[理化生]08：氧化还原与电极电势.ppt

第八章 氧化还原与电极电势 化学反应的分类 依据反应特点 沉淀反应 酸碱中和反应 热分解反应 取代反应 依据反应过程中电子转移或氧化值(数)变化 氧化还原反应 非氧化还原反应 第一节 氧化还原反应 电负性：原子在分子中吸引电子能力的相对大小 例1： 计算下列物质中以红色标注的元素氧化值： Na2O2 过氧化钠、 K2MnO4 锰酸钾、 MnO2 、 Na2C2O4草酸钠、 Fe3O4 、Na2S4O6 连四硫酸钠 反应过程中氧化值的升高和降低发生在同一化合物 ? 自氧化–还原反应 1.3 氧化剂和还原剂 氧化剂：获得电子、氧化值降低的物质。 活泼非金属单质，如卤素、氧等； 含高氧化值元素的化合物，如HNO3、KMnO4、K2Cr2O7等。 还原剂：失去电子、氧化值升高的物质。 活泼的金属，如Na、K等； 含低氧化值元素的化合物，如：KI、SnCl2、FeSO4 等。 1.4 氧化还原电对 氧化还原电对 氧化还原反应可看成两个共轭的氧化还原体系或氧化还原电对组成 氧化型/还原型之间因电子得失存在“共轭关系” 氧化剂降低氧化值的趋势越强, 其氧化能力越强，则其共轭还原剂升高氧化值的趋势就越弱，还原能力越弱，MnO4– / Mn2+ 还原剂的还原能力越强, 则其共轭氧化剂的氧化能力越弱，Sn4+ / Sn2+ 在氧化还原反应中, 反应一般按较强的氧化剂和较强的还原剂相互作用的方向进行 第二节 电极电势 2.1 原电池 [Cu-Zn原电池、丹聂尔(Daniell)电池] 半电池又称为电极(electrode) 原电池：将化学能转变为电能的装置 盐桥的作用： 使Cl–向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动，通过K+ 和Cl– 向两池扩散构成电流通路； 保证两个半电池溶液 (Zn盐和Cu盐溶液) 一直保持电中性，从而使电子不断从Zn极流向Cu极; 消除液接电位差。 电极电势 电极组成式的书写规定： 金属 (电极极板) 与溶液之间的界面用 “|”分开； 同一相中的不同物质之间，以及电极中的其它相界面用 “ , ” 分开； 当气体或液体不能直接和普通导线相连时，应以惰性导体(如铂或石墨)作电极板起导电作用； 纯气体、液体和固体，应标出其物理状态并紧靠电极板； 溶液注明浓度，若为气体应标注分压(单位kPa) 例3： 将下面的氧化还原反应拆成两个半电池反应，并写出 电极组成和电池组成式。 Cr2O72–(c1) + 6Cl–(c2) +14H+(c3) ＝2Cr3+(c4) + 3Cl2(p) + 7H2O 例4：已知反应 Ag+ + Cl- ＝ AgCl(s)，试将该反应设计成一原电池，并写出电池组成式。 例5：写出反应 2FeCl3 + Cu＝2FeCl2 + CuCl2 的原电池符号表示式。 例6：已知原电池组成为: 2.3 标准氢电极和标准电极电势 标准氢电极 (standard hydrogen electrode, SHE) 电极电势的测定 标准电极电势表 标准电极电势表 (说明) 以标准氢电极??= 0V为标准测出的相对数值； 表中各物质均处于热力学标准状态； 电极反应用 Ox + ne- ? Red 表示 (还原电势), 但并不表示该电极一定作正极； 标准电极电势?? 是强度性质，无加和性, 反映了氧化还原电对得失电子的倾向; 与物质的量无关，也与反应方程式的书写方向无关。如： 标准电极电势表的应用 比较氧化剂、还原剂的强弱 ??值越高，电对中的氧化型氧化能力愈强； ??值愈低，电对中的还原型还原能力愈强。 Li是最强的还原剂，F2是最强的氧化剂。 ? ?从热力学角度指出了Redox反应进行的可能性,但不能说 明其反应快慢； 判断标准态下反应的方向 强氧化剂l + 强还原剂2＝弱还原剂1 + 弱氧化剂2 反应方向： ??值高的氧化型 + ??值低的还原型 例7：判断标准态下反应 2Fe2+ + I2＝ 2Fe3+ + 2I– 自发进行的方向。 例8：已知下列反应在标准状态下自发进行， 2.4. 影响电极电势的因素——能斯特方程式 T = 298.15K 说明: 温度一定， c(Ox)愈大，?(Ox/Red)值愈大，氧化型的氧化能力越强； c(Red)愈大，?(Ox/Red)值愈小，还原型的还原能力越强。 ?(Ox/Red)大小主要决定于体现电极本性的??(Ox/Red)。 应用能斯特方程式时应注意 氧化型、还原型物质若是固体，如Cu(s)，AgCl(s)等；或纯液体，如Br2(l)、Hg (l) 、H2O(l) 等，浓度项不列入方程式中 ; (3) 若有H+、OH-或Cl- 等介质参加电极反应，其浓度必须写入Nernst方程式中。介质若处于反应式氧化型一侧，就当作氧化型处理；若处于反应式还原