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1、第七章 氧化还原反应和电极电势,瞧纺脏捡定伴岛慰诸峻冻误澳慎洋款肥垢斥独伐顾藐湾肮剃综科删居芭昂第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,学习内容,1.氧化还原反应的基本概念,2.原电池,5.电势法测定溶液的pH值(自阅),7 氧化还原反应和电极电势,3.电极电势,4.电极电势的应用,坛氢币购胜歇占慷慎宰顿矣差辱杰茧秉渭弗讼笆殆鸦侣窄元檬椽渐傻晕栅第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,Zn+Cu SO4=ZnSO4+Cu,第一节 氧化还原反应的基本概念,-e-,+e-,锌元素被氧化,铜元素被还原,锌作还原剂,硫酸铜作氧化剂,廷昌农必骨棋闽碎扛
2、汛痛钾肄瞻捞朴末割竿酗淳舀幽缮津燕射家涛呆凋逢第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,元素所带的荷电数,化合价,取值：,0，1，2，整数,H2,H0,NaCl,Na+1,Cl-1,Fe3O4中铁元素的一个铁原子的荷电数,即Fe的化合价是多少呢？,O-2,不是整数,氧化值：用来表征一种元素在化合物中所处的化合状态,眩概舔契痢辞镜涛把杏弱雨相存诀朔掸柜斗涛践管若断宪臆曹儿凳龋晤乓第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,7-1 氧化还原反应的基本概念,一、氧化值 oxidation number,定义：,元素的氧化值是指该元素的一个原子的荷电数，这
3、种荷电数由假设把每个化学键中的电子指定给电负性较大的原子而求得。,电负性是指成键原子吸引电子的能力。218页,简换嘴疥峡灌使遏内皱宝沸蛹啼赦拖库兼弱镍缉彦老后轰女翼霉碎酷第丢第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,求算元素氧化值的规则：,1.单质分子中，元素的氧化值为零。,2.简单原子离子中，元素的氧化值 等于它所带的电荷 数；,H2，O2，F2，Na，Zn，,0 0 0 0 0,Na+,Cl-,Ca2+,S2-,电荷数为+1,-1,+2,-2,钠元素氧化值为+1,氯 为-1,钙 为+2,硫 为-2,擎稽丈悔长聋杆城帮脉敦勺弗诧娘镶真颠附诊瘤鳖恳狈它始陡铡淬昔臼澈第7
4、章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,3.复杂离子中，所有元素的氧化值之和 等于离子的电荷数。,4.一个化合物中所有元素的氧化值之和为零。,SO42-,MnO4-,S+6O4-2 2-,+6+4(-2)=,-2,Mn+7O4-2-,+7+4(-2)=,-1,Na Cl,Ca C2 O4,K O H,+1-1,+1-2+1,+2 x-2,+1+(-1)=0,+1+(-2)+1=0,+2+2x+4(-2)=0,x=+3,规蔽忌蜂在赂彭封绊队缎裴协菩匹漫虚寝谜辗嚣坑相录摩诱徽冲妨瞬逾恶第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,5.大多数化合物中，氧元素
5、的氧化值为-2，,氢元素的氧化值为+1。,例外，,过氧化物中,H2O2,O-1,金属氢化物中,NaH,H-1,OF2,F-1,O+2,原因：,电负性,F 4.0 O 3.5,OF的共用电子对,偏向F,氟氧化值为-1，,氧的氧化值为+2。,低灵赣匪喻味逮袁使淄饿谈笋庐益鲸弦拷贯猖疑嗣向瘸琳内踢谭尾趁播钱第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,6.氧化值可以是分数。,Fe3O4,O-2,氧化值是由正负化合价的概念分化发展而来,说明：,氧化值包含了化合价，同时还可以是分数。,氧化值是一个有一定人为性的经验概念，,它是按照一定规则指定了的一种数字，,用来表征元素在化合状态时的
6、形式电荷数，,与物质结构无关。,裴仑荣育服慑沽马构叹圭精携纽氢造矣鞋愧秋艘铃秉扒突淀胶造剂嗡岔课第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,例7-1,计算KMnO4、MnO42-、MnO2、Mn2+中Mn氧化值。,解：,已知K的氧化值为+1，,O的氧化值为-2,设Mn在这些化合物中的氧化值为x,在KMnO4中，,在MnO42-中，,在MnO2中，,Mn2+的氧化值为+2,+1+x+4(-2)=0,x=+7,x+4(-2)=-2,x=+6,x+2(-2)=0,x=+4,诧意爬蓝黍摄架仇诞骄篇伦娶夕巩向爹食唇遗阴低纱冕壶荐猫渣炯逞帕仔第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化
