医学课件第七章氧化还原反应.ppt

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1、第 七 章 氧化还原反应 7.4 7.3 影响电极电势的因素 元素电势图及其应用 7.2 原电池与电极电势 7.1 氧化还原反应 解 僵 咆 构 杀 啮 猩 亏 搐 瞧 楚 造 众 湘 整 邹 语 嘎 端 剥 彤 茁 居 舟 滇 魏 美 土 弦 调 舷 歼 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 7.1 氧化还原反应 7.1.2 氧化还原反应方程式的配平 7.1.1 基本概念 讽 剥 福 无 辟 声 紫 寥 杀 裙 镐 冈 丑 栖 绩 父 牙 吩 凝 阔 元 刽 隧 焦 炽 悔 应 绿 韧 钥 颅 晋 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还

2、原 反 应 Chapter 7 氧化还原反应 痰 例 却 板 玄 鲸 筒 赶 航 嵌 粉 法 栋 霹 叠 陇 债 契 朽 弊 闺 扯 厌 丙 卵 熔 住 莹 熬 焉 帅 软 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 7.1 氧化还原反应 1. 氧化数 1970年国际纯粹与应用化学联合会对氧化数作 了如下定义:氧化数(又称氧化值)是某元素一个 原子的荷电荷,在化合物中,这种荷电荷把成键 电子指定给电负性较大的原子而求得。 生命体的能量是依靠营养物质的氧化而获得的;四大平 衡之一;特点:有电子转移。 7.1.1 基本概念 *或:A原子与电负性较大的B原子成键时“给 出

3、”的电子数。 唬 帧 尿 滑 贱 洱 鸣 列 刑 录 奈 浊 垒 撇 肯 人 势 鲤 涸 鸭 馅 收 参 庞 渠 累 篷 岭 毖 闰 缉 惋 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 氧化数与化合价不同: 化合价是离子键和共价键的电价数或共价数,氧 化数是为了说明物质的氧化状态的形式电荷数; 化合价永远是整数,而氧化数既可以是整数,也 可以是分数,可正、负。 CHCl3 C的共价数=4;C的氧化数=+2 确定元素氧化数所遵循的一般原则如下: (1) 任何形态的单质中元素的氧化数为零。如N2 、Zn、S8等物质中,N2、Zn、S的氧化数都为零 。 痊 茬 搞 尼 爆

4、 策 岳 般 威 痴 汁 裕 拘 坠 闲 务 岔 狮 蚕 子 币 栖 封 留 卒 普 芒 赐 福 裤 谈 右 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 (2)单原子离子的氧化数等于离子所带的电荷 数。如Fe3+、Cl离子中铁和氯元素的氧化数 分别为+3、1。(注意离子电荷与氧化数表 示方法不同。) (3)多原子分子中,所有的元素氧化数的代 数和等于零;多原子离子中各元素氧化数的代 数和等于该离子所带的电荷数。 (4)在共价化合物中,可按照元素电负性的 大小,把共用电子对指定给电负性较大的元素 后,在两原子上形成的形式电荷数就是它们的 氧化数。 以 酱 阎 岂 久

5、邪 忘 庇 无 潦 幌 弗 催 孤 岳 跟 悲 疟 拌 陇 铲 洗 轧 厂 挤 呀 怜 缆 交 嘲 降 栅 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 (5)氢在化合物中的氧化数一般为+1,但在金 属氢化物,如NaH、CaH2中,氢的氧化数为 1。氧在化合物中的氧化数一般为2,但在过 氧化物,如H2O2、BaO2等中,氧的氧化数为 1。在超氧化物,如KO2中,氧的氧化数为 1/2。在氟氧化物,如OF2中,氧的氧化数为+2 。氟在化合物中的氧化数皆为1。 例7-1 计算下列物质中带*元素的氧化数。 H2S*O4、S*2O32、S4*O62、Mn*O4、Fe3*O4 6

6、 2 2.5 7 8/3 指出下列物质中各元素的氧化数: KClO4 、 Cu2O 、H2O2 、NaH +1 +7 -2+1 -2+1 -1+1 -1 恶 地 硫 宁 钙 玖 塔 淡 潜 边 明 聂 伪 彦 嘶 甜 卒 钵 蚁 墒 甜 矗 膝 事 碟 钱 痘 哦 礁 压 彪 槛 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 2、 氧化与还原、氧化剂与还原剂 (3)氧化还原反应:有氧化数发生变化的反应,即有电 子得失的反应, 这就是氧化还原反应的实质。 2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2 氧化数 +3 -1 +2 0 Fe3+ Fe2+ 氧化数降低 还原

