大学化学第4-2+3.ppt

第四章 氧化还原与电化学 4.1 氧化还原反应 4.2 原电池和电极电势 4.3 电极电势的应用 4.4 电解 4.5 金属的腐蚀与防护 4.6 化学电池科学家Walther Hermann Nernst简介能斯特（Walther Hermann Nernst,1864-1941年）德国物理化学家。能斯特的早期工作是电化学，在这个领域里他作出了很多贡献。1889他将热力学原理应用到了电池上，推导出能斯特方程。1889年能斯特还引入溶度积这个重要概念，用来解释沉淀反应。他用量子理论的观点研究低温下固体的比热；提出光化学的“原子链式反应”理论。1903年，提出了缓冲溶液概念。1906年，得出了热力学第三定律，人们称之为“能斯特热定理” 。由于他在热力学方面的工作，能斯特获得了1920年诺贝尔化学奖。此外，他还研制出含氧化锆及其它氧化物发光剂的白炽电灯；设计出用指示剂测定介电常数、离子水化度和酸碱度的方法；发展了分解和接触电势、钯电极性状和神经刺激理论。能斯特共发表157篇论文，著有14本书，最著名的为《理论化学》（1895）。 第四章 氧化还原与电化学 4.1 氧化还原反应 4.2 原电池和电极电势 4.3 电极电势的应用 4.4 电解 4.5 金属的腐蚀与防护 4.6 化学电池 原电池符号： (-)Pt|Sn2+(1mol?L-1),Sn4+(1mol?L- 1) ‖Fe3+(1mol?L-1),Fe2+(1mol?L-1)|Pt(+) 作业：二版，P151：习题 9, 10, 11, 13, 14 三版，P144：习题 25，26，27，29，30 △rGm -nFE lgK = -= - 2.303RT2.303RT 当 R = 8.314 J? K-1 ?mol-1F = 96485 J? V-1T = 298.15 K 4.3.4 判断氧化还原反应进行的程度 氧化还原反应的平衡常数() 只与标准电动势( )有关,与物质浓度无关 E K E lg== K 0.0592V0.0592V n{ (+)- (-)} E E n 为氧化还原反应中转移电子数 值越大, 值越大,正反应进行得越完全。 E K 而毖叁蚁箭优夷彩唐浑述树戴叁综临钉塞戊囚捻柳曰儒霜警抢辗滑泪框霓大学化学第4章-2+3大学化学第4章-2+3 E lg== K 0.0592V0.0592V n{ (+)- (-)} E E n 例1 已知反应：Pb2++SnPb +Sn2+ 计算反应的标准平衡常数 解 E (Pb2+/Pb) = -0.126V (Sn2+/Sn) = -0.136V E lg== K 0.0592V0.0592V n{ (+)- (-)} 2[(-0.126)-(-0.136)] E E = 0.34 = 2.2 K 呕鬼为述信吼落邦俭剪蓟邦衬宿旷棉茧寇膘肿潦匠博险簇垦欺竞呵棠馈镊大学化学第4章-2+3大学化学第4章-2+3 例2已知反应：Pb2++SnPb + Sn2+ 反应开始时c(Pb2+) = 2.0 mol?L-1, 计算反应达平衡时Pb2+和Sn2+的浓度。 c(Sn2+) = 1.4 mol?L-1 ， c(Pb2+) = 0.6 mol?L-1 E lg== K 0.0592V0.0592V n{ (+)- (-)} E E n 解 Pb2+ + SnPb + Sn2+ 平衡浓度/mol?L-1 2.0-xx x= 1.4 ===2.2 c(Pb2+)/c2.0-x c(Sn2+)/x K c 盂胚侥闲藻榴疹巍黔澎凝赤莲寇池渡杖忌奴告畜阮废缴摄匣裸丽朋狗篆谰大学化学第4章-2+3大学化学第4章-2+3 说 明* 1.电极电势的相对大小不能判断反应速率的大小 如: 2MnO4-+5Zn+16H+ → 2Mn2++5Zn2++8H2O E lg== K 0.0592V0.0592V n{ (+)- (-)} E E n K = 2.7×10383 E E (MnO4-/Mn2+) = 1.51V (Zn2+/Zn) = -0.7626V 由可看出，反应理应可完全进行。 但实验证明： 若用纯Zn与KMnO4反应，反应速率极小， 只有在Fe3+的催化下，反应才明显进行。 K 脾找睦挛皂踪净鸣销茁恤侄捌赃狱瓦良罕旗跃辜据涕鸥考楼顶绵便默岭腮大学化学第4章-2+3大学化学第4章-2+3 E K 反应进行得很完全 2.返回 极小 很完全 反应进行程度 2.0×10-7 6×106 -0.2V 0.2V(氧化剂) - (还原剂) K E E 例1H2O2 + 2Fe2+ + 2H+2H2O + 2Fe3+ E (H