普化培训4.ppt

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1、第五节 氧化还原与电化学,一.氧化还原反应 1.氧化反应:物质失去电子的反应称氧化反应. 例Zn-2e-1=Zn2+ （化合价升高的过程） 2.还原反应: 物质得到电子的反应称还原反应. 例Cu2+2e-1=Cu（化合价降低的过程） 3.氧化剂:得到电子（化合价降低）的物质是氧化剂,如Cu2+。 4.还原剂:失去电子（化合价升高）的物质是还原剂,如Zn。 5.氧化还原反应:有电子转移的反应。,15对于化学反应: Cl2+6NaOH=NaClO3+5NaCl+3H2O,下列评述中,Cl2在该反应中所起的作用的正确评述是: A.Cl2既是氧化剂,又是还原剂; B. Cl2是氧化剂,不是还原剂; C

2、. Cl2是还原剂,不是氧化剂; D. Cl2既不是氧化剂,又不是还原剂;,6. 氧化还原反应方程式的配平: 离子电子法配平氧化还原反应方程式的步骤: (1)用离子式写出参加氧化还原反应的反应物和产物。 如：MnO4- + Fe2+ Mn2 + + Fe3+ (2)写出氧化还原反应的两个半反应:还原剂失去电子被氧化氧化反应;氧化剂得到电子被还原还原反应。 MnO4- +e- Mn2 + ; Fe2+ Fe3+ (3)配平半反应式使两边的各种元素原子总数和电荷总数均相等。 MnO4- + 8H + +5e- Mn2 +4H2O ; Fe2+ - e- Fe3+ (4)根据氧化剂和还原剂得失电子总

3、数相等的原则确定各半反应式的系数,并合并之,写出配平的离子方程式和分子方程式。 MnO4- + 5Fe2+ + 8H + = Mn2 + 5Fe3+ + 4H2O,二. 原电池与电极电势 1. 原电池:将化学能转化为电能的装置。 (1)原电池的电极反应 (半反应)、电池反应 (总反应)： 例如铜锌原电池 负极发生氧化反应：Zn - 2e-1=Zn2+ 正极发生还原反应：Cu2+ + 2e-1=Cu 原电池的总反应： Zn + Cu2+= Zn2+ Cu,(2) 原电池的图式： (）BB+（C）A+（C）A (+) “” 代表相界, “” 代表盐桥 盐桥作用：补充电荷,保持两边溶液的电中性,维持

4、电荷平衡，沟通线路。 铜锌原电池图式为： （）ZnZn2+（C1）Cu2+ （C2）Cu (+),2.电极类型及符号 组成原电池的电极归纳起来分为四类： (1)金属金属离子电极,例如： ZnZn2+（C） (2)非金属非金属离子电极,例如：PtH2（P）H+（C） (3)金属离子电极,例如：PtFe3(C1), Fe2(C2) (4)金属金属难溶盐电极,例如：Ag,AgCl（S）Cl（C） 说明： 1)非金属电极及离子电极，必须外加一个能导电而本身并不参加反应的惰性电极（如铂Pt、石墨C）作辅助电极； 2)不同价态离子之间无相界，用（，）隔开； 3)H离子或OH离子参与了氧化还原反应，也应写入

5、半电池中。,37.关于盐桥叙述错误的是（） A、电子通过盐桥流动； B、盐桥中的电解质可以中和两个半电池中过剩的电荷； C、可维持氧化还原反应的进行； D、盐桥中的电解质不参加电池反应。 答：B,反应： 5Fe 2+ +8H+ MnO4 Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O 原电池图式为： （-）Pt| Fe3+，Fe 2+ MnO4，Mn2+，H+|Pt（+）,例题 82根据下列反应构成原电池，其电池图式为。 Fe2+ + Ag+ Fe3+ + Ag A.(一) Fe2+Fe3+ Ag+Ag(+) B.(一)PtFe2+Fe3+Ag+Ag (+) C.(一)PtFe2+,Fe3+ Ag+A