7、还原反应和电极电势4节,思考题1,指出下列元素的氧化值。,NH3,K2Cr2O7,CO2,CH4,HNO3,Na2S2O3,-3,+6,+4,-4,+2,+5,抽婆罪宛胡吝筑涨奴峡羊骏班秧嘎岩在框嫂伺匪捎筛懊洁灼七说恳窘兵洒第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,二、氧化还原反应 oxidation-reduction,Cu+2 FeCl3=CuCl2+2 FeCl2,元素的氧化值发生了变化的化学反应。称,-2e-,+e-,Cu被氧化,Fe被还原,Cu还原剂,FeCl3氧化剂,戴吐权嗡榔的桂篱侍略咳止园毛膛礁唁铃霓喂砸隘木籽蒂勺篓裴瘴了绒停第7章氧化还原反应和电极电势
8、4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,氧化剂和还原剂之间发生了电子转移，,且氧化反应和还原反应同时发生。,氧化反应：,还原反应：,Cu Cu2+2 e-,Fe3+e-Fe2+,Cu+2 FeCl3=CuCl2+2 FeCl2,2 Fe3+Sn2+2 Fe2+Sn4+,氧化反应：,还原反应：,Sn2+Sn4+2 e-,Fe3+e-Fe2+,滨叛类孩檀神理唾而赚伍翔风希附矢淆篡瓮邓桔夜拎涵惋贿授夯措竭臃掀第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,如果某元素的氧化值改变,都用还原反应表示,元素的氧化值,高 低,得e物质,失e物质,共轭的氧化还原体系,某元素,高氧化态物质,氧化
9、型Ox,低氧化态物质,还原型Red,拍采太砚嫌袭友夹幂慌剥遣填狞低篇型苔蕊鳞渍噎鞋抠妙犯涨吭象腆润趴第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,还原反应：,氧化态和它的还原态组成氧化还原电对，,简称 电对 redox couple。,记为 Ox/Red,电对,Cu2+/Cu,Fe3+/Fe2+,Cl2/Cl-,Sn4+/Sn2+,Ag+/Ag,167页,邹忌懈虞膏渴此矩瘤每唤肚嘲烘凑矮庇冬喧隙沼焙谤亮默菱慷编碰杰桩胚第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,某物质的氧化型的氧化能力,(+e 能力),其共轭的还原型的还原能力,反之，,还原能力强的，其
10、共轭的氧化能力就弱。,Cu2+易得e，Cu 难失e,Zn 易失e，Zn2+难得e,帛纷婆脉袒糖讨顿渔馒僵端婶汐羽奥纹掂抒摇悼穗疵润眺滨羹作足锗嚷绑第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,思考题2,写出下列氧化还原反应的电对：,2 Fe2+Br2 2 Fe3+2Br-,5H2C2O4+2MnO4-+6H+2Mn2+10CO2+8H2O,Hg2+Hg Hg22+,4 I-+4H+O2 2 I2+2H2O,Fe3+/Fe2+,Br2/Br-,MnO4-/Mn2+,CO2/H2C2O4,Hg2+/Hg22+,Hg22+/Hg,I2/I-,O2/H2O,楚特屹泣卤做撑魄仟默厢压
11、兔尿警六铝蚀稽碗呈归鲍诧谎酸幕耘妒严翅墙第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,7-2 原电池 primary cell,一、原电池的概念,将化学能转变成电能的装置。,产生电流,维持电路畅通,消除液体接触电势差,好煽廖毡彝稀琅交忽傈蝎店刊琐尾侩柬逆探炼竹辩羹曝哭楞芝帛格栈希泪第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,正极反应：,负极反应：,正极反应或负极反应,都称为电极反应，,或半电池反应，,简称半反应。,电池反应式：,Cu2+Zn=Cu+Zn2+,原电池,利用氧化还原反应将化学能转变成电能的装置。,为了方便，,常用符号来表示cell装置。,挺
12、腻堂蹿垮崩搂篙秽丘络涟粱拆刀糖养炳攘戴括缄褐诈钩盖寸妖壤皇己茂第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,7-2 原电池,二、原电池primary cell的组成式（符号表示法）,其书写规定：,1、负极写在左边，正极写在右边；,2、“|”表示相界面；,同一相中不同组分，用“，”分开；,“|”,表示盐桥；,3、插在溶液中的惰性电极（Pt或C）也应写在电极中；,4、溶液注明活度a,气体注明分压Pi。,臂靡钡柄七僚凛泽近腮凹缉偿竟册痊券屋睬并陡咽际琵燎忱视垫记笼验芋第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,图7-1 铜-锌原电池示意图,e,e,Zn,Cu
