无机化学b第六章.ppt

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1、 第第4 4章章 氧化还原反应氧化还原反应 4.1 氧化还原方程式的配平氧化还原方程式的配平 4.2 电极电势电极电势 4.3 氧化还原反应的方向和限度氧化还原反应的方向和限度 4.4 电势图及其应用电势图及其应用2023-3-5氧化数氧化数氧化数氧化数:某元素一个原子的荷电数，这种荷电数是某元素一个原子的荷电数，这种荷电数是 假设把每个键中的电子指定给电负性更大假设把每个键中的电子指定给电负性更大 的原子，从而得到的某原子在化合状态时的原子，从而得到的某原子在化合状态时 的的“形式电荷数形式电荷数”。4.1 氧化还原反应的基本概念2023-3-5(3)H 元素在一般化合物中的氧化数为+1；在

2、在H与活泼与活泼金属的氢化物（如金属的氢化物（如NaH、CaH2等）中为等）中为-1。(4)在简单离子中，元素的氧化数等于该元素离子的电荷数；在复杂离子中，元素的氧化数代数和等于离子的电荷数(5)在中性分子中，所有元素的氧化数代数和等于零。确定氧化数的方法：(1)在单质中，元素的氧化数为零；(2)O元素的氧化数，在氧化物中为-2；在过氧化物中为-1；在超氧化物中为-1/2；在OF2中为+2。氧化数氧化数2023-3-5氧化还原氧化还原反应氧化还原反应：元素的原子或离子在反应前后有氧化数变化的化学反应。氧化：氧化：氧化数升高的过程,其物质为还原剂还原剂。还原：氧化数降低的过程,其物质为氧化剂氧化

3、剂。2KClO3 2KCl+3O2(g)自身氧化还原反应自身氧化还原反应：氧化数的升高和降低发生在同：氧化数的升高和降低发生在同一个化合物中。一个化合物中。Cl2+H2O=HCl+HClO歧化反应歧化反应：氧化数的升高和降低都发生在氧化数的升高和降低都发生在同一化合物同一化合物中的中的同一种元素同一种元素中。中。1.氧化与还原氧化与还原2.氧化还原电对发生氧化（或还原）反应的同一种元素在反应前后发生氧化（或还原）反应的同一种元素在反应前后表现出两种不同的氧化还原状态，氧化数高的物质表现出两种不同的氧化还原状态，氧化数高的物质叫叫氧化型物质氧化型物质(O)，氧化数低的物质叫，氧化数低的物质叫还原

4、型物质还原型物质(R)。二者构成一个。二者构成一个氧化还原电对氧化还原电对，用，用O/R表示。表示。对氧化还原反应对氧化还原反应 Cu2+Zn Zn2+Cu Cu2+/Cu ，Zn2+/Zn 称为氧化还原电对，氧化态和称为氧化还原电对，氧化态和还原态成共轭关系。还原态成共轭关系。氧化还原电对表示方法：用氧化型/还原型（O/R）。2.氧化还原电对氧化型物质得电子能力越强，即氧化能力越强，其氧化型物质得电子能力越强，即氧化能力越强，其共轭还原型物质失电子能力越弱，即还原能力共轭还原型物质失电子能力越弱，即还原能力越弱；越弱；反应一般按较强的氧化剂与较强的还原剂相互作反应一般按较强的氧化剂与较强的还

5、原剂相互作用的方向进行；用的方向进行；2023-3-5对氧化还原反应对氧化还原反应 Cu2+Zn Zn2+Cu Cu2+2e-Cu Zn Zn2+2e-半反应表示方法氧化型氧化型+ne-还原型还原型还原型还原型 氧化型氧化型+ne-还原反应氧化反应4.1.2 配平方法配平方法氧化数法氧化数法原则原则：（：（1）元素原子氧化数升高总数等于）元素原子氧化数升高总数等于氧化数降低总数氧化数降低总数（2）反应前后各元素原子总数相等。）反应前后各元素原子总数相等。电荷守恒电荷守恒质量守恒质量守恒步骤步骤：（：（1）写出方程式（未配平）写出方程式（未配平）（2）找出氧化数发生改变的原子，）找出氧化数发生改

