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刘晓瑭 无机化学 2010级应用化学专业 刘晓瑭 E-mail：xtliu@ Tel： Blog：/u/jlxt33/ 第七章 氧化还原反应 本章要求: 理解氧化还原反应的有关概念，能较熟练地配平氧化还原反应方程式。 理解标准电极电势的概念，并能用它来判断氧化剂和和还原剂的强弱、氧化还原反应进行的方向以及计算平衡常数。 能利用能斯特方程式进行有关计算。 了解化学电源与电解 重点: 电极电势和能斯特方程及其应用 难点: 能斯特方程 课时: 8 目 录 7.1 基本概念 7.2 电池反应的热力学 7.3 能斯特方程及其应用 7.4 化学电源与电解 7.3能斯特方程及其应用 7.3.1 能斯特方程 7.3.2 能斯特方程的应用 7.3.3 电势-pH图 能斯特(Nernst W H,1864-1941) 德国化学家和物理学家 主要从事电化学、热力学、光化学方面的研究。 1889年，引入溶度积概念以解释沉淀溶解平衡。同年提出能斯特方程。 1906年，提出热力学第三定律，并断言绝对零度不可能达到。 1918年，提出光化学的链反应理论，用以解释氯化氢的光化学合成反应。 因研究热力学，提出热力学第三定律的贡献而获1920年诺贝尔化学奖。 影响电极电位大小的因素 电对的本性 浓度或分压 温度 浓度和温度的影响可用能斯特方程(1889年提出)计算。 能斯特方程——非标准状态下电极电势的计算 对于一个半反应， Ox(aq) +ne Red(aq) 对于一个电池反应： a Ox1(aq) + d Red2(aq) g Red1(aq) + h Ox2(aq) 书写能斯特方程时应注意 能斯特方程是从化学反应等温式导出的，因此，书写该式的注意事项与化学反应等温式的相同。 1. 首先写出电极反应； 2. 根据电极反应书写能斯特方程。在电极反应中出现的所有物质，除纯固体和纯液体外，其浓度或分压均应写入能斯特方程中。 写出下列电极反应的Nernst方程 Zn2+(aq)+2e=Zn(s) Fe3+ (aq) +e=Fe2+(aq) AgCl(s)+e==Ag+Cl- (aq) MnO4- (aq) +8H+ (aq) +5e ==Mn2+ (aq) +4H2O Cr2O72- (aq) +14H+ (aq) +6e=2Cr3+ (aq) +7H2O 从Nernst方程的书写中不难看出，任何电极物质的浓度变化都会引起电极电位的改变。 一些电极反应的能斯特方程 (1)?Fe3++e Fe2+ 例 设c(Cr2O72-)=c(Cr3+)=lmol·L-1，计算298K时电对Cr2O72-／Cr3+在0.lmo1·L-1HCl溶液中的电极电势。 解 电极反应为： Cr2O72-+14H++6e 2Cr3++7H2O 7.3能斯特方程及其应用 7.3.1 能斯特方程 7.3.2 能斯特方程的应用 7.3.3 电势-pH图 1.氧化型和还原型物质浓度对电极电势的影响 2.酸度对电极电势的影响 3.沉淀对电极电势的影响 例：Ag+ + e- = Ag， ??Ag+ /Ag = 0.779V 4.配合物的生成对电极电势的影响 生成配合物的结果将导致氧化型或还原型物质的浓度变小。 若氧化型物质的浓度降低，则E变小；若还原型物质的浓度变小，则E变大。 具体将在第十三章中学习。 7.3能斯特方程及其应用 7.3.1 能斯特方程 7.3.2 能斯特方程的应用 7.3.3 电势-pH图 1.电势-pH图简介 2.阅读电势-pH图的原理 3. H2O的φ－pH曲线 4. Fe－水体系的φ－pH图 5.电势-pH图的应用 判断氧化还原反应进行的方向 推测氧化剂或还原剂在水溶液中的稳定性 指导科学研究或生产实践 系统学习元素及其化合物知识 本节小结 掌握非标准状态下，电极电势的计算方法——能斯特方程 掌握能斯特方程在电动势中的应用 掌握电极电势的影响因素，并能用能斯特方程加以说明 理解电势-pH图的基本概念 了解水的电势-pH图 了解电势-pH图的应用 ③ 对于 Fe(OH)2＋2e → Fe＋2OH－ φ[Fe(OH)2/Fe]＝φθ[Fe(OH)2/Fe]＋0.0592/2 lg 1/[OH－]2 ＝φθ＋0.0592/2 lg[H＋]2/Kw2 ＝－0.05－0.0592pH 同理可以写出： ④ 对于Fe(OH)3＋e → Fe(OH)2＋OH－ φ[Fe(OH)3/Fe(OH)2]＝0.2