6、g,Ag(+) D.(一)PtFe3+, Fe2+Ag+Ag(+),题114. 问：已知原电池的符号为: (-)Pt Fe3+ ,Fe2 Sn 4+，Sn 2Pt(+),则此电池反应的产物为: Fe3+, Sn4+ (B) Fe3+ , Sn2 (C) Fe2, Sn4+ (D) Fe2, Sn2 负极的反应为: Fe2 e = Fe3+ ; 正极的反应为: Sn4+ + 2e = Sn2;,3电极电势： (1)标准氢电极：规定在任何温度下标准氢电极的电极电势为零，即 （H+/H2）=0.0000V 标准氢电极为:PtH2(100kPa)H+(1mol.dm-3) (2)标准电极电势：标准状态

7、时的电极电势. 标准状态：在298K，离子浓度为1mol.dm-3 ，气体分压为100kPa.固体为纯固体,液体为纯液体,此时的状态 说明： 1)标准电极电势在一定温度下为一常数,不随电极反应形式的改变而变.例： Cu2+ + 2e = Cu, = +0.34V； Cu 2e = Cu2+ = +0.34V,2)电极电势不随电极反应计量系数的改变而变化。例： 电极反应： Cu2+ 2e = Cu, = +0.34V 电极反应：2Cu =2 Cu2+ 4e， = +0.34V 例题: 73.电极反应Cu2+2e=Cu,=+0.34V,推测电极反应2Cu= 2Cu2+4e的值为_ A.-0.68V

8、;B.+0.68V;C.-0.34V ;D.+0.34V,（3）原电池电动势: E=(+)()； 标准电动势: E=(+)() 电极电势高的电极作正极，电极电势低的电极作负极，E0，原电池正常工作，电流从正极流向负极。 (4)参比电极：由于标准氢电极要求氢气纯度高、压力稳定,并且铂在溶液中易吸附其他组分而失去活性。因此,实际上常用易于制备、使用电极电势稳定的电极为对比参考,称为参比电极 常用参比电极: 甘汞电极或氯化银电极,4浓度对电极电势的影响-能斯特方程 对任意给定的电极 a（氧化态）+ ne- = b（还原态）, 298K时: 其中：C=1moldm-3, 例： Cu2+(aq) 2e-

9、 Cu（s) Fe3（aq） e Fe2（aq）,注意事项： （1）参加电极反应的物质若是纯物质或纯液体，则该物质的浓度作为1。 （2）若电极反应中某物质是气体，则用相对分压P/P 代替相对浓度 C/C 例：氢电极,电极反应为: 2H+(aq) + 2e- = H2(g), 其能斯特方程为: 其中：P = 100kPa,(3) 对于有H+或OH-参加的电极反应,其浓度及其计量系数也应写入能斯特方程。 如,电极反应: MnO4- + 8H + +5e- Mn2 +4H2O 其能斯特方程为:,76.电池(-)ZnZnSO4(1.0mol dm-3) CuSO4(1.0mol dm-3) Cu(+)

10、 如果改变下列条件，原电池的电动势不发生改变的是( C )。 A.增加溶液CuSO4的浓度 B.增加溶液ZnSO4的浓度 C.CuSO4溶液和ZnSO4溶液的浓度增加相同的倍 D.溶液变成碱性 81.298K时，金属锌放在1.0mol dm-3的Zn2+溶液中，其电极电势为=-0.76V。若往锌盐溶液中滴加少量氨水,则电极电势应B _ 。 A 增大 B减小 C不变 D不能判断,128. 已知 .某原电池的两个半电池都由AgNO3溶液和银丝组成,其中一个半电池的 另一半电池的 将二者连通后,其电动势为:( B ) (A)0.00V (B)0.059V (C) 0.80V (D)无法判断 77.S

11、n4+/Sn2+半电池中，Sn2+的浓度为0.1 moldm-3,Sn4+的浓度为0.01 moldm-3,其电极电势为: ( C ) 。 A.(Sn4+/Sn2+)+0.0592V B.(Sn4+/Sn2+)-0.0592V C.(Sn4+/Sn2+)_(0.0592/2)V;D.(Sn4+/Sn2+)+(0.0592/2)V,36.下列电池反应: Ni（s）+ Cu2+（aq） Ni2+（1.0mol.dm-3）+ Cu（s）, 已知电对Ni2+ /Ni的为-0.257V，则电对Cu2+ /Cu的为+0.342V,当电池电动势为零时, Cu2+离子浓度应为: （A）5.0510-27mol