6、变的原子，根据电荷守恒原则找出系数。根据电荷守恒原则找出系数。（3）根据原则物料守恒用观察法）根据原则物料守恒用观察法配平氧化数无变化的物质。配平氧化数无变化的物质。1.配平原则配平原则：电荷守恒电荷守恒：氧化剂得电子数等于氧化剂得电子数等于还原剂失电子数。还原剂失电子数。质量守恒质量守恒：反应前后各元素原子反应前后各元素原子总数相等总数相等。2 离子电子法离子电子法2023-3-52.离子电子法(半反应法)1 用离子式用离子式写出主要反应物和产物写出主要反应物和产物（气体、纯液（气体、纯液 体、体、固体和弱电解质则写分子式）；固体和弱电解质则写分子式）；将反应将反应拆为为两个半反应式拆为为两

7、个半反应式；配平两个半反应，使二边原子数与电荷数相等；配平两个半反应，使二边原子数与电荷数相等；4 将两个半反应式乘以适当系数，然后合并整理，将两个半反应式乘以适当系数，然后合并整理，即得配平的离子方程式；有时根据需要可将其改即得配平的离子方程式；有时根据需要可将其改为分子方程式。为分子方程式。配平步骤配平步骤2.配平步骤：配平步骤：酸性介质中的反应酸性介质中的反应写出离子方程式。写出离子方程式。MnO4-+SO32-+H+Mn2+SO42-+H2O拆分两个半反应拆分两个半反应MnO4-Mn2+SO32-SO42-配平半反应配平半反应。原子配平原子配平 氧化数变化的原子氧化数变化的原子MnO4

8、-Mn2+SO32-SO42-介质，酸性介质多氧的一边加介质，酸性介质多氧的一边加H+，少氧的，少氧的一边加一边加H2OMnO4-+8H+Mn2+4H2OSO32-+H2O SO42-+2H+电荷配平电荷配平MnO4-+8H+5e-Mn2+4H2OSO32-+H2O-2e-SO42-+2H+合并半反应合并半反应2MnO4-+5SO32-+6H+2Mn2+5SO42-+3H2O注意：消去重复项v碱性介质的反应v1.ClO-+CrO2-Cl-+CrO42-v2.ClO-Cl-v CrO2-CrO42-v3.碱性介质中少O的一边加OH-，多氧的一边加H2Ov ClO-+H2O Cl-+2OH-v C

9、rO2-+4OH-CrO42-+2H2Ov4.配平电荷vClO-+H2O+2e-Cl-+2OH-v CrO2-+4OH-3e-CrO42-+2H2Ov5.3ClO-+2CrO2-+2OH-Cl-+CrO42-+H2O 介质介质介质介质反应物或生成物反应物或生成物多氧原子多氧原子酸性酸性n个个O+2n个个H，另一边，另一边+n个个H2O中性中性碱性碱性多多n个个O+n个个H2O，另一边，另一边+2n个个OH-v氧化数法：v优点：适用于水溶液和非水溶液v缺点：需要知道各元素氧化数v离子电子法：v优点：无需知道元素的氧化数，简便v缺点：只适用于溶液中进行的反应，对于给定的反应，需指明反应介质。对于气

10、相或固相反应式的配平无能为力 4.2 电极电势电极电势 4.2.1 原电池原电池ZnCuSO4（aq)现象：1）Zn片溶解2）蓝色CuSO4溶液变浅3 Zn片上紫红色的Cu不断沉积反应：Zn(s)+Cu2+(aq)Zn2+Cu(s)反应特点：1）Zn(s)和CuSO4(aq)直接接触2）在氧化还原反应中电子从Zn(s)直接转移给Cu2+(aq)3)反应中电子的流动无次序，有热量放出，即化学能变为热能2023-3-5盐桥：一种含有饱和盐桥：一种含有饱和KCl的琼脂凝胶的琼脂凝胶左池：锌片插在1molL-1的ZnSO4溶液中右池：铜片插在1molL-1的CuSO4溶液中两池之间倒置U形管叫做盐桥接