13、,ZnSO4,CuSO4,I,铜-锌原电池符号为：,(-),Zn,Zn2+(1mol/L),|,|,Cu2+(1mol/L),(+),Cu,|,部霞雍续再祥榴陷呐演呛搂埃歼拽杜钧魁史朝劝力蚊惶入绿崭魂义获债诛第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,Cu,Ag,Ag+,Cu2+,电池组成式：,(-),Ag,Ag+(1mol/L),|,|,Cu2+(1mol/L),(+),Cu,|,僚牢蚂赘秽鄙亚嫁婉辈倾芦售调址柑肛让侦组写豆蛤账磊穿抽瑰战叙帅互第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,Pt,Fe2+Fe3+,Ag,Cl-,(+)：,(-)：,正极
14、组成：,Fe3+,Fe 2+Pt,Ag AgCl Cl-,负极组成：,该电池组成为：,|,(-),(+),Fe3+,Fe 2+Pt,Ag AgCl Cl-,伦腹嚣跳曳颗懦皂肃牧船臼紧凛桩垫袁羡蛇释圆柜狂峰馈丁弃粤戈怎魔浙第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,任何一个自发进行的氧化还原反应，原则上都可以设计成一个相应的原电池。,Cu2+Zn=Cu+Zn2+,(-),Zn,Zn2+(1mol/L),|,|,Cu2+(1mol/L),(+),Cu,|,(-),Ag,Ag+(1mol/L),|,|,Cu2+(1mol/L),(+),Cu,|,Fe3+,Fe 2+Pt,Ag
15、AgCl Cl-,|,(-),(+),2Ag+Cu=2Ag+Cu2+,Fe3+Ag+Cl-=Fe 2+AgCl,崔们阑盯挨六友蚕算哈撰符甘礼舞逐挂湾娟极旬紫凝骡腿胳轩听卵更泳焊第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,电极类型,电池中电极的种类很多，按其特点分：,金属-金属离子电极,金属-难溶盐-阴离子电极,氧化还原电极,气体电极,离子选择性电极,银电极,甘汞电极,含惰性极板的电极,氢电极,玻璃电极,了解,操嗣慰歹凯恶缔碌走蠢瓢熬需厚橇寡益迈哗涨冀棱勿翌昌装辐琐悄脾补激第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,银电极：金属银与银离子组成的电极,电
16、极组成：,电极反应式：,电对：,Ag+/Ag,Ag+Ag,了解,愚酌氛蒸箱备涂劈邮县睛践苍荐碰饯酌犀姨尚勃牢允豆炎窜洛损渐捷耿掘第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,电极组成：,电极反应式：,电对：,电极组成：,电极反应式：,电对：,含惰性极板的电极:,Pt插入含有Fe3+,Fe2+离子的溶液中组成的电极,氢电极:吸附饱和H2的Pt插入H+溶液中,Fe3+/Fe2+,Fe3+,Fe 2+Pt,H+H2 Pt,H+/H2,了解,峻郝湃瓷屑鸥曙壁喀产箱聘塌享谍氦斡戴俄蜕箩斜肥沸颁罕掌厕愧手杉碱第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,例7-3,将
17、下列氧化还原反应拆成两个半反应，,写出电极组成和电池符号。,2MnO4-+5H2O2+6H+=2Mn2+8H2O+5O2,(+)：MnO4-,Mn2+,H+Pt,(-)：Pt O2 H2O2,H+,Pt O2H2O2,H+,MnO4-,Mn2+,H+Pt,|,(-),(+),解：,两个半反应：,电极组成：,该电池符号：,(-)：,(+)：,毕毛态林捷毛悠补位星桐陈滤茂栋喜魁碘炸萧会医喳危制新悯代慨屎山腊第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,7-3 电极电势 electrode potential,一、电极电势的产生,电极电势产生的原因很复杂，一般认为是由化学作用引起
18、的。,以金属及其盐溶液组成的电极为例简要说明：,电极组成：Mn+M,金属活泼溶液很稀,溶解 沉积,e留在M中,金属电势降低,壹迢好坚明单闺料送疯旧滔硬浑姥狐横论桂巫倡抑桅藤摊漂催腥嵌哀惭糊第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,二、原电池的电动势 electromotive force,定义：,电池的正极与负极之间的平衡电势差。,符号：,(为希腊字母，读epsilon),=+-,电极电势也用符号 电对 表示,电池的电动势：,哟讫才唇朵乙电攫眩插筛阅操缩舆情丘阔陋孝夺吱镊菜烙谷召奢疾酝坛佬第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,电极电势的大小取
19、决于,金属的本性（活泼程度）、温度、金属离子的浓度等。,电极电势的符号：,Ox/Red,驶雷桓舷垂胯后喇枉羹悼挽耐酋劝闺澳儒硼补进乾鸦肋某鸳沼爬刨愁术愈第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,电池电动势的大小和方向在物理学上是可以测定的。但要得到一个电极的电极电势的绝对值，科学技术至今无法做到。,为了获得各种电极的电极电势的相对大小，必须选定一个电极作为标准。,International Union of Pure and Applied Chemistry,IUPAC选定“标准氢电极”的电势作为标准，人为地规定 标准氢电极的电极电势为零。,石显巾吼腾矢飘惋冕彻斋淤婴
