無機(jī)及分析化學(xué)1：第九章 氧化－還原平衡

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1、無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第1張共張共79張張第九章 氧化還原平衡 Oxidation-reduction Equilibrium無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第2張共張共79張張主要內(nèi)容主要內(nèi)容1.1.氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng) 2.2.原電池和電極電勢原電池和電極電勢-電化學(xué)本質(zhì)電化學(xué)本質(zhì) 3.3.影響電極電勢的因素影響電極電勢的因素4.4.電極電勢的應(yīng)用電極電勢的應(yīng)用5.5.元素的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢圖元素的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢圖無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧

2、化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第3張共張共79張張9 91 1 氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng) 9 92 2 原電池和電極電勢原電池和電極電勢原電池和電極電勢原電池和電極電勢 9 93 3 影響電極電勢的因素影響電極電勢的因素影響電極電勢的因素影響電極電勢的因素 9 93 3 電極電勢的應(yīng)用電極電勢的應(yīng)用電極電勢的應(yīng)用電極電勢的應(yīng)用 9 93 3 元素的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢圖元素的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢圖元素的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢圖元素的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢圖第九章 氧化還原平衡無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第4

3、張共張共79張張 aA+bB dD+eE rGm(T)=-RT lnK K =知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)：化學(xué)平衡化學(xué)平衡呂查德里平呂查德里平衡移動(dòng)原理衡移動(dòng)原理酸堿電離平衡酸堿電離平衡 沉淀沉淀-溶解平衡溶解平衡氧化氧化-還原平衡還原平衡 配位離解平衡配位離解平衡無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第5張共張共79張張9 9-1-1 氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)一、氧化數(shù) 1.1.概念概念：是指某元素的一個(gè)原子的荷是指某元素的一個(gè)原子的荷電數(shù)，該荷電數(shù)是假定把每一化學(xué)鍵中的電數(shù)，該荷電數(shù)是假定把每一化學(xué)鍵中的電子指定給電負(fù)性更大的原子而求得的。電子指

4、定給電負(fù)性更大的原子而求得的。例如例如 ：H H O H +1 O H +1 O -2 O -2 H H H +1 O -1 H +1 O -1H H O O O O H H無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第6張共張共79張張 單質(zhì)氧化數(shù)單質(zhì)氧化數(shù)單質(zhì)氧化數(shù)單質(zhì)氧化數(shù)0 0 多原子分子，多原子分子，多原子分子，多原子分子，氧化數(shù)氧化數(shù)氧化數(shù)氧化數(shù)0 0 離子氧化數(shù)電荷數(shù)離子氧化數(shù)電荷數(shù)離子氧化數(shù)電荷數(shù)離子氧化數(shù)電荷數(shù) NaNa H H氧化數(shù)氧化數(shù)氧化數(shù)氧化數(shù)=+1=+1，特例，特例，特例，特例 NaHNaH中中中中 1 1 OO

5、氧化數(shù)氧化數(shù)氧化數(shù)氧化數(shù)=2=2，特例，特例，特例，特例H H2 2OO2 2:11；OFOF2 2:+2+2 F F氧化數(shù)氧化數(shù)氧化數(shù)氧化數(shù)=1=12.2.2.2.氧化數(shù)的確定規(guī)則氧化數(shù)的確定規(guī)則氧化數(shù)的確定規(guī)則氧化數(shù)的確定規(guī)則無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第7張共張共79張張F(tuán)eFe3 3OO4 4 Fe:Fe:x x O:-2 3 O:-2 3x x+4+4 (-2)=0(-2)=0 x x=+8/3=+8/3MnOMnO4 4-Mn:Mn:x x O:-2 O:-2 x x+4+4 (-2)=-1(-2)=-1 x x

6、=+7=+7無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第8張共張共79張張 確定下列物質(zhì)中指定元素的氧化數(shù)確定下列物質(zhì)中指定元素的氧化數(shù) NaNa2 2S S2 2OO3 3 H H2 2C C2 2OO4 4 CrCr2 2OO7 72-2-S S4 4OO6 62-2-CHCH3 3C CHHC CHH2 2CHCH3 3ClClCHCH3 3C CHH=C CHCHHCH3 3+HClHCl-1 -1-1 -10 -20 -2無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第9張共張

7、共79張張二、氧化還原反應(yīng)的基本概念二、氧化還原反應(yīng)的基本概念-半反應(yīng)半反應(yīng)半反應(yīng)半反應(yīng)-半反應(yīng)半反應(yīng)半反應(yīng)半反應(yīng)氧化還原電對(duì)氧化還原電對(duì)：氧化態(tài)氧化態(tài)/還原態(tài)還原態(tài) Zn2+/Zn氧化還原電對(duì)氧化還原電對(duì)：Cu2+/Cu氧化氧化氧化氧化反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng) ：ZnZn0 0 Zn Zn2+2+2e +2e 還原還原還原還原反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng) ：CuCu2 2 +2e Cu2e Cu0 0 氧化氧化氧化氧化還原還原還原還原反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng):氧化數(shù)有改變的反應(yīng)氧化數(shù)有改變的反應(yīng)氧化數(shù)有改變的反應(yīng)氧化數(shù)有改變的反應(yīng) Z Zn n+C+Cu u2+2+Z Zn n2+2+C+Cu u ZnZn：還原劑還原

8、劑還原劑還原劑 失去電子，氧化數(shù)失去電子，氧化數(shù)失去電子，氧化數(shù)失去電子，氧化數(shù) CuCu2 2：氧化劑氧化劑氧化劑氧化劑 得到電子，氧化數(shù)得到電子，氧化數(shù)得到電子，氧化數(shù)得到電子，氧化數(shù) 無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第10張共張共79張張歧化反應(yīng)歧化反應(yīng)歧化反應(yīng)歧化反應(yīng):4 4KClOKClO3 3 3KClO 3KClO4 4+KCl+KCl自氧化還原反應(yīng)自氧化還原反應(yīng)自氧化還原反應(yīng)自氧化還原反應(yīng):2 2KClOKClO3 3 2KCl2KCl3O3O2 2+5 +5 +5 -2-2-2 -1 -1 -1 0 0 0+5

9、 +7 +5 +7 +5 +7 -1-1-1 Cr2O72-/Cr3+CrCr2 2OO7 72-2-+14H+14H+6e+6e 2Cr 2Cr3+3+7H+7H2 2OOMnO4-/Mn2+MnOMnO4 4-+8H+8H+5e+5e Mn Mn2+2+4H+4H2 2OO氧化還原氧化還原氧化還原氧化還原反應(yīng)是兩個(gè)電對(duì)構(gòu)成的反應(yīng)系統(tǒng)：反應(yīng)是兩個(gè)電對(duì)構(gòu)成的反應(yīng)系統(tǒng)：反應(yīng)是兩個(gè)電對(duì)構(gòu)成的反應(yīng)系統(tǒng)：反應(yīng)是兩個(gè)電對(duì)構(gòu)成的反應(yīng)系統(tǒng)：氧化態(tài)氧化態(tài)氧化態(tài)氧化態(tài)1+1+還原態(tài)還原態(tài)還原態(tài)還原態(tài)2 2 還原態(tài)還原態(tài)還原態(tài)還原態(tài)1+1+氧化態(tài)氧化態(tài)氧化態(tài)氧化態(tài)2 2例如：例如：例如：例如：2 2FeFe3+3