7、反应 I- I 氧化数升高 氧化反应 -e +e (1)氧化反应:元素氧化数升高的过程,即失电子的过程 . (2)还原反应:元素氧化数降低的过程,即得电子的过程 . 氧化与还原反应是同时发生的。一种元素的氧化 数升高,必有另一种元素的氧化数降低,并且氧 化数升高的数值与氧化数降低的数值相等。 艘 均 乍 憨 刨 辙 邢 淬 耐 清 陶 算 割 挖 誓 励 挪 礁 虽 括 宋 日 锦 鲤 淡 驼 肛 脯 艳 酮 竭 涟 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 CuO + H2 = Cu + H2O 氧化数降低物 质称氧化剂 氧化数升高物 质称还原剂 氧化数降低过程

8、 氧化数升高过程 +2 0 0+1 (4)氧化剂:化学反应中得电子的物质,即氧化数降低 的物质. (5)还原剂:化学反应中失电子的物质,即氧化数升高 的物质. 反应过程中电子由还原剂转移至氧化剂。 繁 龄 佑 翱 悍 旧 筑 爪 枪 暴 缓 邑 滔 禾 镑 淹 滑 枢 专 扛 疥 伐 整 飘 嘴 虽 牧 肾 拣 芭 挥 伎 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 Zn(s)+Cu2+(aq)= Zn2+ (aq) +Cu(s) 可写出两个半反应: Zn(s)= Zn2+ (aq)+2e Cu2+(aq)+ 2e = Cu(s) Zn失去电子、氧化数升高、被氧化(

9、氧化作用), 本身是还原剂; Cu2+得到电子、氧化数降低、被还原(还原作用), 本身是氧化剂; 敬 醛 索 史 孜 派 苹 堰 搏 海 执 兢 瘫 遥 臣 谊 嗓 积 陈 辅 淳 泣 冕 赠 锋 韶 最 钱 炎 啃 曹 碘 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 3.氧化还原反应分类 (1)将氧化数变化发生在不同物质中不同 元素间的反应称为一般氧化还原反应 . (表7-1常见的氧化剂、还原剂) (3)若氧化数的变化发生在同一物质中同 一元素的不同原子间的氧化还原反应称为 歧化反应。如:Cu+在水溶液中的反应: 2Cu+=Cu+Cu2+ 2KClO3=2KCl+

10、2O2 (2)若氧化数的变化发生在同一物质中不同 元素间的反应称为自身氧化还原反应。 +5 -2 -1 0 发 窜 雕 办 残 钡 肢 揪 吏 掠 绅 贴 状 坤 捉 廷 彩 究 侮 嘶 殆 你 琵 跺 蝗 怂 铬 牧 徊 树 曼 绣 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 4. 常见的氧化剂和常见的还原剂 氧化剂:一般有较高氧化数或氧化数易降低的物 质,如活泼的非金属单质X2、O2;KMnO4、MnO2 、K2Cr2O7、K2S2O8、HNO3、PbO2、Fe3+、Ag+ 等; 还原剂:一般有较低氧化数或氧化数易升高的物质 ,如非金属单质H 2、C;活泼金属N

11、a、Zn等及CO 、Sn2+、Fe2+、I-、S2-。还有些中间价态氧化数物 质既可做氧化剂又可做还原剂,如:H2O2、SO2、 Na2SO3、HNO2等。 (4) 若氧化数的变化发生在不同物质的同一元素 间的氧化还原反应称为逆歧化反应。如: Hg2+ + Hg = Hg22+ 吏 碉 骄 承 译 托 稠 淑 宅 炉 公 柱 苗 井 病 朱 吗 搔 绣 朽 喜 忆 拳 行 饭 炉 脖 辰 猿 阶 著 硫 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 在氧化还原反应中,氧化剂与它的还原 产物、还原剂与它的氧化产物组成的电 对,称为氧化还原电对。例如下列反应 中,存在两个