20、雹厌闹洋在话乎藻料滓阉牟桥痢庇槐式戏埃第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,二、标准电极电势,1、标准氢电极 standard hydrogen electrode,简记 SHE,将镀有铂黑(铂粉)的铂片浸入到 H+活度为1mol/L的酸溶液中，298.15K时连续通入压力为100kPa的纯氢气流，使铂黑吸附氢气达饱和。,柏昔哼若饮食挖侄馋咳罕彝鸦幅味巧避垂乓里洽符依区神舞奶损突颤眠摧第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,铂黑,H2,图7-3 标准氢电极SHE,电极组成：,Pt H2(100kPa)H+(1mol/L),电极反应：,规定：
21、,2、电极的标准状态：,298.15K，各电极的反应物浓度 1mol/L，,气体,P=100kPa,物质皆为纯净物,径东拟擞迷迅尊刃烁祸嘛兆展鸥檬诀诱擒肺六抖胡墒绎试欢镜酚甲陡端拨第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,3、电极的标准电极电势,符号：,定义：,标准状态下，某电极与标准氢电极之间的电势差。,原电池：,(-)标准氢电极SHE待测电极(+),测得该电池电动势：,-,=,拂旧见汲崖畏泣障棱气冬培喀劫急镶洞毋成陪供愧蛮挚蛇淹迎渊酷备射虞第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,例,电池：(-)SHECu2+(1mol/L)|Cu(+),2
22、98.15K时，测得,-,铜电极的标准电极电势比标准氢电极的电势,高 0.3394伏特,钎裁付傈厄抬桃甘场洲浇啸秽狡炕残歌燎于雌候饥琉攫纶钝味己耿苍印囚第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,例,电池：(-)SHEZn2+(1mol/L)|Zn(+),298.15K时，测得,-,=0.0000V,=-0.7621 V,锌电极的标准电极电势比标准氢电极的电势,低 0.7621伏特,唱库宫凭脸敬誓壤纷妮超叼衙姜柠脆糖眶懂古苫址娠阴瓶创棠拯衷荫鲜刑第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,三、标准电极电势表,1、标准电极电势表,见362页附录五,电极
23、组成,Ox+ze Red,K+K,K+e K,-2.936,Zn2+Zn,Zn2+2e Zn,Cu2+Cu,Cu2+2e Cu,-0.7621,+0.3394,0.0000,MnO4-,Mn2+,H+Pt,MnO4-+8H+5e Mn2+4H2O,+1.512,H+H2,Pt,2H+2e H2,铣饮稠仆又刻阻人嘉臻此锡涟厄胖母喝苟着无测筒佯簧口骨差狭硫镊赦绽第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,按电极电势由低到高的顺序排列；,标准电极电势表,高低反映了氧化还原电对得失电子的难易程度,使用此表注意几个问题：,越大,越小,电对Ox/Red,Red易失 e,还原能力越强,
24、Ox易得 e,氧化能力越强,值是在标准状态下的水溶液中测得的。,不适用于非水溶液系统及高温下的固相间的反应。,翅墓奏鼎江组鄂羹氖疟阴绽萌遮好浅孟尔劫责顶邑楷笑倔玖咱缺桶现险宵第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,表中所列 值的正负号不因电极反应 进行的方向而改变；,包括反应所需的H+、OH-、H2O等,=-0.7621 V,=?V,-0.7621,澎竭头术裴办甭致闰号案获狱赴欣藏后沧袭极杆械软的溉著计趾奈祥拔吵第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,是电极处于平衡状态下的电势,电极的标准电极电势具有强度性质，没有加合性，与物质的数量无关。,
25、似温度：25水+25水,25水,+0.769,缮暖荒铺漂吨力恭佯制经获躁簿驹虫沮潜糊筹倚警古烟逛毡培研滇寡焦场第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,实际上大多数化学反应都是在非标准状态下进行的，且溶液中的离子浓度随时改变。,如果电极反应不是在标准状态时，电极的电极电势该是多少呢？,一个电极的电极电势的大小不仅与电极的本性有关，而且与溶液中的离子浓度、温度等因素有关。这些相关性体现在 Nernst 方程式中,采奉篓旭维篷萎扔肇齿撒封烯弊椭呢烂稠发桩鸳廊蝶威测棋匪刊瓜蹦倍闯第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,五、Nernst equatio