10、+SnSn2+2+2 2FeFe2+2+SnSn4+4+無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第11張共張共79張張二、氧化還原反應(yīng)方程式的配平二、氧化還原反應(yīng)方程式的配平1.1.氧化數(shù)法氧化數(shù)法氧化數(shù)法氧化數(shù)法 氧化數(shù)升降法配平氧化還原反應(yīng)方程氧化數(shù)升降法配平氧化還原反應(yīng)方程氧化數(shù)升降法配平氧化還原反應(yīng)方程氧化數(shù)升降法配平氧化還原反應(yīng)方程式的步驟：式的步驟：式的步驟：式的步驟：無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第12張共張共79張張MnOMnO4 4-+SO+SO3 3

11、2-2-酸性條件下酸性條件下酸性條件下酸性條件下中性條件下中性條件下中性條件下中性條件下堿性條件下堿性條件下堿性條件下堿性條件下氧原子的平衡問題：氧原子的平衡問題：氧原子的平衡問題：氧原子的平衡問題：酸性條件下：酸性條件下：酸性條件下：酸性條件下：多氧多氧多氧多氧2 2MnOMnO4 4-+5SO+5SO3 32-2-2 2MnMn2+2+5SO+5SO4 42-2-+6 6HH+3 +3HH2 2OO加氫成水；加氫成水；加氫成水；加氫成水；少氧少氧少氧少氧加水成氫。加水成氫。加水成氫。加水成氫。無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第

12、第13張共張共79張張中性條件下：中性條件下：中性條件下：中性條件下：2 2MnOMnO4 4-+3SO+3SO3 32-2-2 2MnOMnO2 2 +3SO+3SO4 42-2-+HH2 2OO +2+2OHOH-堿性條件下：堿性條件下：堿性條件下：堿性條件下：2 2MnOMnO4 42-2-+SO+SO4 42-2-2 2MnOMnO4 4-+SO+SO3 32-2-+2+2OHOH-+HH2 2OO多氧加水成氫氧根；多氧加水成氫氧根；多氧加水成氫氧根；多氧加水成氫氧根；少氧加水成氫。少氧加水成氫。少氧加水成氫。少氧加水成氫。多氧加水成氫氧根；多氧加水成氫氧根；多氧加水成氫氧根；多氧加水

13、成氫氧根；少氧加氫氧根成水少氧加氫氧根成水少氧加氫氧根成水少氧加氫氧根成水無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第14張共張共79張張無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第15張共張共79張張2.2.2.2.離子離子離子離子-電子法電子法電子法電子法 (1)(1)(1)(1)寫出基本離子反應(yīng)寫出基本離子反應(yīng)寫出基本離子反應(yīng)寫出基本離子反應(yīng)(氧化還原產(chǎn)物氧化還原產(chǎn)物氧化還原產(chǎn)物氧化還原產(chǎn)物)(2)2)拆分成兩個(gè)半反應(yīng)并分別配平原子與電荷拆分成兩個(gè)半反應(yīng)并分別配平原子與電荷拆分

14、成兩個(gè)半反應(yīng)并分別配平原子與電荷拆分成兩個(gè)半反應(yīng)并分別配平原子與電荷 CrCr2 2OO7 72-2-+14H14H+6e +6e 2Cr 2Cr3+3+7H 7H2 2OO (1)(1)2I 2I-I I2 2 +2e+2e (2)(2)CrCr2 2OO7 72-2-+2I+2I-2Cr 2Cr3+3+I+I2 2 例例1:配平配平酸性條件下酸性條件下 K2Cr2O7 與與KI反應(yīng)反應(yīng)無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第16張共張共79張張(3)(3)(3)(3)將半反應(yīng)分別乘以相應(yīng)系數(shù)使將半反應(yīng)分別乘以相應(yīng)系數(shù)使將半反應(yīng)分別

15、乘以相應(yīng)系數(shù)使將半反應(yīng)分別乘以相應(yīng)系數(shù)使得失電子數(shù)相得失電子數(shù)相得失電子數(shù)相得失電子數(shù)相等等等等,兩式相加、整理得配平的離子方程式兩式相加、整理得配平的離子方程式兩式相加、整理得配平的離子方程式兩式相加、整理得配平的離子方程式 。CrCr2 2OO7 72-2-+14H+14H+6e 2Cr+6e 2Cr3+3+7H+7H2 2O O 11+)2I+)2I-I I2 2+2e 2e 33CrCr2 2OO7 72-2-+6I+6I-+14H+14H+Cr Cr3+3+3I+3I2 2+7H+7H2 2OO 將離子方程式改寫為分子方程式將離子方程式改寫為分子方程式將離子方程式改寫為分子方程式將離

16、子方程式改寫為分子方程式KK2 2CrCr2 2OO7 7+6KI+7H+6KI+7H2 2SOSO4 4 Cr Cr2 2(SO(SO4 4)3 3+4K+4K2 2SOSO4 4+3I+3I2 2+7H+7H2 2OO無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第17張共張共79張張 酸性：酸性：酸性：酸性：MnOMnO4 4-+SO+SO3 32-2-Mn Mn2+2+SO+SO4 42-2-中性：中性：中性：中性：MnOMnO4 4-+SO+SO3 32-2-MnO MnO2 2 +SO+SO4 42-2-堿性：堿性：堿性：堿性：M

17、nOMnO4 4-+SO+SO3 32-2-MnO MnO4 42+2+SO+SO4 42-2-SOSO3 32-2-2e SO -2e SO4 42-2-MnOMnO4 4-+5e Mn+5e Mn2+2+8+8HH+4+4HH2 2OO+HH2 2OO+2+2HH+MnO4-+3e MnO2 SO32-2e SO42-+2+2HH+HH2 2OO+2+2HH2 2OO+4+4OHOH-MnO4-+e MnO42-SO32-2e SO42-+2+2 OHOH-+HH2 2OO2 2MnOMnO4 4-+5SO+5SO3 32-2-+6H+6H+2Mn 2Mn2+2+5SO5SO4 42-2-