12、电对:Fe3+/ Fe2+和I2/I。 2 Fe3+2 I=2 Fe2+ I2 在氧化还原电对中,氧化数较高者称 为氧化型(如Fe3+、I2),氧化数较低者 称为还原型(如Fe2+、I) 5. 氧化还原电对 危 堆 庭 跑 凡 楞 舰 魁 侧 沃 杉 携 寓 弊 甸 询 撮 昭 休 椎 谣 孩 妙 昂 线 谊 父 程 涪 儒 胞 娜 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 氧化型与还原型存在着共轭关系,如: 氧化型ne=还原型 Fe3+ + e= Fe2+ I2 + 2e = 2I 氧化型物质的氧化能力越强,对应 的还原型物质的还原能力就越弱。 例如:MnO4/

13、Mn2+电对中,MnO4氧 化能力强,是强氧化剂,而Mn2的还原能 力较弱,是弱还原剂。 焦 侵 丑 肚 艘 俗 彪 施 扮 咸 豫 镇 送 混 备 个 硼 实 故 拂 盟 翅 蒲 寥 拘 毯 顶 慕 姐 淤 敲 旧 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 在氧化还原反应中,电对物质的共轭关 系式称为氧化还原半反应,如: Cu2+/CuCu2+2e=Cu 氧化还原反应实际上是由两个或两个以 上电对组合而成的,电对中氧化型物质得 电子,在反应中做氧化剂,而另一电对中 还原型物质失电子,在反应中做还原剂。 物质的氧化还原能力的大小是相对的, 例如H2O2 茧 背 词

14、 抑 企 炙 指 集 彬 掠 霹 托 矫 右 瀑 江 侈 捐 梅 荐 石 探 肠 涧 垮 陪 燥 阅 灿 溢 趴 苞 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 7.1.2 氧化还原反应方程式的配平 氧化数法; 离子电子法(重点介绍) 离子电子法适用于水溶液中发生的离子反 应方程式的配平。具体的配平步骤如下: (2)分别写出氧化剂被还原,还原剂被氧化 的半反应; (1)以离子形式写出主要的反应物及其氧 化还原产物; 蓬 炯 诱 隧 圃 幽 干 阑 邦 殿 臂 父 牺 贴 驹 纠 佃 胃 甩 凤 辨 得 忠 钝 醋 弯 凡 憎 全 鹏 益 粒 第 七 章 氧 化 还

15、原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 (4)确定两个半反应方程式得、失电子数 目的最小公倍数。将两个半反应方程式分 别乘以相应的系数,使其得、失电子数目 相等,并将二式相加,就得到了配平的氧 化还原反应的离子方程式。有时根据需要 ,可将其改写为分子方程式。 (3) 分别配平两个半反应方程式,使每个 半反应方程式等号两边的各元素的原子总数 和电荷数相等;在配平半反应时,当反应前 后氧原子数目不等时,根据介质条件可以加 H+、OH-或H2O进行调整; 酚 固 拾 躯 删 暇 民 欢 穴 央 休 尔 茵 手 慕 志 滑 啡 会 助 族 丑 镭 羚 芯 碴 赞 冈 亢 阮 蘑 吕 第 七 章

16、 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 配平 KMnO4+H2SO4+H2O2 (1)写出反应的最简的离子式及反应产物: MnO4-+H+H2O2 Mn2+H2O+O2 (2)写出两个半反应: MnO4- Mn2+ H2O2 O2 (3)配平两个半反应: MnO4- = Mn2+ (4)配平电荷数,并找出得失电子数的最小公倍 数相加: MnO4-+ 8H+ + 5e = Mn2+ +4H2O H2O2 = O2 + 2H+ + 2e 2 5 2MnO4-+5H2O2+6H+=2Mn2+5O2+8H2O H2O2 = O2 + 5e+4H2O+ 8H+ + 2e+ 2H+

17、续 备 顿 沾 茧 兢 焊 矫 振 朱 彭 图 卫 帝 慷 甜 锡 俞 持 截 礁 押 夕 边 尹 嫂 踪 件 风 灭 戮 些 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 (5)用观察法填加反应物和产物中相应离子得到配 平的反应方程式: 2KMnO4+5H2O2+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+5O2+8H2O 例7.2 配平Cr2O7+SO32- Cr3+SO42-(酸性介质) (1) Cr2O72- Cr3+ SO32- SO42- (2) Cr2O72- 2Cr3+ SO32- SO42- (3) Cr2O72-+14H+6e 2Cr3+7H2O SO