11、通电路后的现象：检流计指针发生偏转，表明电子从锌片流向铜片。左侧为负极，右侧为正极Cu棒上有金属Cu沉积上去，而Zn棒则溶解取出盐桥，检流计指针归零，说明起到构成通路的作用v反应：v负极(Zn):Zn-2e-Zn2+氧化反应v正极(Cu):Cu2+2e-Cu 还原反应v电池反应:Zn+Cu2+Zn2+Cuv反应特点：v氧化还原的两个半反应分别在两个烧杯中进行，没有直接接触；v氧化还原反应电子不是直接转移，而是通过外电路；v反应中电子有规则的定向流动，化学能转化为电能；vaq中的电流是靠离子迁移完成的v所以，原电池是由两个半电池及盐桥组成半电池每个半电池含有同一元素不同氧化数的两种物质；高氧化数

12、的称为氧化性物质，如锌半电池的Zn2+，铜半电池的Cu2+；低氧化数的称为还原型物质，如锌半电池的Zn，铜半电池的Cu固体导体有时狭义叫做电极，有些参加半电池反应（如Zn、Cu)，有些起导电作用，叫做惰性电极，如Pt、C(石墨）等2023-3-5常见电极种类常见电极种类 金属金属-金属离子电极金属离子电极:如锌电极如锌电极 电极反应电极反应 气体气体-离子电极：如氢电极离子电极：如氢电极 电极反应电极反应 金属难溶盐电极：甘汞电极金属难溶盐电极：甘汞电极 电极反应电极反应 氧化还原电极：如氧化还原电极：如FeFe3+3+FeFe2+2+电极电极 电极反应电极反应 Hg2Cl2+2e-2Hg+2

13、Cl-Zn2+2e-Zn2H+2e-H2Fe 3+e-Fe 2+v盐桥v1）作用：保持电荷平衡，使反应继续进行，联结两个半池。v2）原理：v随着反应的进行v左池，Zn2+过剩，显正电性，阻碍反应ZnZn2+2e-的继续进行；v右池，SO42-过剩，显负电性，阻碍反应Cu2+2e-Cu的继续进行v左池显正电，右池显负电，外电路电子从左向右移动受阻，所以电池反应受阻vK+和Cl-定向移动，中和过剩电荷，维持电池方法 v2.原电池表示方法)(Cu )L(1.0molCu )L(1.0mol Zn Zn)(12122023-3-5书写原电池符号的规则：书写原电池符号的规则：(1)负极写在左边，正极写在

14、右边，标负极写在左边，正极写在右边，标(-)、(+)号。号。(2)用单垂线用单垂线“|”表示不同物相的界面。若在同一电极中表示不同物相的界面。若在同一电极中物相相同的不同物质，则用物相相同的不同物质，则用“，”号分开。号分开。(3)用双垂线用双垂线“”表示盐桥。表示盐桥。(4)标明组成电极各种物质的聚集状态，如是溶液应注标明组成电极各种物质的聚集状态，如是溶液应注明浓度（严格讲是活度），气体应注明分压。明浓度（严格讲是活度），气体应注明分压。如果电极中没有电极导体，必须外加一惰性电极导如果电极中没有电极导体，必须外加一惰性电极导体，惰性电极导体通常是不活泼的金属（如铂）或体，惰性电极导体通常是

15、不活泼的金属（如铂）或石墨。石墨。纯固体，液体或气体写在惰性电极一边，用纯固体，液体或气体写在惰性电极一边，用“，”分开分开例如例如,CuZn原电池用电池符号可表示为：原电池用电池符号可表示为：（）（）Zn|Zn2+(c1)Cu2+(c2)|Cu（+）(-)Pt,H2(100kPa)|H+(1molL-)Fe3+(1molL-),Fe2+(1molL-)|Pt(+)113212L2.0mol2ClL0.1mol2Fe 101325PaClL1.0mol2Fe 例：将下列反应设计成原电池并以原电池符号表示。)(Pt，101325PaCl L2.0molCl L0.1molFe,L1.0molFe

