电化学原理及应用电化学原理应用及应用.ppt

第六章 电化学原理及其应用 本章要求: 1.牢固掌握氧化还原反应的基本概念,熟练掌握氧化还原反应配平的方法 2.理解标准电极电势的意义,能运用标准电极电势来判断氧化剂和还原剂的相对强弱.,氧化还原反应的方向和计算平衡常数. 3.会用能斯特方程来讨论离子浓度变化时电极电势的改变和对氧化还原反应的影响. 6.1 氧化还原反应 6.1.1氧化数 氧化数:IUPAC定义为：“氧化数是指某元素一个原子的电荷数，该荷电数是假定把每个化学键中的电子指定给电负性大的原子而求得”。 元素氧化数的确定。 （1）单质中元素的氧化数为零。 （2）氧在化合物中的氧化数一般为-2，在过氧化物中为-1（H2O2、Na2O2），在OF2中为+2， F的为-1。在超氧化物KO2中为-1/2，氢的氧化数一般为+1，在与活泼金属形成的金属氢化物中则为-1（如：NaH、CaH2）。 （3）离子化合物中，单原子离子元素的氧化数为离子所带电荷（如：NaCl中Na+氧化数为+1，Cl－氧化数为-1）;多原子离子（NH4+）的氧化数为离子所带电荷的代数和。 （4）共价化合物中，元素的氧化数是把电子对指定给电负性大的一方而求得的表观电荷数。（如：HCl分子中Cl的氧化数为-1，H的氧化数为+1；H2SO4中H的氧化数为+1，S的氧化数为+6，O的氧化数为-2。 （5）中性分子中，各元素氧化数的代数和为零。 例: 求Fe3O4、K2Cr2O7和S2O32－中Fe、Cr和S的氧化值 解:设Fe的氧化数为x 3x ＋ 4×(-2) = 0 得x =8/3 ， Fe的氧化数为+8/3 。 设Cr的氧化数为x, 则2x＋7×(-2) = -2 得x = 6， Cr的氧化数为+6。 设S的氧化值为x，则2x＋3×(-2) = -2 得x = +2， S元素的氧化值为+2。 6.1.2 氧化还原电对 在氧化还原反应 Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu 中 Zn作还原剂被氧化，发生的是氧化反应为:Zn2+＋2e Zn ，Cu2+作氧化剂被还原，发生的是还原反应为Cu2+＋2e Cu 氧化数高的Zn2+和Cu2+称为氧化型（或氧化态），氧化数低的Zn和Cu称为还原型（或还原态）。Zn2+与Zn，Cu2+与Cu之间通过电子传递相互转化，它们分别构成二对共轭氧化还原电对，表示为：Zn2+/Zn、，Cu2+/ Cu,氧化型/还原型 6.1.3 氧化还原反应方程式配平 离子电子法 (1).将离子方程式拆分为两个半反应 ,一个是氧化的,一个是还原的. (2).原子配平.酸性介质中对H、O的配平多氧的一方加H+，少氧的一方加H2O；碱性介质中，多氧的一边加H2O，少氧的一边加OH-。 (3).电荷配平.用加电子的方法配平两个半反应前后的电荷数和电荷符号. (4).电子配平.按照最小公倍数原则，对两个半反应乘以适当的系数，使电子得失数相等。 (5)相加两个半反应，并消去多余物质,将箭头号改为可逆号. 例:（1）酸性介质中配平 KMnO4＋Na2SO3＋H2SO4 MnSO4＋Na2SO4 MnO4－＋SO3２－ Mn2+＋SO42－ SO3２－ SO42－ MnO4－ Mn2+ SO3２－＋ H2O SO42－＋ 2H+ ＋ 2e MnO4－＋ 8H+ ＋ 5e Mn2+ ＋ 4H2O 5SO3２－＋ 5H2O 5SO42－＋ 10H+ ＋ 10e 2MnO4－＋ 16H+ ＋ 10e 2Mn2+ ＋ 8H2O 2MnO4－＋ 5SO3２－＋6H+ = 2Mn2+ ＋5SO42－＋ 3H2O (2).碱性介质中配平反应： H2O2 ＋Cr(OH)4－ CrO42－＋ H2O H2O2 H2O Cr(OH)4－ CrO42－ H2O2 + H2O+2e H2O +2 OH－ Cr(OH)4－+4OH－ CrO42－ + 4H2O + 3e 3H2O2 + 3H2O+6e 3H2O +6OH－ 2Cr(OH)4－+8OH－ 2 CrO42－ + 8H2O + 6e 3H2O