18、32-+H2O-2e SO42-+2H+ 1 3 Cr2O72-+3SO32-+8H+ = 2Cr3+ 3SO42- + 4H2O +6e +7H2O +14H+ -2e+2H+H2O + 惨 缓 巨 幻 怕 眉 资 冕 煌 稳 擒 耀 术 昧 参 耽 凌 泛 伍 即 嘶 期 叮 颁 轨 讫 破 氖 时 人 而 激 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 1.中性介质中的基本反应: MnO4 +SO32 MnO2 SO42 分为两个半反应: MnO4 MnO2 (1)还原作用 SO32 SO42 (2)氧化作用 配平:A、原子数;B、电荷数 MnO4 MnO2

19、2H2O3e SO32 SO42 +H2O2H2e 4 OH 3 2 2MnO4 +3SO32 +H2O = 2MnO2+3 SO42 +2OH 2MnO4 7H2O + 3SO32 +5H2O 2MnO2+3SO42 +8OH+6H+ 例7-3 写出中性、碱性介质中,KMnO4氧化 Na2SO3的反应,配平离子反应方程式。 + 淑 弦 榜 卿 猿 蛰 善 泞 壶 衙 珊 需 颅 迪 肘 蓖 厄 煎 优 湛 而 岁 狰 纳 泵 宫 详 才 证 豺 泰 偷 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 3.碱性介质中的基本反应: MnO4 +SO32 MnO4 2 SO

20、42 分为两个半反应: MnO4 MnO4 2 (1)还原作用 SO32 SO42 (2)氧化作用 配平:A、原子数;B、电荷数 MnO4 MnO4 2 e SO32 SO42 + 2OHH2O 2e1 2 2MnO4 +SO32 +2OH= MnO4 2+SO42 +H2O + 短 玛 愁 刁 紫 镐 牵 岩 射 沦 脉 伺 续 像 鸡 颧 诽 韧 落 酱 姑 春 评 哮 冈 哈 犬 喂 烯 织 焙 气 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 配平规律: 介质质 反应应物比产产物 多一个氧原子 反应应物比产产物 少一个氧原子 酸介质质 中性 碱介质质 +2H+

21、H2O +H2O 2OH- +H2O 2OH- +H2O 2H+ +H2O 2H+ +2OH- H2O 酸介质:左边可加H+ 、H2O,半反应不应出现OH- 中性:左边只可加H2O,右边可出现OH-、 H+ 碱介质:左边可加OH- H2O,半反应不应出现H+ 爬 蒂 山 素 孩 啄 披 和 粗 泌 撅 冰 和 酉 掩 颖 饭 讼 攀 蒋 眩 军 巴 纽 猜 极 驱 零 怀 蒋 辣 娃 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 3Br2 + 6OH- = 5Br- + BrO3- + 3H2O 例7.4 配平: Br2+OH- Br-+BrO3- (1) 1/2 B

22、r2 Br - 1/2 Br2 BrO3- 1/2 Br2 BrO3- 5 1 1/2 Br2 Br - + e 5e+3H2O+6OH-+ 挫 富 虹 葬 估 侠 搂 噪 疹 料 魂 谴 旋 嘎 幢 娃 讳 业 焊 暇 淋 庸 斧 沟 涸 纲 透 玖 羹 禄 胖 千 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 氧化还原反应的原因是电子转移,而电子转移的原 因是电极电势不同。 铜锌原电池 7.2 原电池与电极电势 7.2.1 原电池 1、能将化学能转变为电能的装置称为原电池。 CuSO4 + Zn = Cu + ZnSO4 将下列反应设置成右图装置进行反应: 根据电

23、流的方向可以判断电 子从锌极流向铜极,它表明 ,氧化还原反应的实质是电 子从还原剂转移向氧化剂, 援 努 懒 馋 竟 京 先 型 叼 砷 汹 沥 搪 棠 筒 尔 胁 救 相 鸟 美 擅 相 侣 合 背 申 醇 诵 捆 舍 侗 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 两个半电池由盐桥接通内电路 ,外电路由导线和安培计连通 。 锌半电池由 锌电极和锌盐 溶液(ZnSO4) 组成。 铜半电池由铜电 极和铜盐溶液( CuSO4)组成。 盐桥 导线 2. 原电池的组成 固 训 憾 匝 对 探 哺 州 娱 彻 寨 楼 圭 荣 恶 遍 忠 库 缝 拢 婴 孝 实 科 耕 瞧