18、+3H+3H2 2OO2 2MnOMnO4 4-+3SO+3SO3 32-2-+H+H2 2O 2MnOO 2MnO2 2+3 SO+3 SO4 42-2-+2OH+2OH-2 2MnOMnO4 4-+SO+SO3 32-2-+2OH+2OH-2MnO 2MnO4 42-2-+SO+SO4 42-2-+H+H2 2OO例例例例2 2無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第18張共張共79張張9 9-2-2原電池和電極電勢還原反應(yīng)原電池和電極電勢還原反應(yīng)一、原電池一、原電池(cell)2 22e ee1.1.1.1.原電池的概念原電池的

19、概念原電池的概念原電池的概念Cu Cu+Zn+Zn2+2+Zn+CuZn+Cu2+2+原電池概念原電池概念原電池概念原電池概念：把化學(xué)能轉(zhuǎn)變把化學(xué)能轉(zhuǎn)變把化學(xué)能轉(zhuǎn)變把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置成電能的裝置成電能的裝置成電能的裝置。裝置裝置裝置裝置：化學(xué)能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能熱能熱能熱能裝置裝置裝置裝置：化學(xué)能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能電能電能電能無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第19張共張共79張張2.2.2.2.原電池的結(jié)構(gòu)原電池的結(jié)構(gòu)原電池的結(jié)構(gòu)原電池的結(jié)構(gòu)無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化

20、學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第20張共張共79張張3.3.3.3.原電池的電極反應(yīng)原電池的電極反應(yīng)原電池的電極反應(yīng)原電池的電極反應(yīng) 原電池由兩個(gè)半電池組成原電池由兩個(gè)半電池組成原電池由兩個(gè)半電池組成原電池由兩個(gè)半電池組成，在該在該在該在該Cu-ZnCu-ZnCu-ZnCu-Zn原電池中，鋅和硫酸鋅、銅和硫酸銅各組成一原電池中，鋅和硫酸鋅、銅和硫酸銅各組成一原電池中，鋅和硫酸鋅、銅和硫酸銅各組成一原電池中，鋅和硫酸鋅、銅和硫酸銅各組成一個(gè)半電池，每個(gè)半電池稱為一個(gè)電極。個(gè)半電池，每個(gè)半電池稱為一個(gè)電極。個(gè)半電池，每個(gè)半電池稱為一個(gè)電極。個(gè)半電池，每個(gè)半

21、電池稱為一個(gè)電極。每個(gè)半電池都包含兩類物質(zhì)：每個(gè)半電池都包含兩類物質(zhì)：每個(gè)半電池都包含兩類物質(zhì)：每個(gè)半電池都包含兩類物質(zhì)：一類作還原劑的稱為還原態(tài)物質(zhì)，一類作還原劑的稱為還原態(tài)物質(zhì)，一類作還原劑的稱為還原態(tài)物質(zhì)，一類作還原劑的稱為還原態(tài)物質(zhì)，如鋅如鋅如鋅如鋅半電池中的半電池中的半電池中的半電池中的ZnZnZnZn和銅半電池中的和銅半電池中的和銅半電池中的和銅半電池中的CuCuCuCu;另一類作氧化劑的稱為氧化態(tài)物質(zhì)，另一類作氧化劑的稱為氧化態(tài)物質(zhì)，另一類作氧化劑的稱為氧化態(tài)物質(zhì)，另一類作氧化劑的稱為氧化態(tài)物質(zhì)，如鋅如鋅如鋅如鋅半電池中的半電池中的半電池中的半電池中的ZnZnZnZn2+2+2+

22、2+和銅半電池中的和銅半電池中的和銅半電池中的和銅半電池中的CuCuCuCu2 2 2 2+。無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第21張共張共79張張 每個(gè)半電池中氧化態(tài)與還原態(tài)物質(zhì)構(gòu)成每個(gè)半電池中氧化態(tài)與還原態(tài)物質(zhì)構(gòu)成每個(gè)半電池中氧化態(tài)與還原態(tài)物質(zhì)構(gòu)成每個(gè)半電池中氧化態(tài)與還原態(tài)物質(zhì)構(gòu)成一對(duì)，稱為一個(gè)氧化還原電對(duì)（簡稱電對(duì)）一對(duì)，稱為一個(gè)氧化還原電對(duì)（簡稱電對(duì)）一對(duì)，稱為一個(gè)氧化還原電對(duì)（簡稱電對(duì)）一對(duì)，稱為一個(gè)氧化還原電對(duì)（簡稱電對(duì)），常寫為：常寫為：常寫為：常寫為：氧化態(tài)氧化態(tài)氧化態(tài)氧化態(tài)/還原態(tài)；例如上述的兩電對(duì)：還原態(tài)；例

23、如上述的兩電對(duì)：還原態(tài)；例如上述的兩電對(duì)：還原態(tài)；例如上述的兩電對(duì)：CuCuCuCu2+2+2+2+/Cu/Cu/Cu/Cu;Zn;Zn;Zn;Zn2+2+2+2+/Zn/Zn/Zn/Zn。兩個(gè)半電池中發(fā)生的反應(yīng)叫做兩個(gè)半電池中發(fā)生的反應(yīng)叫做兩個(gè)半電池中發(fā)生的反應(yīng)叫做兩個(gè)半電池中發(fā)生的反應(yīng)叫做半電池反應(yīng)半電池反應(yīng)半電池反應(yīng)半電池反應(yīng)或電極反應(yīng)，或電極反應(yīng)，或電極反應(yīng)，或電極反應(yīng)，如該如該Cu-ZnCu-Zn原電池中的電極反應(yīng)為：原電池中的電極反應(yīng)為：在鋅電極在鋅電極在鋅電極在鋅電極(負(fù)極負(fù)極負(fù)極負(fù)極):):):):ZnZn ZnZn2+2+2 2e e (氧化反應(yīng)）氧化反應(yīng)）氧化反應(yīng)）氧化反應(yīng)

24、）在銅電極在銅電極在銅電極在銅電極(正極正極正極正極):):):):CuCu2+2+2 2e e Cu Cu(還原反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng))總的氧化還原反應(yīng)叫做總的氧化還原反應(yīng)叫做總的氧化還原反應(yīng)叫做總的氧化還原反應(yīng)叫做電池反應(yīng)電池反應(yīng)電池反應(yīng)電池反應(yīng)。銅銅銅銅-鋅原鋅原鋅原鋅原電池反應(yīng)為：電池反應(yīng)為：電池反應(yīng)為：電池反應(yīng)為：Cu+Zn2+Zn+Cu2+(氧化還原反應(yīng)）氧化還原反應(yīng)）氧化還原反應(yīng)）氧化還原反應(yīng)）無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第22張共張共79張張 氣體離子電極：氣體離子電極：氣體離子電極：氣體離子電極：是由

