无机化学-电化学基础.ppt

第八章 电化学基础;教学目的：熟悉氧化还原反应的实质；掌握氧化数的计算和氧化还原反应的配平方法；熟悉原电池的构造和工作原理；掌握原电池的符号表达；熟悉吉布斯自由能与原电池电动势的关系；掌握能斯特方程及其电极电势、电池电动势的有关计算；熟悉酸度、难溶化合物与配合物的形成对电极电势影响的有关计算；掌握判断氧化还原反应进行的方向和限度（标准平衡常数）以及相关常数的计算；掌握元素电势图及其应用；熟悉电解池的工作原理，了解理论分解电压、实际分解电压、超电势的概念和法拉第电解定律，了解金属防腐。;知识点：氧化数；化合价；氧化还原反应；氧化还原方程式的配平；原电池；阳极；阴极；负极；正极；氧化还原对；双电层理论；电池电动势；电极电势；能斯特方程式；元素电势图；歧化反应。 教学重点：氧化数；氧化还原方程式的配平；电池电动势的计算；能斯特方程式；电极电势的计算；影响电极电势的因素及相关计算；电动势与电极电势的应用；元素电势图及其应用。 教学难点：双电层理论；E-pH图；电解与金属腐蚀 。 ;一、氧化数 1、定义：表征元素原子在单质或化合物中的化合状态时所采用的一种形式的电荷数称为氧化数。 2、物质中元素的氧化数规则： ⑴单质的氧化数为零 ⑵氢的氧化数为+1（金属氢化物除外，如LiH） ⑶氧的氧化数为-2（过氧化物和二氟化氧除外） ⑷元素离子的氧化数等于它所带的电荷数 ⑸中性分子，正氧化数总和等于负的氧化数总和，即化合物分子中的氧化数代数值和等于零。;什么是“氧化数”？它与“化合价”有否区别？; 许多元素的原子不同条件下得失电子(或形成共用电子对)的数目可以不同，因此显示出可变的化合价，例如，铁可以显示出+2，+3价，硫可以显-2，+4，+6价。 氧化数是广义的化合价，它是元素的一个原子在化合物中特定的“形式荷电数”。化合价只能为整数，而氧化数可以是分数或小数。 ;二、氧化还原的概念 1、有电子得失或共用电子对偏移的反应叫氧化还原反应 2Na + Cl2 === 2Na+Cl- C + O2 === C4+O22- 2、物质失去电子的过程叫氧化；元素的化合价升高，此物质为还原剂 3、物质得到电子的过程叫还原；元素的化合价降低，此物质为氧化剂;三 氧化还原方程式的配平;⑷用观察法配平其它价态未变化物质的系数 比较上式两边的氮原子数，右边较左边多6个，为了使两边氮原子数相等，必须在左边加上6个HNO3分子，这样一共有8个硝酸分子参加反应，但其中只有两个用来使铜氧化 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ H2O 再比较上式两边氢原子数目，方程式左边有8个氢原子，因此右边必须生成4个水分子 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O 最后核对两边的氧原子数，如相等，即证明反应方程式已平衡，上例中两边氧原子数都是24个，方程式已配平，所以 3Cu + 8HNO3 === 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O;2、离子-电子法;⑷根据反应过程中氧化还原反应中，得失电子数目相等原则，将两个半反应式相加整理得： ;配平时注意： 1）在酸性介质中，配平的方程式不得出现OH-； 2）在碱性介质中，配平的方程式不得出现H+； 3）弱电解质或固体出现时，在配平时写分子式，如：H2O2 4）配平时把离子作为整体考虑，并不涉及元素原子的氧化数。;1、在Na2S2O3中S的氧化数为（ ）;1、原电池的构造;作用： (1)让溶液始终保持电中性使电极反应得以继续进行 (2)消除原电池中的液接电势(或扩散电势);2、原电池的符号;例：将下列反应设计成原电池并以原电池符号表示。;5、将反应Pb2+ + Cu +S2- = Pb + CuS 设计成原电池，其符号表示正确的是（ ）。 （-） Cu∣CuS∣S2-‖Pb2+∣Pb（+） （-） Pt∣Cu∣CuS∣S2-∣Pb2+∣Pb ∣Pt （+） C. （-）Pb∣ Pb2+‖S2-∣Cu∣CuS（+） D. （-）Cu，CuS‖S2-，Pb2+，Pb（+）;3、电极与电极反应;4、 电极类型 ;二、原电池的最大电功和吉布斯自由能;例：已知298.15K时反应 H2 + 2AgCl ==== 2H+ + 2Cl- + 2Ag;;一、标准氢电极和甘汞电极; 甘汞电极 由于标准氢电极的制作和使用都很困难，平时人们采用相对稳定的甘汞电极作参比电极.;二、标准电极电势 1、定义 金属电极与溶液接触的