第七章氧化还原与电极电位20121026课件.ppt

氧化还原反应 电极电势 原电池 定义 组成 电 电池 极反 反应 应 原电池设计 产生原因 影响因素 标准电极电势 能斯特方程 ① 定义 ② 测定 ③ 应用 （2）计算2个电对非标准状态下的电极电势 由于 故电对 为正极， 为负极。 原电池电动势为： 正极反应： 负极反应： 电池反应： 原电池符号为： ΔrG 0 反应按正向自发进行 ΔrG = 0 反应达到平衡 ΔrG 0 反应按逆向自发进行 2. 判断氧化还原反应自发进行的方向 ΔrGm＝-nFE，对应： E＝ ? +- ? - 0 , 正反应自发进行 E＝ ?+- ? - 0 , 逆反应自发进行 E ＝ 0，反应处于平衡状态 例：计算298K 时下列电池的电动势，指明正负极， 并写出自发进行的电池反应。 解：假设题中给出的电池符号的左边 即MnO4- ／ Mn2+ 电极是负极，右边Cl2 / Cl- 电极 是正极，写出氧化还原半反应式: 负极（氧化半反应） 正极（还原半反应） 查表得到 ? ? (MnO4- /Mn2+)＝1.491V ? ?(Cl2 / Cl- )＝1.358V 根据Nernst方程： E= ? +- ? - = 1.417V-1.500V= - 0.083V 0 E＜0说明假设的电池反应不能自发进行，而逆反应可以自发进行，因此假设的正负极有误，电池的左侧 MnO4- / Mn2+ 电极应该是正极，而右侧Cl2 / Cl- 电极是负极。 正极反应： 负极反应： 电池反应： 例：判断下列能自发进行的电池的正、负 极，并计 算在 298K时的电池的电动势。 Sn4+(0.1mol/L) + Cd = Sn2+(0.1mol/L)+Cd2+(0.1mol/L) 解： 负极： Cd Cd2+ + 2e 正极： Sn4+ + 2e Sn2+ E 0 ，正反应可以自发进行。所以正极为Sn4+ / Sn2+,负极为Cd2+ /Cd。 正极反应（还原）： Sn4+ + 2 e Sn2+ 负极反应（氧化）： Cd Cd2+ + 2 e 电池反应： Sn4+ + Cd = Sn2+ +Cd2+ 例：298 K 时, 判断反应 Pb2++Sn Pb+Sn2+在下列条件下进行的方向。 （1）[Pb2+] = [Sn2+] = 1.0 mol·L-1 （2）[Pb2+] = 0.1mol·L-1；[Sn2+] = 2.0 mol·L-1 解：先将氧化还原反应拆分成两个电极反应，再计算电动势。 Pb2+ + 2e- Pb 还原反应（正极反应） Sn - 2e- Sn2+ 氧化反应（负极反应） （1）的条件为标准状态 故在（1）的条件下反应自发向右进行 = -0.1263 + = -0.15588（V） （2）的条件为非标准状态 = -0.1364 + = -0.1275V 故在（2）的条件下逆反应自发进行 298K时， nFEθ=RTlnKθ lnKθ= nFEθ/ RT ΔrGmθ=－RTlnKθ n为整个氧化还原反应的电子转移数目。 3. 判断氧化还原反应进行的程度 在298K时，Kθ值越大，说明反应进行的越完全。 例 当加KMnO4的酸性溶液于FeSO4溶液中时，是否会发生氧化还原反应？如果能反应，反应是否完全？(298K，各种离子浓度为0.10mol/L) 解：按题意写出原化还原反应并设计成原电池 Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O MnO4- + 8H+ + 5Fe2+ 正极（还原反应）： 负极（氧化反应）： Mn2+ + 4H2O MnO4- + 8H+ + 5e Fe2+ Fe3+ + e 查表得到 MnO4- /Mn2+ 电极的? ? ＝1.491VFe3+ / Fe2+电极的? ?＝0.77V Eθ = ? +θ – ? -θ ＝1.491V- 0.77V=1.414V 根据电池反应的Nernst 方程： K?值很大说明反应进行的很完全。 第四节 电势法测定溶液的pH