25、惰性金屬是由惰性金屬是由惰性金屬是由惰性金屬(通常為通常為通常為通常為Pt)Pt)Pt)Pt)浸入由氣體和對(duì)應(yīng)離子組成的溶液中構(gòu)成。浸入由氣體和對(duì)應(yīng)離子組成的溶液中構(gòu)成。浸入由氣體和對(duì)應(yīng)離子組成的溶液中構(gòu)成。浸入由氣體和對(duì)應(yīng)離子組成的溶液中構(gòu)成。惰性金屬只作導(dǎo)體，不參加電極反應(yīng)。如氫電惰性金屬只作導(dǎo)體，不參加電極反應(yīng)。如氫電惰性金屬只作導(dǎo)體，不參加電極反應(yīng)。如氫電惰性金屬只作導(dǎo)體，不參加電極反應(yīng)。如氫電極，其電極反應(yīng)為：極，其電極反應(yīng)為：極，其電極反應(yīng)為：極，其電極反應(yīng)為：4.4.4.4.電極的分類電極的分類電極的分類電極的分類電極的種類很多，重要的有以下四種：電極的種類很多，重要的有以下四種

26、：電極的種類很多，重要的有以下四種：電極的種類很多，重要的有以下四種：金屬金屬離子電極：金屬金屬離子電極：金屬金屬離子電極：金屬金屬離子電極：是由金屬和其離是由金屬和其離是由金屬和其離是由金屬和其離子的鹽溶液構(gòu)成。子的鹽溶液構(gòu)成。子的鹽溶液構(gòu)成。子的鹽溶液構(gòu)成。例例例例:ZnZn2 2|Zn|Zn：Zn Zn2+2+2e Zn2e ZnAgAg|Ag|Ag：Ag Age Age Ag例例例例:HH|H|H2 2|Pt|Pt：2H 2H2e H2e H2 2無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第23張共張共79張張 金屬金屬難溶鹽電極

27、：金屬金屬難溶鹽電極：金屬金屬難溶鹽電極：金屬金屬難溶鹽電極：是由金屬表面是由金屬表面是由金屬表面是由金屬表面涂以該金屬的難溶鹽，再將其浸在與該鹽具有涂以該金屬的難溶鹽，再將其浸在與該鹽具有涂以該金屬的難溶鹽，再將其浸在與該鹽具有涂以該金屬的難溶鹽，再將其浸在與該鹽具有相同陰離子的鹽溶液中構(gòu)成。相同陰離子的鹽溶液中構(gòu)成。相同陰離子的鹽溶液中構(gòu)成。相同陰離子的鹽溶液中構(gòu)成。例例例例:Ag|AgCl|ClAg|AgCl|Cl ：AgClAgCle e Ag Ag ClCl例例例例:Pt|FePt|Fe3+3+,Fe,Fe2+2+|：FeFe3+3+e e Fe Fe2+2+導(dǎo)線導(dǎo)線KCl溶液溶液A

28、g-AgCl多孔物質(zhì)多孔物質(zhì) 氧化還原電極：氧化還原電極：是由惰性金屬（鉑或石是由惰性金屬（鉑或石墨）插入含有同一元素不同氧化數(shù)的兩種離子墨）插入含有同一元素不同氧化數(shù)的兩種離子的混合液中構(gòu)成。如的混合液中構(gòu)成。如PtPt插入到含插入到含F(xiàn)eFe2+2+、FeFe3+3+的溶的溶液中構(gòu)成的電極，其電極反應(yīng)為：液中構(gòu)成的電極，其電極反應(yīng)為：無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第24張共張共79張張5.5.5.5.原電池的符號(hào)表示原電池的符號(hào)表示原電池的符號(hào)表示原電池的符號(hào)表示 原電池可以用符號(hào)表示，它是將原電池可以用符號(hào)表示，它是將兩

29、個(gè)兩個(gè)半電池半電池(電極電極)用用“|”號(hào)加以連接號(hào)加以連接，失電子的，失電子的負(fù)極負(fù)極寫寫左邊，得電子的左邊，得電子的正極正極寫在右邊，溶液須注明濃寫在右邊，溶液須注明濃度，氣體則應(yīng)標(biāo)明分壓。度，氣體則應(yīng)標(biāo)明分壓。無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第25張共張共79張張 (-)(-)Zn|ZnZn|Zn2+2+(1mol 1mol L L-1-1)|CuCu2+2+(1mol 1mol L L-1-1)|Cu(+)|Cu(+)例例例例:寫出寫出Cu-ZnCu-Zn原電池的電池表示式：原電池的電池表示式：無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化

30、學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第26張共張共79張張 如如如如 CuCu2+2+Zn+Zn Cu+ZnCu+Zn2+2+由反應(yīng)式由反應(yīng)式由反應(yīng)式由反應(yīng)式寫電池符號(hào)寫電池符號(hào)寫電池符號(hào)寫電池符號(hào) 氧化劑電對(duì)為正極氧化劑電對(duì)為正極氧化劑電對(duì)為正極氧化劑電對(duì)為正極 寫在右邊寫在右邊寫在右邊寫在右邊 還原劑電對(duì)為負(fù)極還原劑電對(duì)為負(fù)極還原劑電對(duì)為負(fù)極還原劑電對(duì)為負(fù)極 寫在左邊寫在左邊寫在左邊寫在左邊(-(-)Zn|ZnZn|Zn2+2+(c c1 1)(+(+)CuCu2+2+(c c2 2)|Cu)|Cu|無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)

31、大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第27張共張共79張張例例例例3 3 將下列反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池將下列反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池將下列反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池將下列反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池 寫出電池符號(hào)寫出電池符號(hào)寫出電池符號(hào)寫出電池符號(hào) Cu(s)+ClCu(s)+Cl2 2(10(105 5Pa)Pa)Cu Cu2+2+(1moldm(1moldm-3-3)+2Cl +2Cl-(1moldm(1moldm-3-3)(-(-)Cu|CuCu|Cu2+2+(1moldm(1moldm-3-3)(+)(+)ClCl-(1moldm(1moldm-3-3)|Cl)|Cl2 2(10(105 5Pa)|PtPa)|P

32、t|無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第28張共張共79張張例例例例4 4 4 4:寫出原電池的電極反應(yīng)和電池反應(yīng)寫出原電池的電極反應(yīng)和電池反應(yīng) (-)(-)Pt|HPt|H2 2(10(105 5Pa)|HPa)|H(1.0moldm(1.0moldm-3-3)|Ag|Ag(1.0 moldm(1.0 moldm-3-3)|Ag(+)|Ag(+)解解解解:電極反應(yīng)電極反應(yīng)電極反應(yīng)電極反應(yīng):正極正極正極正極:AgAge Age Ag負(fù)極負(fù)極負(fù)極負(fù)極:HH2 2 2H 2H +2e+2e 電池反應(yīng)電池反應(yīng)電池反應(yīng)電池反應(yīng):2 2Ag