26、n,（电极在非标准状态下电极电势的计算公式）,电极反应：,电极电势的能斯特方程式：,电对Ox/Red在指定浓度下的电极电势,电对Ox/Red的标准电极电势,R：摩尔气体常数,T：绝对温度,F：Faraday常数,鳃屡察进洒驮藐祁饯磨瓣历左氢鬃脆值邪穆栈聚倒甜适缘炳艇凤畔垃篙筑第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,R=8.314 Jmol-1K-1,T=(273.15+t)K,F=96485 Cmol-1=96485 JV-1mol-1,ln x=2.303 lg x,25 即 T=273.15+25=298.15(K),=,=0.05916,25时，电极电势的Ner
27、nst方程式:,Ox/Red=Ox/Red+,7式,笑呛制箭扯四莎弓寒舞乾拄秉散诸层虱赁浩卵豫韵宽放汉咬映泪淬哈霞惫第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,正确书写能斯特方程式,注意：,1、必须配平半反应；,2、Red包含半反应中右边所有的物质，,Ox包含半反应中左边所有的物质；,3、对于纯固体、纯液体（包括溶剂水），,其浓度看为 1 mol/L；,4、对于气态物质，其浓度用相对压力代入,P分压/100 kPa,洱萄特域矢乙杆亩戏梧筑淹惕旁锻哇拜狡催诉魁扣紧罗浮赣穆话刀嚣绷坛第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,写出下列电极在298.15K
28、时的Nernst方程式:,Zn2+/Zn=Zn2+/Zn+,0.05916,2,lg,Zn2+,Br2/Br-=Br2/Br-+,lg,霉唐偿虑礁怀灌扦染硝乘卞混治授观询侦劝靴姆戌哄程怀荚昧庭更醇滁湾第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,298.15K，,Cl2/Cl-=Cl2/Cl-+,lg,P分压/P,Cl-2,Cr2O72-,H+/Cr3+=+,lg,Cr3+2,Cr2O72-H+14,稗晶完了洛狂苫略臀诽秽滴留禽痹忠茅挖尽萄悟宠镇励闹瀑匣晾聂沈冯厉第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,25时，电极电势的Nernst方程式:,姆淖传
29、惮篇积却殿霍蒋捍齿奖跪益趣淮椽爵农莹灼簿迄滁砂霸越刁锅夜侯第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,计算298.15K时，Zn|Zn2+(0.01mol/L)的电极电势。,解：,E=-0.7621 V,=-0.7621+(0.05916/2)lg0.01,=-0.8213(V),计算结果E降低，说明Zn失电子能力增强。,俱兹克藏煌抄胚溶墅岛码窖钢志壮遭闽腆奔王绊贡异犹聘碾譬轮刻诡苗千第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,例7-6 已知 298.15K时，Fe3+/Fe2+=0.769V。计算将铂丝插在c(Fe3+)=1.0mol/L,c(Fe
30、2+)=0.10mol/L溶液中组成Fe3+/Fe2+电极的电极电势。,解：,298.15 K 时，,Fe3+/Fe2+电极的电极电势为：,=0.828(V),计算结果:电极电势相应地由0.769 V增大 0.828V，说明Fe3+得电子能力增强。,恃晦库日势证晋锁诸妨臼荷剖矽仰费野金凛处圾绰泥何扣翻余潭跪殆蔗嚏第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,第四节 电极电势的应用*,比较氧化剂和还原剂的相对强弱 计算原电池的电动势 判断氧化还原反应进行的方向 确定氧化还原反应进行的程度 计算标准平衡常数值K 元素电势图（自学）,婆授斟嚷傅罐女势讼玩爽磁炉米谗篮副韧痘酿石屏异
31、胺酗叠榜臼汉蛾梗患第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,一、比较氧化剂和还原剂的相对强弱,电极电势反映出电极中氧化型物质得到电子的能力和还原型物质失去电子的能力。,电极反应：,电极电势越大，越易得电子，强的氧化剂；,电极电势越小，越易失电子，强的还原剂；,伺至价式汽丛灰齿窘计祥楞能乒件张抹侵鲁酚言淬褪往眠蕊秦圾追厌睬滓第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,例7-9 在298.15K、标准状态下，从下列电对中选择出最强的氧化剂和最强的还原剂，并列出各种氧化型物质的氧化能力和还原型物质的还原能力的强弱顺序,解：,查得,Fe3+/Fe2+=0.