12、.dm-3 ;（B）4.9510-21mol.dm-3 （C）7.1010-14mol.dm-3 ;（D）7.5610-11mol.dm-3 34.电极反应:MnO4- + 8H + +5e- Mn2 +4H2O的标准电动势为+1.51V,则当pH=1.0时,其余物质浓度均为1.0mol.dm-3时的电动势为: （A）+1.51V;（B）+1.50V （C）+1.42V;（D）+1.60V,题117. 问： 当 pH = 10 时，氢电极的电极电势是: -0.59 V (B) -0.30 V (C) 0.30 V (D) 0.59 V,当PH2=p=100kPa, pH=10,C(H+)=10

13、-10 mol.dm-3,1.由两个氢电极组成原电池: (-)PtH2(g)(100kPa) H+(0.10mol.dm-3) H2(g)(100kPa)H+( x mol.dm-3); 试验测得该原电池的电动势为0.016V,则组成该原电池 正极的氢电极中氢离子浓度(x)为_ mol.dm-3 A.0.053; B.0.029; C.0.19 D.0.35 提示:,题112. 问：用Nernst方程式计算Br2/Br电对的电极电势，下列叙述中正确的是： Br2 的浓度增大， 增大 (B) Br 的浓度增大， 减小 (C) H浓度增大，减小 (D) 温度升高对 无影响,题121问：正极为饱和甘

14、汞电极，负极为玻璃电极，分别插入以下各种溶液，组成四种电池，使电池电动势最大的溶液是： (A) 0.10 mol.dm-3 HAc (B) 0.10 mol.dm-3 HCOOH (C) 0.10 mol.dm-3 NaAc (D) 0.10 mol.dm-3 HCl,5. 电极电势的应用 （1）比较氧化剂、还原剂的相对强弱：电极电势代数值越大，其氧化态氧化性越强，对应还原态的还原性越弱；电极电势代数值越小，其还原态的还原性越强。 例, 已知: 则,氧化性强弱顺序为: ,（2）判断氧化还原反应进行的方向： E=(+)(-)0 反应正向进行; E= (+) (-)=0 反应处于平衡; E= (+

15、) (-)0 反应逆向进行; 电极电势大的氧化态作氧化剂(正极),电极电势小的还原态作还原剂(负极),反应正向进行. 例: 已知： (Sn2+/Sn) -0.1375V; (Pb2+/Pb) -0.1262V 在标准状态下,反应方向为: Sn + Pb2+ Sn + + Pb,（3）计算氧化还原反应进行的程度： 氧化还原反应进行的程度可用标准平衡常数k来表示。在29815k时， E= (+) () = (氧化剂) (还原剂) n:反应中转移的电子数,76.下列物质与H2O2水溶液相遇时，能使H2O2显还原性的是： 已知：E（MnO-4/ Mn 2+）=1.507V，E（Sn 4+ /Sn 2+

16、 ）=0.151V，E（Fe 3+/Fe 2+ ）=0.771V，E（O2/ H2O2）=0.695V，E（H2O2/ H2O）=1.776V，E（O2/ O H- ）=0.401V （A）KMnO4 (酸性) （B）SnCl2 （C）Fe2+ （D）NaOH 答：A 分析：电极电位的大小顺序为： E（H2O2/ H2O）E（MnO4/ Mn 2+ ） E（O2/ H2O2） E（Fe3+/ /Fe 2+ ） E（O2/ O H- ） E（Sn4+ /Sn 2+ ）,例题,74.在标准条件下,下列反应均正方向进行: Cr2O72-+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O 2Fe3+S

17、n2+=2Fe2+Sn4+ 它们中间最强的氧化剂和最强的还原剂是_ A.Sn2+和Fe3+ B. Cr2O72-和Sn2+ C. Cr3+和Sn4+ D. Cr2O72-和Fe3+ 75.已知Sn4+/Sn2+=0.15V，Cu2+/Cu=0.34V Fe3+/Fe2+=0.77V，Cl2/Cl-=1.36V 在标准状态下能自发进行的反应是 。 A.Cl2+Sn2+ 2Cl-+Sn4+ B.2Fe2+Cu2+ 2Fe3+Cu C.2Fe2+Sn4+ 2Fe3+Sn2+ D.2Fe2+ +Sn2+ 2Fe3+ + Sn4+,78已知 Cu2+/Cu = +0.3419V ， Fe3+/Fe2+