33、Ag HH2 2 2H 2H 2Ag2Ag無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第29張共張共79張張 例例例例5 5 5 5:根據(jù)電池符號(hào)寫出電池反應(yīng)式根據(jù)電池符號(hào)寫出電池反應(yīng)式根據(jù)電池符號(hào)寫出電池反應(yīng)式根據(jù)電池符號(hào)寫出電池反應(yīng)式 (-)(-)Pt|HPt|H2 2(1kPa)|H(1kPa)|H+(0.1moldm(0.1moldm-3-3)|)|Fe Fe3+3+(0.1moldm(0.1moldm-3-3),Fe),Fe2+2+(1moldm(1moldm-3-3)Pt(+)Pt(+)2 2 FeFe3+3+(1mol.dm(

34、1mol.dm-3-3)+H)+H2 2(1kPa)(1kPa)2Fe 2Fe2+2+(1moldm(1moldm-3-3)+2H)+2H+(0.1moldm(0.1moldm-3-3)解解解解:無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第30張共張共79張張 為什么為什么為什么為什么兩個(gè)合適電極相連，回路上有兩個(gè)合適電極相連，回路上有兩個(gè)合適電極相連，回路上有兩個(gè)合適電極相連，回路上有電流產(chǎn)生？電流產(chǎn)生？電流產(chǎn)生？電流產(chǎn)生？MMMMn n+n ne e溶解（氧化）溶解（氧化）溶解（氧化）溶解（氧化）沉積（還原）沉積（還原）沉積（還原）沉

35、積（還原）1.1.電極電勢的產(chǎn)生：電極電勢的產(chǎn)生：電極電勢的產(chǎn)生：電極電勢的產(chǎn)生：Nernst Nernst雙電層理論雙電層理論雙電層理論雙電層理論二、電極電勢二、電極電勢(electrode potential)ZnSOZnSOZnSO4 44溶液溶液溶液溶液溶液溶液ZnZnZn無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第31張共張共79張張絕對(duì)電極電勢絕對(duì)電極電勢 平平平平衡衡衡衡后后后后產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn)生生生生雙雙雙雙電電電電層層層層雙電層的電勢差雙電層的電勢差活潑金屬活潑金屬活潑金屬活潑金屬不活潑金屬不活潑金屬不活潑金屬不活潑金屬無機(jī)及分

36、析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第32張共張共79張張 電極電勢電極電勢 的大小，主要取決于的大小，主要取決于構(gòu)成電極的物質(zhì)的本性。就金屬電極構(gòu)成電極的物質(zhì)的本性。就金屬電極而言，金屬越活潑，溶解成離子的趨而言，金屬越活潑，溶解成離子的趨勢就越大，達(dá)到平衡時(shí)電極電勢就越勢就越大，達(dá)到平衡時(shí)電極電勢就越低；反之電極電勢就越高。另外，電低；反之電極電勢就越高。另外，電極電勢還與溫度、離子活度、介質(zhì)等極電勢還與溫度、離子活度、介質(zhì)等因素有關(guān)。因素有關(guān)。無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/

37、23第第33張共張共79張張請(qǐng)分析以下兩個(gè)電極的金屬板上請(qǐng)分析以下兩個(gè)電極的金屬板上請(qǐng)分析以下兩個(gè)電極的金屬板上請(qǐng)分析以下兩個(gè)電極的金屬板上帶什么電荷？帶什么電荷？帶什么電荷？帶什么電荷？無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第34張共張共79張張 熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)是如何規(guī)定的？熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)是如何規(guī)定的？熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)是如何規(guī)定的？熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)是如何規(guī)定的？所有離子、分子所有離子、分子所有離子、分子所有離子、分子a a1(1(c c 1mol/L)1mol/L)所有氣體為所有氣體為所有氣體為所有氣體為p p (100 kPa)100 kPa

38、)純液體、純固體組分。純液體、純固體組分。純液體、純固體組分。純液體、純固體組分。三、標(biāo)準(zhǔn)三、標(biāo)準(zhǔn)(參比參比)電極電勢電極電勢()無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第35張共張共79張張2 2H H+2e+2eH H2 2規(guī)定：規(guī)定：規(guī)定：規(guī)定：在任何溫度下在任何溫度下在任何溫度下在任何溫度下 (H(H+/H/H2 2)=)=0.00000.0000V V1.1.標(biāo)準(zhǔn)氫電極標(biāo)準(zhǔn)氫電極無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第36張共張共79張張2.2.甘汞電極甘汞電極 在實(shí)

39、際應(yīng)用時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，用氫電極作參比電用氫電極作參比電用氫電極作參比電用氫電極作參比電極不方便，多以飽極不方便，多以飽極不方便，多以飽極不方便，多以飽和甘汞電極作參比和甘汞電極作參比和甘汞電極作參比和甘汞電極作參比電極，其標(biāo)準(zhǔn)電極電極，其標(biāo)準(zhǔn)電極電極，其標(biāo)準(zhǔn)電極電極，其標(biāo)準(zhǔn)電極電勢為：電勢為：電勢為：電勢為：0.21450.21450.21450.2145V V V V無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第37張共張共79張張通過實(shí)驗(yàn)測定某電極標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的方法通過實(shí)驗(yàn)測定某電極標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的方法通過實(shí)

40、驗(yàn)測定某電極標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的方法通過實(shí)驗(yàn)測定某電極標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的方法是：是：是：是：以標(biāo)準(zhǔn)氫電極為負(fù)極，待測標(biāo)準(zhǔn)電極為以標(biāo)準(zhǔn)氫電極為負(fù)極，待測標(biāo)準(zhǔn)電極為以標(biāo)準(zhǔn)氫電極為負(fù)極，待測標(biāo)準(zhǔn)電極為以標(biāo)準(zhǔn)氫電極為負(fù)極，待測標(biāo)準(zhǔn)電極為正極組成原電池，測定該電池的標(biāo)準(zhǔn)電池正極組成原電池，測定該電池的標(biāo)準(zhǔn)電池正極組成原電池，測定該電池的標(biāo)準(zhǔn)電池正極組成原電池，測定該電池的標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢。電動(dòng)勢。電動(dòng)勢。電動(dòng)勢。由于標(biāo)準(zhǔn)氫電極電勢為零，所以由于標(biāo)準(zhǔn)氫電極電勢為零，所以測得的標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢在數(shù)值上就等于待測得的標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢在數(shù)值上就等于待測電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢。測電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢。例如，將標(biāo)準(zhǔn)氫電極與標(biāo)準(zhǔn)銅電極組成

41、例如，將標(biāo)準(zhǔn)氫電極與標(biāo)準(zhǔn)銅電極組成原電池：原電池：3.3.3.3.電極電勢的測定電極電勢的測定電極電勢的測定電極電勢的測定標(biāo)準(zhǔn)電極電勢標(biāo)準(zhǔn)電極電勢 0 0無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第38張共張共79張張鋅電極標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的測定：鋅電極標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的測定：鋅電極標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的測定：鋅電極標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的測定：無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第39張共張共79張張 (-)(-)Zn|ZnZn|Zn2+2+(c )H(c )H+(c )|H(c )|H2 2(p )