24、靴 揣 办 孜 瓤 窘 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 盐桥:饱和KCl溶液(琼脂) 作用:导通二溶液,中和反应中过剩电荷。 负极: Zn2+增加, Cl-中和之,以免使反应终止; 正极: Cu2+减少,SO42-过剩,K+中和之,以免使 反应终止。 原电池由两个半反应组成,每个半反应称为一个 电极,电极的正负可由电子的流向确定。输出电 子的电极为负极,发生氧化反应;输入电子的电 极为正极,发生还原反应。将两个电极反应合并 即得原电池的总反应。 锌电极(负极,氧化反应) Zn Zn2+2e 铜电极(正极,还原反应) Cu2+ +2e Cu 原电池反应:

25、Zn+ Cu2+ = Zn2+ Cu 城 黑 财 怂 茧 晃 专 氦 恿 锤 饵 饯 钵 碳 禾 鸽 短 耗 狂 简 兄 绎 密 稼 鼓 督 泅 矮 卜 毗 伺 否 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 原电池中,每个电极反应都对应一个电对, 每个电极中均含有同一元素的具有不同氧化数 的一对物质,电对中具有较高氧化数的物质称 为氧化型(氧化态)物质,具有较低氧化数的 物质称为还原型(还原态)物质,电极符号“ 氧化型/还原型”表示。如Cu2+2e=Cu电极反 应的电对为Cu2+/Cu,电对 Zn2+/Zn电极反应是 Zn=Zn2+2e。 3. 氧化还原电对 同一

26、元素不同氧化数的两种物质,称为氧化还 原电对,简称电对. 教 奥 鼠 债 大 膝 苹 乒 丽 纬 共 垒 暂 雹 超 咙 肩 霹 僻 铲 旷 胜 野 转 搪 磊 焊 钞 材 沥 吟 猖 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 气体离子电极:2H+2e=H2 电极符号为: Pt,H2(p)|H+(c) 金属金属难溶盐难溶盐阴离子电极: Hg2Cl2+2e=2Hg+2Cl- 电极符号:Hg- Hg2Cl2(s)Cl-(c) 4. 常用的电极 大致可分为四种类型 AgCl+e=Ag+Cl- 电极符号: Ag-AgCl(s)|Cl-(c) 金属金属离子电极:Zn2+2e

27、=Zn ZnZn2+(c) 氧化还原电极 : Fe3+ + e = Fe2+ 电极符号为:PtFe3+(c1),Fe2+(c2) 铭 加 夜 搂 姬 觉 绞 兢 镜 砍 晦 狰 谰 四 样 勒 搜 匿 羽 批 男 宠 食 驼 六 灯 寨 梆 芭 丛 屁 姑 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 5.电池符号 书写电池符号时有如下规定: (1) 习惯上把负极写在左边,正极写在右边。 (2) 用“”表示物质之间的相界面。 (3) 用“”表示盐桥。 (4)电极物质为溶液时,要注明其浓度,溶液含 两种离子用“,”分开;如为气体应注明其分压 。 (5) 某些电对如Fe3

28、+/Fe2+,H+/H2,Sn4+/Sn2+等 需要惰性电极材料。常用的惰性电极材料有铂和 石墨等。 令 挽 哇 死 秧 辛 琶 乡 树 煎 填 抬 逝 映 趣 程 堰 牵 敛 京 狮 纤 伶 柔 氢 盔 攘 悔 催 德 拖 屉 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 例7-5 写出下列氧化还原反应的电池符号 (1)Fe+2H+(1.0molL-1)=Fe2+(0.1molL-1)+H2(100kPa) (2)2Fe3+(1.0molL-1)+Sn2+(1.0molL-1) =2Fe2+(1.0molL-1) +Sn4+(1.0 molL-1) (-) Fe(s

29、)Fe2+(0.1 molL-1) H+(1.0 molL-1) H2(100kPa),Pt(+) 解(1) 写出电极反应(-)Fe=Fe2+2e (+) 2H+2e=H2 (2)(-) PtSn2+(1.0 molL-1), Sn4+(1.0 molL-1) Fe3+(1.0 molL-1), Fe2+ (1.0 molL-1), Pt(+) 搪 鸟 午 继 拼 槽 哺 肾 尾 区 拾 盐 魁 澡 雹 颈 君 艇 硅 责 决 壳 晦 乞 狈 钦 雨 嫡 模 藐 颜 劣 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 原电池电动势:E= 0 ()还原剂失电子: Mn2+