16、 Pt )(211312解：)(aq2Cl 2e)g(Cl 极 正2)(aqFe e)(aqFe 极 负 322023-3-5例 将氧化还原反应：+42MnO(aq)+10Cl(aq)+16H(aq)=2+222Mn(aq)+5Cl(g)+8H O(l)设计成原电池，写出该原电池的符号。|()Pt,Cl2(P)Cl-(c1)MnO4-(c2),Mn2+(c3),H+(c4)Pt(+)两个概念v1.电对符号：氧化型/还原型vZn2+/Zn,H+/H2,O2/OH-,AgCl/Agv2.电极符号：PtFe3+(c1),Fe2+(c2)v Pt,O2(P)OH-(C)电极电势的产生电极电势的产生M(

17、s)Mn+ne-ZnZnSO4(aq)CuCuSO4(aq)金属的金属的电极电势电极电势就是金属和其盐溶液之间因形成就是金属和其盐溶液之间因形成双电层所产生的电势差。双电层所产生的电势差。2023-3-54.2.3 标准电极电势标准电极电势1.标准电极电势：标准电极电势：电极在标准状态下的电极电势电极在标准状态下的电极电势.即电极中：溶液中物质的浓度均为溶液中物质的浓度均为1mol1molL L-1-1 气体分压均为气体分压均为100KPa100KPa 液体和固体为纯的液体和固体为纯的 (Zn2+/Zn)(Cu2+/Cu)EE电对电对的标准电极电势：E 符号)(2.标准氢电极/HH 电对：2电

18、极反应：V00.0/HH2=E gH 2eaq)(H22标准氢电极装置图100KPaH2电极符号：电极符号：Pt，H2(100 kPa)H+(1 molL-1)2023-3-5标准电极电势的测定标准电极电势的测定 原电池的标准电动势：=EEEMF 待测电极处于标准态；待测电极与标准氢电极组成组成原电池(1).标准电极电势的测定(-)Zn Zn2+(1.0molL-1)H+(1.0molL-1)H2(101325Pa),Pt(+)连接电流计测正、负极连接电流计测正、负极。连接电位差计或数字电压表测标准电动势连接电位差计或数字电压表测标准电动势。得0.7628V。(H+/H2)-(Zn2+/Zn)

19、0.76280.0000-(Zn2+/Zn)(Zn2+/Zn)-0.7628VMFEEEEE)(Cu )L(1.0molCu 12 )L(1.0molH )(H ,Pt )(12pV340.0)/HH()/CuCu(22MF=EEEV340.0)/CuCu(2=则 Ev已知电极Fe3+eFe2+，0.77V；O2+4H+4e2H2O，1.23V，组成原电池后，标准电动势是 0.46V ，电池反应是 ，电池符号是 。EEO2+4H+4Fe2+4Fe3+2H2O(-)Pt|Fe2+(c1)，Fe3+(c2)H+(c5)|O2(P1)，Pt(+)甘汞电极KClHgHg2Cl2Pt)L2.8mol(C

20、l (s)ClHg (l)Hg，Pt122表示方法：)KCl(L2.8mol)Cl(1饱和溶液饱和甘汞电极：=c1=Lmol0.1)Cl(标准甘汞电极：cE(Hg2Cl2/Hg)=0.2415V)aq(Cl 22Hg(l)2e(s)ClHg :电极反应22：V268.0/Hg)Cl(Hg22=E标准电极电势表以H为界，金属活动性H以下为负，以上为正4.标准电极电势表 E 无加和性 一些电对的 E 与介质的酸碱性有关酸性介质：；碱性介质：EAEB V36.1 (aq)Cl e(g)Cl21 2=E V36.1 (aq)2Cl 2e)g(Cl2=E当电极反应的化学计量数改变的时候，电对的标准电极电