42、Pt(+)(p )Pt(+)根據(jù)檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)方向，測得鋅電極為根據(jù)檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)方向，測得鋅電極為根據(jù)檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)方向，測得鋅電極為根據(jù)檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)方向，測得鋅電極為負(fù)極負(fù)極負(fù)極負(fù)極,氫電極為正極，并測得氫電極為正極，并測得氫電極為正極，并測得氫電極為正極，并測得E =0.763VE =0.763V因?yàn)橐驗(yàn)橐驗(yàn)橐驗(yàn)閆n2+2e Zn (Zn2+/Zn)=-0.763V例例例例6 6無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第40張共張共79張張Cu2+2e Cu (Cu2+/Cu)=0.340V無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)

43、大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第41張共張共79張張4.4.標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表(p241-p241-245245）MnOMnO4 4-+8H+8H+5e +5e MnMn2+2+4H+4H2 2OO1/21/2MnOMnO4 4-+4H+4H+5/2e +5/2e 1/21/2MnMn2+2+2H+2H2 2OOOO2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e4 4OHOH-Fe Fe 3+3+e Fe e Fe 2+2+請(qǐng)查表請(qǐng)查表請(qǐng)查表請(qǐng)查表表的表的表的表的5 5點(diǎn)說明點(diǎn)說明點(diǎn)說明點(diǎn)說明p-187188p-187188無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山

44、農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第42張共張共79張張 電電電電 極極極極 反反反反 應(yīng)應(yīng)應(yīng)應(yīng) (V(V）LiLi+e e Li Li 3.04 3.04 ZnZn2+2+2e 2e Zn Zn 0.763 0.763 2H2H+2e 2e H H2 2 0.000 0.000 CuCu2+2+2e 2e Cu 0.340 Cu 0.340BrBr2 2(l)(l)2e 2e 2Br 2Br 1.06 1.06MnOMnO4 4-+8H+8H+5e+5e Mn Mn2+2+4H+4H2 2O 1.49 O 1.49 強(qiáng)氧化劑強(qiáng)氧化劑強(qiáng)氧化劑強(qiáng)氧化劑強(qiáng)還原劑強(qiáng)還原劑強(qiáng)還原劑強(qiáng)還原劑

45、弱氧化劑弱氧化劑弱氧化劑弱氧化劑弱還原劑弱還原劑弱還原劑弱還原劑氧氧氧氧化化化化能能能能力力力力還還還還原原原原能能能能力力力力對(duì)角線法則無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第43張共張共79張張標(biāo)準(zhǔn)電極電勢標(biāo)準(zhǔn)電極電勢 的物理意義：的物理意義：很很顯然，每兩個(gè)然，每兩個(gè)電對(duì)可以可以組成一個(gè)氧化成一個(gè)氧化還原原反反應(yīng)，反，反應(yīng)將將發(fā)生在生在強(qiáng)氧化氧化劑和和強(qiáng)還原原劑之之間。Cl2+2I-I2+2Cl-I2 +2e 2I-=0.535VCl2+2e 2Cl-=1.3583V 電極電勢電極電勢 是表示氧化還原電對(duì)所對(duì)應(yīng)是表示氧化還原電對(duì)

46、所對(duì)應(yīng)的氧化態(tài)物質(zhì)或還原態(tài)物質(zhì)氧化還原能力相的氧化態(tài)物質(zhì)或還原態(tài)物質(zhì)氧化還原能力相對(duì)大小的一個(gè)物理量。對(duì)大小的一個(gè)物理量?？勺园l(fā)進(jìn)行可自發(fā)進(jìn)行可自發(fā)進(jìn)行可自發(fā)進(jìn)行無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第44張共張共79張張 實(shí)驗(yàn)室常采用什么方法制氯氣？實(shí)驗(yàn)室常采用什么方法制氯氣？實(shí)驗(yàn)室常采用什么方法制氯氣？實(shí)驗(yàn)室常采用什么方法制氯氣？據(jù)對(duì)角線法則，據(jù)對(duì)角線法則，據(jù)對(duì)角線法則，據(jù)對(duì)角線法則，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，二氧化錳，二氧化錳，二氧化錳，二氧化錳能氧化鹽酸生成氯氣嗎？能氧化鹽酸生成氯氣嗎？能氧化鹽酸生成氯氣嗎？能

47、氧化鹽酸生成氯氣嗎？MnOMnO2 2+4H+4H+2e+2e Mn Mn2+2+2H+2H2 2O O =1.224V=1.224VClCl2 2+2e+2e 2Cl 2Cl-=1.36V=1.36V9 9-3-3 影響影響電極電勢的因素電極電勢的因素?zé)o機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第45張共張共79張張一、一、NernstNernst方程方程電極反應(yīng)：電極反應(yīng)：電極反應(yīng)：電極反應(yīng)：a aOx+Ox+n ne eb bRedRed =+RTRTn nF Flnlnc ca ar r(Ox)(Ox)c cb br r(Red)(

48、Red)（19201920：NobelNobel獎(jiǎng)）獎(jiǎng)）獎(jiǎng)）獎(jiǎng)）無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第46張共張共79張張說明：說明：說明：說明：溶液中離子濃度為相對(duì)濃度，氣體則為溶液中離子濃度為相對(duì)濃度，氣體則為溶液中離子濃度為相對(duì)濃度，氣體則為溶液中離子濃度為相對(duì)濃度，氣體則為 相對(duì)分壓；相對(duì)分壓；相對(duì)分壓；相對(duì)分壓；固體、固體、固體、固體、純純純純液體的濃度為常數(shù)，不寫出；液體的濃度為常數(shù)，不寫出；液體的濃度為常數(shù)，不寫出；液體的濃度為常數(shù)，不寫出；電極反應(yīng)中的電極反應(yīng)中的電極反應(yīng)中的電極反應(yīng)中的HH+或或或或OHOH-也應(yīng)根

49、據(jù)反應(yīng)式也應(yīng)根據(jù)反應(yīng)式也應(yīng)根據(jù)反應(yīng)式也應(yīng)根據(jù)反應(yīng)式 代入能斯特公式。代入能斯特公式。代入能斯特公式。代入能斯特公式。例例例例7 7：寫出鋅電極的寫出鋅電極的寫出鋅電極的寫出鋅電極的NernstNernst表達(dá)式表達(dá)式表達(dá)式表達(dá)式Zn-2e Zn-2e Zn Zn2+2+解：解：解：解：無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第47張共張共79張張 例例例例7 7 寫出下列電極的寫出下列電極的寫出下列電極的寫出下列電極的NernstNernst表達(dá)式表達(dá)式表達(dá)式表達(dá)式 (1)1)ZnZn2+2+2e +2e Zn Zn (2)Br (2)