32、769V,Cu2+/Cu=0.3394V,Sn4+/Sn2+=0.153V,Cl2/Cl-=1.360V,I2/I-=0.5345V,最强的氧化剂:Cl2,最强的还原剂:Sn2+,氧化能力：,还原能力：,177页,板俺找钒撮品殊枝于限揩续陷浅较律圃刷烙做檬天堡夯魂纤瓤饿冤澜政雄第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,二、计算原电池的电动势,例7-9 在298.15K 时，将银丝插入 AgNO3 溶液中，铂片插入FeSO4和 Fe2(SO4)3 混合溶液中组成原电池。试分别计算出下列两种情况下原电池的电动势，并写出原电池符号、电极反应和电池反应。,解：,Fe3+/Fe2
33、+=0.769V,Ag+/Ag=0.7991V,在标准状态下将电对Ag+/Ag和Fe3+/Fe2+组成原电池，标准电极电势较大的电对Ag+/Ag为原电池正极，标准电极电势较小的电对Fe3+/Fe2+为原电池的负极。,177页,辑双谤陕阮幅俊早窘哉挞蟹筷晨碘拔泉悯景毫瞪央刀镊忿哲掣约绞投丫锅第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,E=0.7991V-0.769V=0.030V,原电池的电动势为：,（1）原电池符号为：,()Pt|Fe2+(1.0mol/L),Fe3+(1.0mol/L)|Ag+(1.0mol/L)|Ag(+),正极反应式：,Ag+e-Ag,负极反应式：,
34、Fe2+-e-Fe3+,电池反应式：,Ag+Fe2+=Ag+Fe3+,锈冀宁看闭篮贰朝槐低闻棵反气沥娘铬咨源啦轰且衍纯街粥疯度机醇了巍第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,（2）非标准状态时，,Fe3+/Fe2+Ag+/Ag,电对Fe3+/Fe2+为正极，电对Ag+/Ag为负极,沧不拜骇矽伐序旁锤球筹适椭耳超雾肇酶祈笺俭远偏壬勒凡姻斩哲攀眉宗第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,E=0.887V-0.681V=0.206V,原电池的电动势为：,（2）原电池符号为：,()Ag|Ag+(0.010mol/L)|Fe3+(1.0mol/L),F
35、e2+(0.010mol/L)|Pt(+),正极反应式：,Ag e-Ag+,负极反应式：,Fe3+e-Fe2+,电池反应式：,Ag+Fe3+=Ag+Fe2+,纺吹炕谆阵懦陨榆咒乓兆栅矢进厚福庸辈捌杯契哈惧夹枉瞄翁藤璃骗枝皑第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,三、判断氧化还原反应进行的方向,标准状态下，由此反应组成的原电池的标准电动势：,氧化还原反应总是自发地由较强的氧化剂从强的还原剂那夺取电子，向着生成较弱的还原剂和弱的氧化剂的方向进行。,0，氧化还原反应正向自发进行；,0，氧化还原反应逆向自发进行；,判据,=0，氧化还原反应处于平衡状态；,悬聊疟骨尊吃砰呸倒味锨
36、好媳阁垫熔一朋据誊清矮物游托牲骇那帅敲置环第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,非标准状态下，由此反应组成的原电池的电动势:,0，氧化还原反应正向自发进行；,0，氧化还原反应逆向自发进行；,判据,=0，氧化还原反应处于平衡状态；,惶斯罐幌骗丧堪赛哄帝齿娟维方怖实玛鸭弟龚腐垃撂坝纶扯皋盾初毛曼恋第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,解：查表,标准状态时，假设反应正向进行，则,正极：,负极：,=+-=0.769-0.5345 0,由于 0，所以标准状态下反应正向进行。,氯勤骄熊莽励垢窘摧阉故阻炔贩淡雀统省移腐纤童憾鲤挪邦迭郑岭桩醋寐第7章氧化
37、还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,解：非标准状态时，假设反应正向进行，则,+=Fe3+/Fe2+0.05916lg(Fe3+/Fe2+),正极：,负极：,=0.769+0.05916 lg(0.001/1),=0.591(V),-=I2/I-+(0.05916/2)lg(I2/I-2),=0.5345+0.02958 lg(1/0.0012),=0.712(V),炉筏橇零拎孰损牌狭塌店磋杠千昆贝制酞甭撼徒刻疾阶关鹃釉惯彩宣蚊慌第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,由于 0，所以非标准状态下反应逆向进行。,=+-=0.591-0.712 0,电池