21、势:A（A）不变 （B）变大 （C）变小 （D）无法说明2023-3-5（1 1）在电极反应中，）在电极反应中，H H+无论在反应物或产物中出现，无论在反应物或产物中出现，皆查酸表皆查酸表；（2）在电极反应中，）在电极反应中，OH-无论在反应或产物中出现，无论在反应或产物中出现，皆查碱表；皆查碱表；（3）在电极反应中，没有）在电极反应中，没有H+和和OH-出现时，可以从存出现时，可以从存在的状态来分析。在的状态来分析。例如：例如：Fe3+e-=Fe2+查酸表；查酸表；S+2e-=S2-查碱表；查碱表；数据在298.15K下获得,是热力学数据，与反应速率无关。4.2.4 影响电极电势的因素影响电

22、极电势的因素 1.Nernst方程式 e Z还原型氧化型电极反应：ln=ZFRTEE还原型氧化型氧化型/还原型：表示电极反应中物种相对浓度或相对分压幂的乘积E：电对在某一浓度时的电极电式E：电对在标准态下的电极电势T：热力学温度F：法拉第常数,96485JV-1mol-1，其为1mol电子带的电量Z：电极反应中转移的电子数R：摩尔气体常数 1.Nernst方程式 e Z还原型氧化型电极反应：lg3032=ZFRT.EE还原型氧化型,298.15K=T时还原型氧化型lg0.0592)K298()K298(=ZEE能斯特方程是电化学的重要公式之一。使用时注意：能斯特方程是电化学的重要公式之一。使用

23、时注意：(1)固体、纯液体不出现在浓度项中。固体、纯液体不出现在浓度项中。(2)气体以相对压力代入浓度项。气体以相对压力代入浓度项。(3)对于除氧化型、还原型物质外，还有其他参与电极对于除氧化型、还原型物质外，还有其他参与电极反应的物质，如反应的物质，如H+、OH等，它们的相对浓度也要等，它们的相对浓度也要代入浓度项中。代入浓度项中。2023-3-5举例来说明上式的表示法：举例来说明上式的表示法：（c）已知 2H+2e H2 E=0.00V E(H+/H2)=lg2V0592.0)H(H22p（a）已知 Br2(1)+2e 2Br E=1.066 V E(Br2/Br-)=1.066 V+lg

24、2V0592.0（d）已知 O2+4H+4e 2H2O（l）E=1.229 V E(O2/H2O)=1.229 V+42(O)H 0.0592Vlg41p（b）已知 I2(s)+2e 2I(aq)E=0.5355 V E(I2/I-)=0.5355 V+lg2V0592.02I 12Br1v写出电对MnO4-/Mn2+的能斯特方程式（酸性介质）：。当溶液的酸度增大时，其电极电势相应 ,在标准状态下，电对MnO4-/Mn2+与标准氢电极组成原电池。该电池的符号为：。=/MnMnO24E4)Mn()H()MnO(lg5V0592.0)/MnMnO(2824cccE变大(-)Pt,H2(100kPa

25、)H+(1 molL-1)MnO4-(1 molL-1)，Mn2+(1 molL-1)，H+(1 molL-1)Pt(+)()(cc，还原型氧化型)(c，还原型)(c，氧化型2.影响电极电势的因素 e 还原型氧化型电极反应：Zlg3032还原型氧化型ZFRT.EE=或E则：氧化型或还原型的浓度或分压2023-3-5已知已知 Fe3+e Fe2+，E 0.771V，求，求C(Fe3+)1molL-1，C(Fe2+)0.0001molL-1时的电极电势。时的电极电势。解解E 0.771 lg0.0592 1 0.00011.008(V)结论结论氧化型氧化型或或还原型还原型时，则时，则 E；)/Cl

26、ClO(3AE?)/ClClO(时 L10.0mol)H(31=Ec，L1.0mol)Cl()ClO(13=cc，求：当 介质的酸碱性V45.1)/ClClO(3A=E已知例：3)Cl()H()ClO(lg60.0592)/ClClO(63A=cccE)l(O3H)aq(Cl 6e)aq(6H)aq(ClO 解：23 V51.10.10lg60592.06=1.452023-3-5在电极反应中，当有在电极反应中，当有H+或或OH-参加反应时，则电极电势随参加反应时，则电极电势随酸度的改变而改变。酸度的改变而改变。KMnO4在酸性介质中的电极反应为：在酸性介质中的电极反应为：MnO4+8H+5e