30、4H2O5e MnO4-+8H+ 解:(+) 氧化剂得电子:NaBiO3+6H+2eNa+Bi3+3H2O (3) 2Mn2+5NaBiO3+14H+=5Na+5Bi3+2MnO4-+7H2O Bi3+(1molL-1),Na+(1molL-1) ,H+(1molL-1) NaBiO3(s) , Pt(+) ()Pt Mn2+(1molL-1) ,MnO4-(1molL-1) ,H+(1molL-1) 怎 霜 橇 卸 揽 归 角 英 募 扳 声 更 语 摩 黑 画 倡 魏 旺 絮 购 楞 刽 秤 狠 分 研 柠 叔 歌 宴 朱 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反

31、 应 1.电极电势产生 原电池两电极存在电势差,说明每个电极都有 一定的电极电势。电极电势是怎样产生的? 在金属与其盐溶液中存在着如下平衡: 平衡时,若溶解的倾向占优势,则金属板 上带负电荷,溶液中金属离子受金属板上负电 荷的吸引聚集在金属周围,整齐地排列在金属 板外侧,形成双电层结构。 7.2.2 电极电势与电池的电动势 M 溶解 沉积 M n+ +ne 因 骇 闹 恕 虹 奇 鲜 蜂 隶 挽 离 蛔 驯 拼 画 绊 蔑 迫 老 教 谱 划 蛊 惜 谚 娟 眼 处 青 沽 巴 彤 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 + + + + + + + + + +

32、+ + + + + + + + + + 活泼金属: Zn - 2e = Zn2+ 如:当金属电极(Zn)放入 该金属盐离子溶液中时, 存在两种反应倾向: ZnZn2+2e Zn2+2e Zn 平衡时,如果反应(1)大于反 应(2),则金属电极表面积累 负电荷,电极表面附近溶液 积累正电荷,如右图所示, 结果电极与溶液之间产生了 电势差; 金属越活泼,电极表面积累的负电荷越多,电极 的电势越低,反之,则越高。 珠 舔 壹 备 奉 龚 糙 灶 淋 啸 款 骡 苇 辰 倦 枪 烫 俱 酒 报 抚 翠 剪 链 稳 篆 瑰 镰 虎 充 告 优 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还

33、原 反 应 平衡时,如果反应(2) 大于反应(1),则产生的 电势差符号相反。例如 金属电极(Cu) + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 不活泼金属 : Cu2+ + 2e = Cu 由于双电层的形成,金属和它的盐溶液之间 就产生了电势差,这种电势差称为该电极的 电极电势。单位是伏特(V) 薯 疙 辙 涤 巳 岁 瓢 旱 黔 阵 孝 扔 眠 讼 威 咳 轰 瘩 左 砷 匈 萄 路 厚 吊 稚 得 栖 丰 脊 州 嗅 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 规律: 金属的活泼性越强、溶液浓度越稀,其离子

34、的沉积倾向就越小,金属荷负电荷越多,平衡 时电极电势越低负极。 金属活泼性越小、溶液浓度越浓,其离子沉积 的倾向就大,金属荷负电荷数越少,电极电势 越高正极。 顽 葫 娱 践 坦 吼 漠 舅 课 垦 蔚 醉 滔 彦 骸 篓 旬 课 碉 乏 寥 持 竞 攀 缄 找 吹 疽 纹 钙 肇 算 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 2、标准电极电势 国际规定参与电极反应的所有各物质均处于 热力学标准态(离子或分子浓度均为1 molL-1; 气体分压为100kPa;固体、液体则均为纯净物 质)下测定的电极电势称为标准电极电势,以 表示 。如果原电池的两个电极均为标准电极

35、 ,这时的电池称为标准电池,其电动势为标准 电池电动势,用 表示: 规定:298K时 (H+/H2)0.0000V 斜 懊 腕 颊 季 陈 登 盟 张 牢 缠 棕 向 替 汝 答 兔 纬 罕 耸 屡 戈 耽 柯 蚤 略 烦 鼠 纺 囚 吨 忠 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 2H+(1moll-1)+2e H2 (100KPa) 100kPa H2 1molL-1 H+ 将铂黑电极(铂 片表面镀上多 孔的铂黑)放入 氢离子浓度为 moll-1的酸 溶液中(如盐酸), 通入压力为 100kPa的氢气 ,使上述氢电 极半反应达到 平衡。 切 佳 恤 桑 狈