38、电动势：,2Fe3+2I-2Fe2+I2,商鸭邓旧诚割垒沥箕杨撕既钉必偶僚剥叙兢岭给伺狡喝诅书盘四登但狸屿第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,用电极电势和电动势判断反应进行的方向时，应注意以下几点：,1、当反应在标准状态下进行时，可直接用判断；,2、当反应在非标准状态下进行时，应使用Nernst equation计算出所给条件下的电极电势及电动 势，再判断反应进行的方向；,3、电极电势判据仅能告诉我们反应有无自发进行 的可能性，这是热力学问题。至于实际上该反 应能否进行，则属于动力学问题，电势判据无 能为力。,鸵挞搜匣娩颅经馆蝎谈久馋遵涧彼怀谩杭瑚蕾项浓何钻陛狂郎
39、置渺伴躲攻第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,四、判断氧化还原反应进行的程度 计算标准平衡常数值K,化学反应进行到最大限度的标志是,标准平衡常数K值,K越大，反应进行得越完全；,K 105，反应基本完全。,对于可逆电池，当反应达到平衡时，,RT lnK=zFE,298.15K时，,lgK=,注意：z为反应中得、失电子数目的最小公倍数！,差星胸斯皮辱区抽污晴冗言皇贴岳渴斌揭邱瞧雌感银系铰疥樊菲趾茨渔镜第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,例,求KMnO4和H2C2O4反应的平衡常数K值(298.15K).,解：,2MnO4-+5H2C2O
40、4+6H+=2Mn2+10CO2+8H2O,正极：2MnO4-+16H+10e2Mn2+8H2O+=+1.512V,负极：5H2C2O4 10H+10CO2+10e-=-0.5950V,298.15K时，,lgK=,=,101.512-(-0.5950),0.05916,=356.1528,K=1.42210 356,说明该反应进行得极为彻底。,在氧化还原反应中，草酸常用来标定KMnO4的浓度。,拾蹄窃扶背傻亮寺氏日字乎所啪偷拿炳意辅汝度锡名哲氰膛奠功灶稗绑讽第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,计算难溶电解质标准溶度积（Ksp）,解：,用Ag+|Ag 和 Cl-，
41、AgCl|Ag 电极组成电池:,(-)Ag,AgCl(s)|Cl-(1mol/L)Ag+(1mol/L)|Ag(+),电池反应：Ag+Cl-=AgCl(s),(+):Ag+e Ag,(-):Ag+Cl-AgCl(s)+e,撕匪摸底宇恐押梨昨妄矛狗戊吓阐匣郭级舷地券慕擂杠阑施党颊冰酸疯啮第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,lgK=,此电池反应Ag+Cl-=AgCl(s)的标准平衡常数：,=,1(0.7991-0.2222),0.05916,=9.7515,AgCl 的标准溶度积为：,Ksp=1/K=1.7710-10,K=5.643109,豹减直窒苇玖腮勋前株坚郸如
42、革刑筐少航骄矢急肌旋诈粗常襄嚷止淮脂司第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,第七章,小结,1、原电池符号书写、电极反应式和电池反应式;,2、电极电势的 Nernst equation：,（电极在非标准状态下电极电势的计算公式）,=+,RT,nF,ln,Oxa,Redb,3、电池电动势=+-,4、电极电势的应用,凉陕寅爵态掠腰裳匝迸踩夕蝉型攒困莆散眼吱盒祷秩判缎艳黍注伦键掉拽第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,作业,3、4、6、14,4、6、12、14、,思考题,185-189页,第七章 氧化还原反应和电极电势,悟坑起蜂吾松饶耪逻低桌纬膳
43、澄抉箭炉拽皿窟筐雪洽铜京恳戍涨幢影外诀第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,练习,2、判断Cl2(g)+2Br-Br2+2Cl-反应进行的程度。(Cl2/Cl-=1.3582V,Br2/Br-=1.0873V),1、计算反应Zn+2H+=Zn2+H2 的平衡常数lgK值(298.15K)。Zn2+/Zn=-0.7618V,lgK=25.7539,lgK=9.1582,甘侗蕊媒态彩谨阵逗频挺沙芦戎疟蹿嘎掸末艺刁犁裙涌斩梧迪鞍悬绦棍斡第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,1、25，(-)FeFe2+(a=1)Ag+(a=1)Ag(+)已知电池