27、 Mn2+4H2O E(MnO4/Mn2+)=1.507V，若，若c(MnO4)=c(Mn2+)=1 molL1，试计算，试计算c(H+)分分别为别为10 molL1和和1.0103 molL1时的电极电势。时的电极电势。E=E+=1.507 V+lgV0592.0zMnHMnO284V602.110lg5V0592.08=E E=E+=1.507 V+lgV0592.0zMnHMnO284V223.1)10lg(5V0592.083=（2）当）当c（H+）=1010-3 molL1时的电极电势：时的电极电势：解：（解：（1）当）当c（H+）=10 molL1时的电极电势：时的电极电势：202

28、3-3-5结论结论若若H+，则，则E，即，即MnO4-氧化能力增强；氧化能力增强；若若H+，则，则E，即，即Mn2+还原能力增强；还原能力增强；MnO4-(紫色紫色)酸性酸性Mn2+(浅肉色浅肉色)中性中性MnO2(褐色沉淀褐色沉淀)碱性碱性MnO42-(绿色绿色)下列氧化剂中，增大溶液c(H+)氧化能力增强的物质是：A A.MnO4-B.Cl2 C.Cu2+D.Fe3+，Ag1L1.0mol)Cl(=cAg沉淀的生成对电极电势的影响)108.1)AgCl(?Ag)/(AgCl?Ag)/(Ag Lmol0.1)Cl(s AgClNaCl AgAgV799.0Ag)/(Ag 10sp1=KEEc

29、E并求时，当会产生加入电池中组成的半和，若在已知例：0.222V=108.1lgV0592.00.799V10=)Ag/Ag(E)aq(Cl)aq(Ag(s)AgCl解：Ag(s)e)aq(Ag(AgCl)Cl()Ag(sp=Kcc(AgCl)Ag(,Lmol0.1)Cl(sp1=时若Kcc)Ag(lgV0592.0)Ag/Ag(=cEAgCl)(lgV0592.0)Ag/Ag(sp=KEV222.0=)/AgAg(=E)aq(ClAg(s)eAgCl(s)1=AgCl)()Ag(,Lmol0.1)Cl(sp时当Kcc)/AgAgCl(EAgCl)(lgV0592.0)/AgAg(sp=KEA

30、gI AgBr AgCl减小 spK(AgI/Ag)(AgBr/Ag)(AgCl/Ag)EEE NaOH，达到平衡时保持的半电池中加入?)FeFe(,Lmol0.1)OH(231=求此时Ec，108.2)(OH)Fe(393sp=K V769.0)FeFe(23=，已知例：EFeFe 1086.4)(OH)Fe(23172sp=组成和，在K?)(OH)Fe/Fe(OH)(23=E解：,时 L1.0mol)OH(1当c=)aq(3OH)aq(Fe (s)(OH)Fe33)aq(2OH)aq(Fe (s)(OH)Fe22)(OH)(Fe)(Fe 3sp3Kc=)(OH)(Fe)(Fe 2sp2Kc

31、=V55.0 =391086.4108.2lgV0592.0V769.017=)Fe/Fe(23E)aq(Fe e)aq(Fe23)(Fe)(Fe lgV0592.0)Fe/Fe(2323=ccE)Fe(OH)()Fe(OH)(lgV0592.0)Fe/Fe(2sp3sp23=KKE0.55V=.0 55V=)/FeFe(23=E,Lmol0.1)OH(1=时当c)(OH)/Fe(OH)(Fe 23即E)(OH)(Fe)(OH)(FelgV0592.0 )/FeFe(2sp3sp23=KKE)(OH)/Fe(OH)(Fe 23E)aq(OH)s(OH)Fe e)s(OH)Fe23小结：氧化型形

32、成沉淀，E;还原型形成沉淀，E。)Ag/Ag(/Ag)S(Ag2 EE 氧化型和还原型都形成沉淀，看二者 的相对大小。若 (氧化型)(还原型)，则 E；反之，则 E。KspKspKsp配合物的生成对E的影响v氧化型形成配合物氧化型形成配合物，E;v还原型形成配合物还原型形成配合物，E。例：已知例：已知Cu2+2e-Cu,E=0.340V。当加入足够。当加入足够的氨水时，的氨水时，E将如何变化？将如何变化？解：加入氨水，解：加入氨水，Cu2+4NH3Cu(NH3)42+，Cu2+浓度浓度减小减小E=E +0.0592/2logc(Cu2+)所以，所以，E将减小。将减小。例 在2H+2e H2,中