50、Br2 2(l)+2e(l)+2e 2Br 2Br-(3)Cl (3)Cl2 2(g)+2e(g)+2e 2Cl 2Cl-(4)Cr (4)Cr2 2OO7 72-2-+14H+14H+6e+6e 2Cr 2Cr3+3+7H+7H2 2OO =+lg +lg n n0.05920.0592v vcr(Zn2+)12 2cr2(Br-)12 2Pr(Cl2)cr2(Cl-)2 2cr(Cr2O72-)cr14(H+)cr2(Cr3+)6 6無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第48張共張共79張張二、濃度對(duì)電極電勢的影響二、濃度對(duì)電極

51、電勢的影響1.1.改變氧化劑、還原劑濃度改變氧化劑、還原劑濃度無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第49張共張共79張張 解解解解:據(jù)能斯特公式：據(jù)能斯特公式：據(jù)能斯特公式：據(jù)能斯特公式：0.0592 0.0592v 1.0v 1.0 =0.156v0.156v+lg lg 2 2 0.010.01=0.215=0.215v v例例例例8 8 SnSn4+4+2e Sn 2e Sn2+2+=0.156V0.156V 求求求求 c c(Sn(Sn4+4+)=1.0moldm)=1.0moldm-3-3 c c(Sn(Sn2+2+)=0

52、.01moldm)=0.01moldm-3-3時(shí)電極電勢時(shí)電極電勢時(shí)電極電勢時(shí)電極電勢無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第50張共張共79張張例例例例9 9：向標(biāo)準(zhǔn)銀電極中加入固體向標(biāo)準(zhǔn)銀電極中加入固體向標(biāo)準(zhǔn)銀電極中加入固體向標(biāo)準(zhǔn)銀電極中加入固體NaBrNaBr使使使使AgBrAgBr沉淀達(dá)到平衡時(shí)沉淀達(dá)到平衡時(shí)沉淀達(dá)到平衡時(shí)沉淀達(dá)到平衡時(shí) c cr r(Br(Br-)=1.0 )=1.0 求求求求 (AgAg+/Ag)/Ag)?(?(Ag(Ag+/Ag)=0.799V)/Ag)=0.799V)(AgAg+/Ag)=/Ag)=(A

53、g(Ag+/Ag)/Ag)+0.0592Vlg +0.0592Vlgc cr,er,e(Ag(Ag+)解解解解:Ag Ag+Br+Br-AgBr AgBr K K s ps p=5.0=5.0 1010-13-13c cr,er,e(Ag(Ag+)=K K spsp/c cr,er,e(Br(Br-)=5.0 =5.0 1010-13-13=0.799V-0.728V=0.071V=0.799V-0.728V=0.071V即即:AgBr+e Ag+Br-(AgBr/Ag)=0.071VNaBrNaBr無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/2

54、3第第51張共張共79張張 仿上題可以得出：仿上題可以得出：仿上題可以得出：仿上題可以得出：(AgCl/Ag)(AgCl/Ag)=(Ag(Ag+/Ag)+0.0592/Ag)+0.0592V Vlglgc cr r,e e(Ag(Ag+)因析出沉淀因析出沉淀,氧化型物質(zhì)氧化型物質(zhì) cr(Ag+)，使使 ,Ag+的氧化性減弱。的氧化性減弱。(AgI/Ag)(AgI/Ag)=(Ag(Ag+/Ag)+0.0592/Ag)+0.0592V VlglgK Kspsp(AgI)(AgI)=-0.150 =-0.150V V Ksp(AgCl)即即:AgCl+e Ag+Cl-(AgCl/Ag)=0.222V

55、=0.222V即即:AgI+e Ag+I-(AgI/Ag)=-0.150V無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第52張共張共79張張 上述為上述為上述為上述為利用沉淀反應(yīng)利用沉淀反應(yīng)利用沉淀反應(yīng)利用沉淀反應(yīng)(平衡平衡平衡平衡)來來來來改變氧化還原電對(duì)的氧化態(tài)或還原改變氧化還原電對(duì)的氧化態(tài)或還原改變氧化還原電對(duì)的氧化態(tài)或還原改變氧化還原電對(duì)的氧化態(tài)或還原態(tài)的濃度，從而達(dá)到改變該電極的態(tài)的濃度，從而達(dá)到改變該電極的態(tài)的濃度，從而達(dá)到改變該電極的態(tài)的濃度，從而達(dá)到改變該電極的電極電勢的目的電極電勢的目的電極電勢的目的電極電勢的目的。同理，

56、。同理，。同理，。同理，利用酸堿利用酸堿利用酸堿利用酸堿反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng)(平衡平衡平衡平衡)或配合反應(yīng)或配合反應(yīng)或配合反應(yīng)或配合反應(yīng)(平衡平衡平衡平衡)也可也可也可也可以達(dá)到同樣的目的以達(dá)到同樣的目的以達(dá)到同樣的目的以達(dá)到同樣的目的，且計(jì)算電極電，且計(jì)算電極電，且計(jì)算電極電，且計(jì)算電極電勢的方法也與上題類同。勢的方法也與上題類同。勢的方法也與上題類同。勢的方法也與上題類同。無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第53張共張共79張張三、酸度對(duì)電極電勢的影響三、酸度對(duì)電極電勢的影響解解解解 =+0.05920.0592v v c cr

57、r(Cr(Cr2 2OO7 72-2-)c cr r1414(H(H+)lg lg 6 6 c cr r2 2(Cr(Cr3+3+)例例例例10 10 CrCr2 2OO7 72-2-+14H+14H+6e+6e 2Cr 2Cr3+3+7H+7H2 2O O =1.33V1.33V，c cr r(Cr(Cr 3+3+)=)=c cr r(CrCr2 2OO7 72-2-)=1)=1 求求求求pH=0pH=0和和和和3 3時(shí)時(shí)時(shí)時(shí),(C Cr r2 2OO7 72-2-/Cr/Cr3+3+)=?)=?無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23

58、第第54張共張共79張張 =+0.05920.0592v v c cr r(Cr(Cr2 2OO7 72-2-)c cr r1414(H(H+)lg lg 6 6 c cr r2 2(Cr(Cr3+3+)=1.33=1.33V+lg(10V+lg(10-3-3)14140.05920.0592V V 6 6=0.920.92V V 降低酸度，電對(duì)的電極電勢降降低酸度，電對(duì)的電極電勢降低，即其氧化態(tài)的氧化能力降低；低，即其氧化態(tài)的氧化能力降低；同理，增加酸度，該電對(duì)的電極電同理，增加酸度，該電對(duì)的電極電勢升高，其氧化態(tài)的氧化能力增強(qiáng)勢升高，其氧化態(tài)的氧化能力增強(qiáng)無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章

