化学竞赛第二轮辅导之一《氧化还原、电化学》精要.ppt

* 化学竞赛 第二轮 氧化还原反应 电化学 * 1. 原电池在原电池中电子由锌电极流向铜电极 电流由铜电极流向锌电极因此 铜电极是正极 锌电极是负极  这是物理学上的分类从化学的角度看 锌电极上的反应 Zn（s）＝ 2e ＋ Zn2＋（aq） 氧化反应 发生氧化反应的电极—阳极 铜电极上的反应 Cu2＋（aq）＋ 2e ＝ Cu（s） 还原反应 发生还原反应的电极—阴极 * * 为什么在两个电极之间产生了电流？ 2.电极电势 1889年，德国科学家能斯特提出了一个双电层理论。 双电层理论认为：金属晶体是由金属原子、金属离子和自由电子所组成，如果把金属放在其盐溶液中，在金属与其盐溶液的接触界面上就会发生可逆反应： M（s） Mn+（aq） ＋ne—  * Zn Cu  必须指出： 该可逆反应十分微弱，以至于不能用物理或化学方法进行测量。 电极电势的数值大小除与金属本身的活泼性有关以外，还与温度等因素有关。 无法测得电极电势的绝对值。 * * 3. 标准氢电极和标准电极电势 选择一个电极作为比较的标准，通常选定的是标准氢电极。 ※H＋离子浓度为 lmol·L－1 ※298.15K ※通入压力为100KPa的纯氢气流 H2与溶液中的H＋离子建立了如下平衡: H2（g） 2 H＋(aq) + 2e—  规定：标准氢电极的电极电势为零， 即 ? ?(H＋／H2) = 0.0000V。  * 补充说明标准态： 固体或液体：纯粹 气体：分压为一个标准大气压 溶液：离子有效浓度为1，通常近似为1mol·Kg－1或1mol·L－1  没有指明温度 与“标准状况”不一样 * 电极的标准电极电势可通过实验方法测得。如测定锌电极的标准电极电势，可用标准氢电极和标准锌电极组成电池： * 可用下列符号表示原电池：(－) Zn|Zn2＋(lmol·L－1)‖H+(lmol·L－1) | H2(100KPa)| Pt (＋) E?＝ 0.7618V 因为 ? ?(H＋／H2) ＝ 0.0000V 所以 ? ?(Zn2+/Zn) ＝－0.7618V把负极（一）写在左边，正极（＋）写在右边。其中“∣”表示金属和溶液两相之间的接触界面，“‖”表示盐桥。 * 4.标准电极电势表 用类似的方法可以测得一系列的电极电势，还有一些电极电势是通过热力学数据计算得到。 将电极电势的数据列成一张表，就是电极电势表，这是电化学中非常有用的一张表。 电 对 电 极 反 应 φ ?(V) Na+/Na Na+(aq) + e- = Na(s) -2.71 Zn2+/Zn Zn2+(aq) + 2e- = Zn(s) -0.7618 H+/H2 2H+(aq) + 2e- = H2 (g) 0 Cu2+/Cu Cu2+(aq) + 2e- = Cu(s) 0.3419 O2/H2O O2(g) + 4H+ + 4e- = 2H2O 1.229 F2/F－ F2(g) + 2e- = F－(aq) 2.866 * 注意以下几点：1.电极电势表中电极反应以还原反应表示，不管 实际反应中是氧化反应还是还原反应。2.不管实际反应方向如何，电极电势符号不变。3.电极电势是指水溶液中的性质，不是干态或熔融状态的性质。4.电极电势是强度性质，不是容量性质，与物质的量无关。5.电极电势表分酸表和碱表。6.电极电势是热力学性质，其所得到的结论只表明反应的倾向，不涉及反应速度。 * 5.标准电极电势的意义之一：做对比电极电势代数值越小，即“越负”：电对的还原态物质还原能力越强，氧化态物质氧化能力越弱；电极电势代数值越大，即“越正”：电对的还原态物质还原能力越弱，氧化态物质氧化能力越强。有了这张表，对比物质的氧化能力、还原能力，就非常方便了。当