断 例：判断在酸性溶液中H2O2与Fe2+混合时，能否发生氧化还原反应？若能发生，写出反应方程式。 解：查表得知： 比较各电对的 ，可知在标准条件下H2O2与Fe2+能 发生下列反应： 例题： 将Ni片置于0.1mol. L-1 NiSO4溶液中和 Cu片置于0.2mol.L-1CuSO4 溶液中组成原电池， 要求：写出该电池的符号，计算电池电动势， 写出电池反应，计算反应的平衡常数。 解：先计算两个电极的电极电势： ?(Ni2+ /Ni) = ??(Ni2+ /Ni) + = -0.257 + = - 0.29V ?(Cu2+ /Cu) = ?? (Cu2+ /Cu) + = 0.342 + = 0.321V 电对：Ni2+ /Ni作为负极，Cu2+ /Cu作为正极 电池符号： （-）Ni∣Ni2+(0.1mol.L-1) ‖Cu2+(0.2mol.L-1)∣Cu(+) 电池电动势：E = ?+ - ?-=0.321 + 0.29 =0.611V 负极反应：Ni(s) = Ni2+(aq)+2e 正极反应：Cu2+(aq)