33、加入NaOAc，即生成HOAc，当 c(HOAc)=c(OAc-)=1.0 molL-1，0)/(2=HHE，PaPH5)(100.12=?)/(2=HHE HOAc H+OAc-cOAcccHOAccHOAcKHc/)(/)()()(=155108.10.10.1108.1=Lmol弱电解质的生成对E的影响解：2H+2e H2/)(/)(lg20592.022)/()/(22PHPcHcEEHHHH=VHOAcK28.0)108.1lg(20592.00)(lg20592.00252=因)/()/(22HHHHEE Br2 Fe3+还原能力：Fe2+Br-Mn2+已知已知E (Cl2/Cl-

34、)=1.4V，E (Fe3+/Fe2+)=0.77V,E (Cu2+/Cu)=0.34V，则其中最强的氧化剂和最强的还，则其中最强的氧化剂和最强的还原剂是：原剂是：A.Cl2和和Fe2+B.Fe3+和和Cu C.Cl2和和Cu D.Cl-和和Cu2+(C)2.判断原电池的正负极判断原电池的正负极,计算原电池的电动势计算原电池的电动势EMF组成原电池的两个半电池中,电极电势代数值较大的电极为正极,较小的电极为负极。电动势：电动势：EMF=E(+)-E(-)(+)(-)电动势EMF=E+-E-=0.799V-0.490V=0.309VAg2C2O4+2e-2Ag+C2O42-，E=0.490VAg

35、+e-Ag，E=0.799V Zn|Zn2+(0.001molL-1)|Zn2+(1.0molL-1)|Zn 称浓差电池称浓差电池 (-)(+)E(-)=E +0.0592/2lgc1(Zn2+)=E +0.0592/2lg(0.001)E(+)=E +0.0592/2lgc2(Zn2+)=E +0.0592/2lg(1.0)所以，EMF=E(+)-E(-)=0.0884V2023-3-5例如：在含有例如：在含有Br、I的混合溶液中，在标准状态的混合溶液中，在标准状态下，欲使下，欲使I氧化成氧化成I2，而又不使，而又不使Br氧化，氧化，问选择问选择Fe2(SO4)3 和和KMnO4中的哪一种氧

36、化中的哪一种氧化剂能满足要求。剂能满足要求。通过查表知，通过查表知，E(Br2/Br)=1.066 V，E(I2/I)=0.5355V，E(Fe3+/Fe2+)=0.771 V，E(MnO4-/Mn2+)=1.507 V。3.3.选择合适的氧化剂与还原剂选择合适的氧化剂与还原剂 所以，选择Fe2(SO4)34.4.计算弱电解质的解离常数计算弱电解质的解离常数 HOAc H+OAc-cOAcccHOAccHOAcKHc/)(/)()()(=例:已知E(HOAc/H2)=-0.28V，计算醋酸的K(HOAc)。计算得K =1.810-5)(HOAc解：电极反应：2HOAc+2e-H2+OAc-E(

37、HOAc/H2)=/)(/)(lg20592.022PHPcHcE (H+/H2)在标准态下，c(HOAc)=c(OAc-)=1molL-1，P(H2)=100KPalg20592.0E (HOAC/H2)=E(H+/H2)+(K(HOAc)2=-0.28V5.计算难溶电解质的计算难溶电解质的Ksp已知 E (PbSO4/Pb)=-0.356V，E (Pb2+/Pb)=-0.126V，求Ksp(PbSO4)。解：E (PbSO4/Pb)=E (Pb2+/Pb)+0.0592/2lgc(Pb2+)/c=E (Pb2+/Pb)+/)()(lg20592.0244CSOPbSOKSp标准态下，c(S