18、= +0.771V Sn4+/Sn2+ = +0.151V ， I2/I- = +0.5355V 其还原态还原性由强到弱的顺序为( C )。 ACuI-Fe2+Sn2+， BI- Fe2+ Sn2+ Cu CSn2+ Cu I- Fe2+， DFe2+ Sn2+ I- Cu 79已知Br2/(Br-)=+1.066V (Fe3+/Fe2+)=0.771V 下列物质中还原性最强的是( )。 Br2 Br- Fe3+ Fe2+,题122. 问： 试验证实下列反应在标准条件下均按正方向进行: 2I- + 2Fe3+ 2Fe2+ + I2 Br2 + 3Fe2+ 2Fe3+ + 2Br- 由此判断下列

19、标准电极电势代数值从大到小的排列顺序正确的是: （A）（Fe3+/Fe2+）(I2/I-)(Br2/Br-) （B）(I2/I-)(Br2/Br-) （Fe3+/Fe2+） （C）(Br2/Br-)（Fe3+/Fe2+）(I2/I-) （D）（Fe3+/Fe2+）(Br2/Br-)(I2/I-),题116. 问：已知: Fe3 + e = Fe2, = 0.77 V Cu2 + 2e = Cu , = 0.34 V Fe2 + 2e = Fe , = -0.44 V Al3 + 3e = Al , = -1.66 V 则最强的还原剂是: (A) Al3 (B) Fe2 (C) Fe (D) A

20、l,83下列哪项叙述是正确的_。 A.电极电势值越大，则电对中氧化态物质的氧化能力越强 B.电极电势值越小，则电对中还原态物质的还原能力越弱 C.电极电势值越大，则电对中氧化态物质失电子能力越强 D.电极电势值越小，则电对中还原态物质得电子能力越弱 80某电池由下列两个半反应组成：A=A2+2e-，B2+2e-=B，电池反应 A+B2+=A2+B的平衡常数为.0104,则该原电池的标准电动势为 _。 A.0.118V B.0.07V C.-0.50V D.-1.18V,题113. 问：由反应 Fe（s）+2Ag+（aq） Fe2+（aq）+2Ag（s）组成原电池,若仅将Ag+浓度减小到原来浓度

21、的1/10,则电池电动势会: (A)增大0.059V (B)减小0.059V (C)减小0.118V (D)增大0.118V,三电解 电解池：将电能转化为化学能的装置。例如电解0.1mol.dm-3 NaOH溶液，其电极反应为： 阳极进行氧化反应 4OH=O2+2H2O+4e 阴极进行还原反应 2H+2e=H2 阳极：电解池中，与直流电源的正极相连的极叫做阳极 阴极：电解池中，与直流电源的负极相连的极叫做阴极 放电：在电解池的两极中氧化态物质得到电子或还原态物质给出电子的过程叫做放电。例如，阳极上OH离子放电，阴极上H+离子放电。,2电解产物判断： 电解盐类水溶液，电极产物情况如下： (1)阴

22、极：电极电势代数值大的氧化态物质首先在阴极得电子而放电。 电极电势比Al大的金属离子首先得电子放电，电极 电势比Al(包括Al)小的金属（Li，Na，K，Ca，Mg）离 子不放电，而是H离子放电得到H2。 例如: 电解CuSO4溶液,阴极：Cu2+ + 2e = Cu 电解NaOH溶液,阴极：2H+ 2e = H2,(2)阳极:电极电势代数值小的还原态物质首先在阳极失去电子而放电。 1）金属作阳极:金属阳极 (除Pt,Au外)首先失电子被氧化成金属离子溶解。 如以金属镍作电极，电解NiSO4溶液： 阳极： Ni 2e Ni2 ； 阴极： Ni2 2e Ni,2）若石墨或铂作阳极: 电解S2、