59、 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第55張共張共79張張酸度對(duì)氧化還原反應(yīng)方向的影響酸度對(duì)氧化還原反應(yīng)方向的影響低酸度低酸度Na3AsO46M HCl淀粉淀粉KI6MNaOH例例例例1111無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第56張共張共79張張KMnO41(1(酸性酸性)2(2(堿性堿性)3(3(中性）中性）Na2SO3酸度對(duì)氧化還原反應(yīng)產(chǎn)物的影響酸度對(duì)氧化還原反應(yīng)產(chǎn)物的影響例例例例1212無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第57張共張

60、共79張張9 9-4-4 電極電勢的應(yīng)用電極電勢的應(yīng)用一、電動(dòng)勢與自由能的關(guān)系一、電動(dòng)勢與自由能的關(guān)系 恒溫恒壓下恒溫恒壓下恒溫恒壓下恒溫恒壓下 r rG Gmm=WWmax max WW電功電功電功電功 =q q E E r rG Gmm =q Eq E 對(duì)對(duì)對(duì)對(duì) n n mol mol 電子電子電子電子 q=nFq=nF r rG Gmm=nF EnF E 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下:r rG Gmm =nF nF E E E=E=(+)-(+)-(-)(-)E E =(+)-(+)-(-)(-)無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 20

61、23/10/23第第58張共張共79張張解解解解:正極反應(yīng)正極反應(yīng)正極反應(yīng)正極反應(yīng):CrCr2 2OO7 72-2-+14H+14H+6e+6e 2Cr 2Cr3+3+7H+7H2 2O O (+)=1.33V(+)=1.33V 例例例例13 13 將反應(yīng)將反應(yīng)將反應(yīng)將反應(yīng)CrCr2 2OO7 72-2-+6Cl+6Cl-+14H+14H+2Cr 2Cr3+3+3Cl+3Cl2 2+7H+7H2 2OO 組成原電池組成原電池組成原電池組成原電池,求求求求E E 和和和和r rG Gmm 負(fù)極反應(yīng)負(fù)極反應(yīng)負(fù)極反應(yīng)負(fù)極反應(yīng):6 6ClCl-3Cl3Cl2 2+6e +6e (-)=1.36V(-)

62、=1.36V無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第59張共張共79張張 E =(+)-(-)=1.33V-1.36V=-0.03VrG =-nFE =-6 96485 Cmol-1(-0.03V)=17367 Jmol-1 無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第60張共張共79張張二、判斷氧化劑、還原劑的相對(duì)強(qiáng)弱二、判斷氧化劑、還原劑的相對(duì)強(qiáng)弱三、判斷氧化還原反應(yīng)的方向三、判斷氧化還原反應(yīng)的方向rG 0 即即 (+)(-)，正反應(yīng)自正反應(yīng)自發(fā)發(fā);rG=0，E=0 即即 (

63、+)=(-)，處平衡狀處平衡狀態(tài)態(tài);rG 0，E 0 即即 (+)(-)，則反應(yīng)正向自發(fā)；，則反應(yīng)正向自發(fā)；反之，反之，則逆向自發(fā)則逆向自發(fā),無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第63張共張共79張張當(dāng)用濃鹽酸當(dāng)用濃鹽酸當(dāng)用濃鹽酸當(dāng)用濃鹽酸(12(12mol/L)mol/L)且起始且起始且起始且起始MnMn2+2+濃度為濃度為濃度為濃度為1010-5-5時(shí)時(shí)時(shí)時(shí) =(MnO(MnO2 2/Mn/Mn2+2+)+2 20.05920.0592v vlglgc cr r4 4(H(H+)c cr r(Mn(Mn2+2+)MnO2+4HC

64、l(濃)=MnCl2+Cl2+2H2O實(shí)驗(yàn)室制氯氣：實(shí)驗(yàn)室制氯氣：實(shí)驗(yàn)室制氯氣：實(shí)驗(yàn)室制氯氣：標(biāo)態(tài)下，正向不能反應(yīng)。標(biāo)態(tài)下，正向不能反應(yīng)。標(biāo)態(tài)下，正向不能反應(yīng)。標(biāo)態(tài)下，正向不能反應(yīng)。但改變酸度就可：但改變酸度就可：但改變酸度就可：但改變酸度就可：MnOMnO2 2+4H+4H+2e+2e Mn Mn2+2+2H+2H2 2O O =1.224V=1.224VClCl2 2+2e+2e 2Cl 2Cl-=1.36V=1.36V例例例例1414標(biāo)態(tài)下，標(biāo)態(tài)下，標(biāo)態(tài)下，標(biāo)態(tài)下，能否正向自發(fā)反應(yīng)？加濃鹽酸呢？能否正向自發(fā)反應(yīng)？加濃鹽酸呢？能否正向自發(fā)反應(yīng)？加濃鹽酸呢？能否正向自發(fā)反應(yīng)？加濃鹽酸呢？解解

65、解解:(MnOMnO2 2/Mn/Mn2+2+)(ClCl2 2/Cl/Cl-)無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第64張共張共79張張ClCl2 2+2e+2e 2Cl 2Cl-=1.36V=1.36V當(dāng)用濃鹽酸，當(dāng)用濃鹽酸，當(dāng)用濃鹽酸，當(dāng)用濃鹽酸，c cr,er,e(Cl(Cl-)為為為為1212 =(Cl(Cl2 2/Cl/Cl-)+2 20.05920.0592v vlglg1 112122 2=1.36=1.36V-0.064V=1.296VV-0.064V=1.296V 所以在上述條件下，可以用二氧化錳氧化所以在上述條

66、件下，可以用二氧化錳氧化所以在上述條件下，可以用二氧化錳氧化所以在上述條件下，可以用二氧化錳氧化濃鹽酸制備氯氣。濃鹽酸制備氯氣。濃鹽酸制備氯氣。濃鹽酸制備氯氣。1.500V1.500V無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第65張共張共79張張 nFE nFE RTRT lnlnK K 平衡時(shí)平衡時(shí)平衡時(shí)平衡時(shí):r rG G =-=-RT RT lnlnK K 又又又又r rG G =-=-nFE nFE RT RT lnlnK K =nFE nFE n E n E 0.0592 V0.0592 V298.15298.15KK時(shí)時(shí)時(shí)時(shí) lglgK K =四、判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度四、判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)第九章 氧化-還原平衡山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2023/10/23第第66張共張共79張張 從上式可以看出，從上式可以看出，從上式可以看出，從上式可以看出，(正極正極正極正極)與與與與 (負(fù)極負(fù)極負(fù)極負(fù)極)的差值越大，平衡常的差值越大，平衡常的差值越大，平衡常的差值越大，平衡常數(shù)數(shù)數(shù)數(shù)KK