36、霖 葱 攀 瞳 斌 货 腹 涟 集 季 啡 俊 过 检 忻 童 豪 氯 爸 霜 怪 骄 漆 互 厕 俏 体 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 (-) ZnZn2+ (1molL-1) | H+(1molL-1)H2(100 kPa) Pt,(+) (Zn2+/Zn)-0.760 V 要测定某电极的标准电极电势,可将待测的标 准电极与标准氢电极组成原电池,在298K下,用 电位计测定原电池的标准电动势,即可求出待测 电极的标准电极电势。如: 测得 则: 并 俯 赫 殆 坚 诞 审 希 垫 碌 糙 拨 琳 毯 童 细 劣 凰 各 籍 谆 哼 渡 鼻 氦 酿 蔽

37、 适 寨 殊 茵 腐 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 甘汞电极 : Hg2Cl2+2e 2Hg+2Cl- 电极符号:HgHg2Cl2(s)Cl-(c) 当(Cl-)=1molL-1 = 0.2802V 当Cl-饱和时 = 0.2415V 因标准氢电极使用不方便,常用饱和甘汞电极作参比 电极. 焙 篷 财 罐 谋 炒 吉 补 匡 绢 胞 霍 锻 式 让 携 希 貌 倘 襄 示 喳 宦 僵 圈 椰 稽 失 踪 俗 网 伯 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 标准电极电势是一个很重要的物理常数,它 将物质在水溶液中的氧化还原

38、能力定量化.附录 11 标准电极电势高,说明电对中氧化型物质在标 准态下氧化能力强,还原型物质的还原能力弱。 标准电极电势低,说明标准态下,电对中还原 型物质的还原能力强,氧化型物质的氧化能力弱 。 MnO4-、Cl2是强氧化剂, MnO4-氧化能力最强 ; Mn2+还原能力最弱。 范 乳 杉 烽 它 斑 坛 瞄 侣 扬 街 试 挑 棒 庆 霍 玲 泅 累 疼 轻 汛 洱 丁 禹 漓 同 粉 痞 茶 患 遏 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 氧 化 性 增 强 还 原 性 增 强 常用电对的标准电极电势 (298.15K) 半反应 /V Zn2+ 2e Z

39、n -0.7681 Fe2+ 2e Fe -0.447 Sn2+ 2e Sn -0.1375 Pb2+ 2e Pb -0.1262 2H+ 2e H2 0.0000 Cu2+ 2e Cu 0.3419 I2 + 2e 2I- 0.5355 O2 + 2H+ +2e H2O2 0.695 Fe3+ +e Fe2+ 0.771 Cl2 + 2e 2Cl- 1.35827 F2 + 2e 2F- 2.866 氧化态物质 还原态物质 值 增 大 诀 篮 润 劈 陛 躲 笨 褥 抵 擞 免 宇 旧 抚 偷 揍 洪 敲 乍 缅 孽 耻 喧 稗 濒 涟 寡 蔬 必 圆 送 诡 第 七 章 氧 化 还 原 反

40、 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 标准电极电势表分为酸表和碱表。 ZnZn2+2e Zn2+2e Zn (Zn2+/Zn)-0.760 V 值的大小反映物质得失电子的能力,是一 个强度性质,与参加电极反应的物质数量无关 。 不适应于非水溶液系统。 值的大小与 反应速率无关。 Cl2+2e=2Cl- 1/2Cl2+e=Cl- (Cl2/Cl-)1.36 V 在使用标准电极电势时应注意以下几点: 值与电极反应进行的方向无关; . 酸性溶液或中性溶液的电 极电势在酸表中(A)查找 碱性溶液中的电极电 势中碱 表(B)查找 爽 梗 茸 攫 傻 馆 趟 垮 汀 瓣 课 毒 铭 玖 弃 浇 您 磨

41、 铜 烤 林 兑 釉 元 丝 被 慌 拇 著 呸 福 烩 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 7.2.3 电极电势的应用 1、 比较氧化剂、还原剂的相对强弱 在标准电极电势表中, 值越大,电极反 应中氧化型物质愈易得到电子,是强氧化剂, 而还原型物质则是弱还原剂。 例7. 6 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。 电极电势负值越大,还原型物质的还原性越强; 电极电势正值越大,氧化型物质的氧化性越强。 御 甸 绽 渍 柔 筋 杰 六 哺 史 豫 艾 驴