23、Br 、Cl 等简单负离子的盐溶液时，阳极优先析出S、 Br2、 Cl2 ; 电解含氧酸（如HNO3、H2SO4）或含氧酸盐溶液时,在阳极上OH-首先被氧化析出氧。 如,石墨作电极电解CuCl2 阳极： 2Cl 2e =Cl2 ; 阴极：Cu2 2e Cu 。 如,石墨作电极电解电解NiSO4 阳极： 4OH 2e O2+ 2H2O 阴极： Ni2 2e Ni,例题,88电解某一溶液时，在阴极上析出的物质是( B )。 A 值较小的电对中的还原态物质 B 值较大的电对中的氧化态物质 C 值较小的电对中的氧化态物质 D 负离子 89电解提纯铜时，使用纯铜作的电极应是( B )。 阳极 阴极 两极

24、 不确定,59.电解CuCl2水溶液，以石墨作电极，则在阳极上: A.析出Cu ;B.析出O2 C.析出Cl2 ;D.石墨溶解 62.以石墨为电极,电解Na2SO4水溶液,则其电解产物为: A.Na和SO2; B.Na和O2 C.H2和O2; D.H2和SO2,四 金属的腐蚀及防止 1化学腐蚀：金属与干燥的腐蚀性气体或有机物发生的化学反应引起的腐蚀称化学腐蚀。 2电化学腐蚀：由电化学作用而引起的腐蚀叫做电化学腐蚀，它是由于形成许多微小腐蚀电池而引起的。电化学腐蚀分为： （1）析氢腐蚀：在酸性溶液中，阴极反应主要以H离子得电子还原成H2而引起的腐蚀称析氢腐蚀 阳极：Fe2e Fe2 阴极：2H

25、2e = H2 电池反应： Fe 2H Fe2 H2,(2)吸氧腐蚀：阴极以O2得电子生成OH离子所引起的腐蚀称吸氧腐蚀。 一般金属在大气中、弱碱性、中性甚至酸性不太强的水膜中的腐蚀主要是吸氧腐蚀。 阳极： Fe2e Fe2 阴极： O2+ 2H2O + 4e- = 4OH 电池反应： 2Fe 2H2O O2 = 2 Fe（OH）2,(3)差异充气腐蚀：金属表面因氧气浓度分布不均匀而引起的电化学腐蚀称差异充气腐蚀。是吸氧腐蚀的一种。 O2+ 2H2O + 4e- = 4OH pO2小的部位，电位低，作为阳极被腐蚀。 这种腐蚀多发生在金属表面不光滑处、加工接口处及埋入地下的管道,例题,134.

26、下列说法错误的是: C (A)金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀; (B)金属在干燥的空气中主要发生化学腐蚀 (C)金属在潮湿的空气中主要发生析氢腐蚀 (D)金属在潮湿的空气中主要发生吸氧腐蚀 63.含有杂质的铁在水中发生吸氧腐蚀,则阴极反应是下列中哪个反应式? A （A）O2 + 2H2O +4e = 4OH- （B）Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2 （C）2H+ + 2e- = H2 （D）Fe = Fe2+ + 2e-,3金属腐蚀的防止 防止金属腐蚀的方法：合金法、表面涂层法、缓蚀剂法、阴极保护法： （1）缓蚀剂法：在腐蚀介质中，加入能防止或延缓腐蚀过程的物质即缓蚀剂。缓蚀剂分为

27、有机缓蚀剂，如在酸性介质中加入少量乌洛托品（六次甲基四胺）可减缓钢铁的腐蚀；无机缓蚀剂，如在中性或碱性介质中加入重铬酸钾等。,（2）阴极保护法：将被保护的金属作为腐蚀电池的阴极而不受腐蚀的方法称阴极保护法。 牺牲阳极保护法：将较活泼金属或其合金连接在被保护的金属上，较活泼金属作为腐蚀电池的阳极而被腐蚀，被保护的金属作为阴极而达到保护的目的。常用于保护海轮外壳、锅炉和海底设备。 外加电流法：在外加直流电的作用下，用废钢或石墨等作为阳极，将被保护的金属作为电解池的阴极而被保护。,例题,90为保护海水中的钢铁设备，下列哪些金属可做牺牲阳极( D )。 APb Bcu C Sn D Zn 135. 下列防止金属腐蚀的方法中错误的是:( C ) (A)在金属表面涂刷油漆 (B) 在外加电流保护法中,被保护金属与电源正极相连; (C)在外加电流保护法中,被保护金属与电源负极相连; (D)为了保护铁制管道,可使其与Zn片相连.,