38、O42-)=1.0molL-1则，lgKsp(PbSO4)=-7.77Ksp(PbSO4)=1.710-8=E (Pb2+/Pb)+0.0592/2lgKsp(PbSO4)E (PbSO4/Pb)简化为：v4.34.3、氧化还原反应的方向和限度、氧化还原反应的方向和限度氧化还原反应的方向氧化还原反应的方向rGm=-nFEMFz：为电池反应的电子转移数：为电池反应的电子转移数,氧化剂与还原剂转移电子数氧化剂与还原剂转移电子数的最小公倍数。的最小公倍数。rGm=-zFEMFEMF：电动势，：电动势，EMF=E+-E-F：法拉第常数，：法拉第常数，F=96485JV-1mol-1,即即1mol电子所

39、带的电量。电子所带的电量。反应在任意状态下：反应在任意状态下：rG m=-zFEMF 在标准状态下，则有在标准状态下，则有：氧化还原反应：氧化还原反应：因因EMF=E(+)E(-)即即 较强氧化剂较强氧化剂+较强还原剂较强还原剂较弱氧化剂较弱氧化剂+较弱还原剂较弱还原剂判断反应的方向的依据是判断反应的方向的依据是mrGrGm=-zFEMF若若 EMF(EMF)0，反应自发进行，化学反应，反应自发进行，化学反应可正向进行；可正向进行；若若 EMF(EMF)=0，反应达到平衡。，反应达到平衡。若若 EMF(EMF)0，反应非自发，化学反应，反应非自发，化学反应逆向进行逆向进行。2023-3-5 例

40、例：宇宙飞船上使用的氢宇宙飞船上使用的氢-氧燃料电池，其电池反应为氧燃料电池，其电池反应为：，计算，计算 298.15 K 时反应时反应的标准摩尔自由能变和电池的标准电动势。的标准摩尔自由能变和电池的标准电动势。2222H(g)+O(g)=2H O(l)rmfm2fm2fm22(H O,1)2(H,g)(O,g)GGGG=112(237.13kJ mol)474.26kJ mol=解：298.15 K 时，反应的标准摩尔吉布斯函变为：时，反应的标准摩尔吉布斯函变为：298.15 K 时原电池的标准电动势为：时原电池的标准电动势为：rm(298.15K)GEzF=例 判断Sn4+2Fe2+2Fe

41、3+Sn2+的方向？则 Fe3+为较强氧化剂，Sn2+为较强还原剂，所以，标准态下该反应逆向进行。解：查表E(Fe3+/Fe2+)=+0.771V;E(Sn4+/Sn2+)=+0.154V进行？时的标准态下能否向右25 (1)在 HCl(12molL-1)制取Cl2(g)?浓能用 实验室中为)2(什么)1(试判断反应：例0 0.131V1.360V1.2293V=)/ClCl()/MnMnO(222MF=EEE/)Cl(/)Cl(lg2V 0592.0)/ClCl()/ClCl(2222=ccppEEV30.1 121lg2V 0592.0 1.36V 2=所以，反应正向进行，即在此浓度下能制

42、取Cl2。2023-3-5注意注意 若若E EMFMF0.2V0.2V，任何状态下，任何状态下,都可直接用都可直接用E EMFMF判断反应判断反应 方向；方向；若若E EMFMF0.2V=0.1607V0.5180V=Cu 0.5180V Cu 0.1607V Cu20.3394VV/E发生歧化反应；左右 E E发生歧化逆反应。左右 E EE右v所以 Fe3+Fe Fe2+v主要产物为Fe2+。v(2)氧化反应：4Fe2+O2+H+4Fe3+H2Ov电极反应：v(-)Fe3+e-Fe2+;E(Fe3+/Fe2+)=+0.771Vv(+)O2+4H+4e-2H2O;E(O2/H2O)=+1.299VvEMF=E(+)-E(-)=1.299-0.771=0.528V0v所以，反应正相进行，空气中Fe2+被氧化为Fe3+。v(3)因为E左E右v所以，可以发生Fe3+FeFe2+的反应v加入少量金属铁能避免Fe2+被空气氧化v作业：120/3,5,8,915,16,18