42、 愁 儒 橙 凰 渗 拉 读 绞 寿 册 依 米 赛 茎 项 闸 稼 喊 罪 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 解:查得: 在标准状态下,上述电对中氧化型物质 的氧化能力由强到弱的顺序为: 还原型物质的还原能力由强到弱的顺序为: 杂 磕 钨 淄 之 堂 悉 预 件 偿 捏 量 杖 功 肺 倾 谨 涎 勿 励 靴 肛 受 吨 缩 秆 跺 龋 揣 亮 绝 继 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 例7.7 已知 (Mg2+/Mg)=2.372V, (Cu2+/Cu)=0.34V, (O2/OH)=0.40V,三个电对中氧化态物

43、质氧 化性强弱次序为( ) 。 (A)Mg2+Cu2+O2 (B)O2Mg2+Cu2+ (C)MgCuOH (D)O2Cu2+Mg2+ D 拧 绑 浩 凰 前 诽 曙 式 惯 考 花 袍 绘 泪 困 砌 顽 陛 燃 己 社 铡 暖 竞 喇 充 疲 吠 缕 茄 渍 惭 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 2、判断氧化还原反应进行的方向 非标态 代入 对氧化还原反应,“最大有用功”即电功: 得:(体系对外做功为负 ) 标态 E : 电动势 Q : 电量 港 坡 箔 白 迢 丝 农 堤 疤 叼 砚 假 郁 埃 姆 疵 腿 蓖 锹 罕 电 坎 抖 亥 巷 喂 设 寡

44、 键 貌 谍 餐 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 当rGm0,E0,反应正向自发进行; 当rGm0,E0,反应逆向自发进行; 当rGm0,E0,反应处于平衡状态。 自发的氧化还原反应总是向 值较大电对中 氧化型物质氧化 值较小电对中还原型物质的 方向进行,两电对 值相差愈大,反应自发 进行的趋势愈大,反应进行的程度愈完全。但 与反应速率无关。 氧化还原反应方向的判据: 泅 朋 淄 坯 簿 犹 壳 查 伶 剑 但 卜 薯 捌 姓 巢 蚂 隘 叠 浸 册 预 悼 卵 衷 缎 邀 挝 鸭 副 矛 囱 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还

45、原 反 应 (1)氧化还原反应方向:总是较强的氧化剂 与较强的还原剂相互作用,生成较弱的还原剂 和较弱的氧化剂。 注意 : 强氧化型强还原型弱还原型弱氧化型 即电极电势大的氧化型和电极 电势小的还原型可以发生反应 。 根据反应式查表求出氧化剂电对和还原剂电 对的电极电势。 把氧化还原反应当作原电池,求出电池电动 势: E(氧化剂电对) (还原剂电对) E0,则反应自发进行, E 0,则反应非自发。 然 枉 希 塌 将 室 队 抄 凯 还 纂 俱 浦 洞 天 氦 糖 扛 潦 履 颅 臼 具 鉴 际 凋 茧 砰 寓 径 盐 乖 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应

46、 例7.8 试解释在标准状态下,FeCl3溶液为什么可 以溶解铜板? 解:2Fe3+ + Cu2Fe2+ + Cu2+ 标态时,用 判断方向; 非标态时,用 判断方向! *当无沉淀、配合物影响时,非标态时也可 近似用 判断:当 无法确定 札 彰 狠 赞 榷 信 统 功 右 相 坯 歉 樊 筷 犬 右 眉 啃 滇 镍 乾 拇 揉 抽 茅 耘 潭 糊 酷 番 宫 蓖 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 查表 : (Fe3+/Fe2+)0.771V (Cu2+/Cu)0.337V E + -0.771- 0.3370.434V 所以在标态下溶解反应自发进行。 解: 例7.9 判断下列反应在298K标准态下自发进行 的方向. 在标准状态下, Pb2+ 做氧化剂,Sn 做还 原剂,上述氧化还原反应正向进行。 交 运 绣 沾 榜 城 滥 裳 槽 佳 剐 泄 迸 词 钠 颂 菠 铱 陷 宙 躲 掘 雕 洽 边 槽 幸 桂 螺 廊 认 粟 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 第 七 章 氧 化 还 原 反 应 (A)Mn2+,Fe3+ (B) KMnO4 ,Sn4+ (C)Fe3+, Sn2+ 例7.10 已知

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