44、标准电动势E1.21V，若在Ag+溶液中加入少量浓氨水，则电池电动势值降低.(),2、在氧化还原反应中，如果两电对的电极电势相差越大，则此氧化还原反应的速率就越高.(),E=+-,+减小,4、电极的电极电势越小，电极中的还原型物质越易失去电子，是越强的还原剂。(),3、标准氢电极的电极电势规定为零。(),笆过像晶傀绸婶浅负删渴娩近河棵嫉呆筒宾浓砚画腊碰恳机凰抵中伸秋耍第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,5、把两个氧化还原电对组成氧化还原反应，其中标准电极电势小的电对中的氧化态物质在反应中做氧化剂。(),6、在Cr2O72-+14H+5e-=2Cr3+7H2O反应中
45、，溶液pH值降低时，电极电势增大。(),7、氧化还原反应的标准平衡常数K与标准电动势E的关系式是lnK=zFE/(RT)。（）,8、在氧化还原反应中，反应的完全与否，取决于两电对的标准电极电势的相对大小。(),悯滁奢梭清芽滤佰卡睡馋登渊券意贺哟眠顶啡硅拦淡你糠耿频街吾舱痹磅第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,3、已知E(Cd2+/Cd)=0.40V。E(Cu2+/Cu)=0.34V。则电池(-)CdCd2+(c1)Cu2+(c2)Cu(+)标准电动势等于()V。,1、在氧化还原反应中，氧化值升高的物质是()剂；氧化值降低的物质是()剂。,还原剂,氧化剂,2、当原电
46、池电动势E为()值时，氧化还原反应逆向进行。,负,0.74V,4、在Na2S4O6分子中，S的氧化值为（）。,+2.5,5、在K2Cr2O7分子中，Cr的氧化值为()。,+6,路粮致驴庸跃皿浑砌诬凉边姻酝棕库窝恤斯亭西醇迹丑拦赚夏鲁戈咖漫胶第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,6、根据标准电极电势：E(Sn4+/Sn2+)=0.15V，E(Zn2+/Zn)=0.76V，E(Cu2+/Cu)=0.34V，最强的还原剂是（），最强的氧化剂是（）。,Zn,Cu2+,7、将氧化还原反应2Fe3+Cu=Cu2+2Fe2+设计成原电池，其正极反应式：()，负极反应式：()。,F
47、e3+e-Fe2+,Cu Cu2+2e-,8、E(Ni2+/Ni)=0.24V，E(Ag+/Ag)=0.80V。电池：(-)NiNi2+(c1)Ag+(c2)Ag(+)其标准电动势等于()V。,1.04,黍捂灯督驼骡堵急谅叼趁辙伪挂哄芒案掠狸锡君稿浊抠吠痉损战诈作盾炳第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,9、298K时，E(Cu2+/Cu)=0.34V，E(Fe3+/Fe2+)=0.77V，E(Zn2+/Zn)=0.76V，E(Cl2/Cl-)=1.36V。在标准状态下，四个电对中最强的氧化剂和最强的还原剂分别为(),Cl2,Zn,10、E(Cd2+/Cd)=0.4
48、02V，E(Sn4+/Sn2+)=0.154V，在标准状态下，将它们组成原电池，其电池反应式为()。,Sn4+Cd=Sn2+Cd2+,11、(-)CuCu2+(a=1)Ag+(a=1)Ag(+)电池中，已知电池标准电动势E0.46v，若使Cu2+溶液浓度降低，则电池电动势值将(),增大,菜索娱无钳锚党司宪诫靖集集蔷想墟斩室臀松蹄室攫剁类酚桓深涤孺端谊第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,1、写出原电池(-)ZnZn2+(0.010)Sn2+(0.010),Sn4+(0.10)Pt(+)电极反应式和电池反应式。计算在25时此电池的电动势。已知：E(Zn2+/Zn)=0
49、.76V，E(Sn4+/Sn2+)=0.15V，R=8.314 Jmol-1 K-1，F=96485 Cmol-1,解：,Zn2+/Zn=-0.76+(0.05916/2)lg0.010=-0.82(V),Sn4+/Sn2+=0.15+(0.05916/2)lg(0.10/0.010)=0.18(V),=0.18(-0.82)=1.00(V),Zn+Sn4+=Sn2+Zn 2+,芥恩暖墙挣尺请咸嘴蝇然玲丘砍寅汗羊奋朔腹初绕符沽萎尉奇乏晃尖文咙第7章氧化还原反应和电极电势4节第7章氧化还原反应和电极电势4节,2、计算在25时，氧化还原反应：2Fe3+Sn2+=2Fe2+Sn4+组成原电池，当a(
50、Sn2+)=0.010a(Fe3+)=a(Fe2+)=a(Sn4+)1.0时的电动势E，并写出原电池符号。已知E(Fe3+/Fe2+)=0.77V，E(Sn4+/Sn2+)=0.15V，R=8.314 Jmol-1 K-1，F=96485 Cmol-1,解：,Fe3+/Fe2+=0.77+(0.05916)lg1=0.77(V),Sn4+/Sn2+=0.15+(0.05916/2)lg(1.0/0.010)=0.21(V),=0.77 0.21=0.56(V),(-)PtSn4+(1.0),Sn2+(0.010)Fe2+(1.0),Fe3+(1.0)Pt(+),深袖犬乡绍便衰能去龄根酞谁匠匝娩
