西工大與西安交大期末復(fù)習(xí)考研備考 化學(xué)課件 氧化還原反應(yīng)VIP

1、從元素得失電子的角度，一般從元素得失電子的角度，一般可把化學(xué)反應(yīng)分為兩大類：一可把化學(xué)反應(yīng)分為兩大類：一類是在反應(yīng)過程中，反應(yīng)物之類是在反應(yīng)過程中，反應(yīng)物之間沒有電子的轉(zhuǎn)移，如酸堿反間沒有電子的轉(zhuǎn)移，如酸堿反應(yīng)、沉淀反應(yīng)及配位反應(yīng)等；應(yīng)、沉淀反應(yīng)及配位反應(yīng)等；一類是在反應(yīng)過程一類是在反應(yīng)過程中，反應(yīng)物之間發(fā)中，反應(yīng)物之間發(fā)生了電子轉(zhuǎn)移，這生了電子轉(zhuǎn)移，這一類反應(yīng)就是氧化一類反應(yīng)就是氧化還原反應(yīng)。還原反應(yīng)。2Mg(s)+O2(g) = 2MgO(s)MgMg2+2e2P(s)+2Cl2(g) = 2PCl3(l)與氧結(jié)合與氧結(jié)合電子轉(zhuǎn)移電子轉(zhuǎn)移電子偏移電子偏移半反應(yīng)（電極反應(yīng)）涉及同一元素的氧化

2、態(tài)和還原態(tài)：半反應(yīng)（電極反應(yīng)）涉及同一元素的氧化態(tài)和還原態(tài)：（1 1）負(fù)極寫在左邊，正極寫在右邊；）負(fù)極寫在左邊，正極寫在右邊；（2 2）負(fù)極先寫還原型物種（反應(yīng)前），再寫氧化型物種）負(fù)極先寫還原型物種（反應(yīng)前），再寫氧化型物種（反應(yīng)后）；正極先寫氧化型物種，再寫還原型物種；（反應(yīng)后）；正極先寫氧化型物種，再寫還原型物種；標(biāo)明各物種的狀態(tài)和濃度（分壓）；標(biāo)明各物種的狀態(tài)和濃度（分壓）；H+(c1) | H2(p), Pt(+) (-)Pt，O2(p) | OH- - (c1) (-)Zn | Zn2+(c1) H+(c1) | H2(p), Pt(+)(+)（3 3）用單垂線表示相與相之間的界

3、面，雙垂線表示鹽橋；）用單垂線表示相與相之間的界面，雙垂線表示鹽橋；Fe3+(c1)，F(xiàn)e2+(c2) | Pt (+) (-) Pt, Cl2(p) | Cl- (c) （6 6）只起導(dǎo)電作用的惰性電極（鉑、石墨）要注明。）只起導(dǎo)電作用的惰性電極（鉑、石墨）要注明。（4 4）若同一相中有兩個(gè)以上物種，則用逗號將之隔開；）若同一相中有兩個(gè)以上物種，則用逗號將之隔開；（5 5）若正極是氣體電極，則可以先寫還原型物種，再）若正極是氣體電極，則可以先寫還原型物種，再 寫氧化型物種；寫氧化型物種；Sn4+(c1)，Sn2+(c2) | Pt (+) 界面界面 界面界面 c1 鹽橋鹽橋 c2 界面界面

4、(-) PtH2(105Pa) H+ (1mol L- -1)Cu2+ (1mol L- -1) Cu(s)(+)22CueCu 22322HH OH Oe +2+2222HCuHCu + + (-) Zn（s)Zn2+ (c1)Cu2+ (c2) Cu(s)(+)22ZneZn22CueCu22CuZnCuZn22222HgCleHg Cl242854MnOHeMnH O242222165281010MnOHHg ClMnH OHgCl (-) Hg(s) Hg2Cl 2(s) Cl-MnO4-(c1), Mn2+ (c2) Pt (+)電極反應(yīng)：電極反應(yīng)：電極符號：電極符號：Zn (s)

5、Zn2+ (aq)電極反應(yīng)電極反應(yīng)電極符號電極符號Pt H2(g) H+ (aq)22()2( )HaqeHg 2()2( )ZnaqeZn s Pt Fe 3+ (aq, c1), Fe 2+ (aq, c2)電極符號電極符號電極反應(yīng)：電極反應(yīng)：電極反應(yīng)：電極反應(yīng)：電極符號：電極符號：Hg- -Hg2Cl2 (s) Cl- - (aq) 22( )222()Hg ClseHg lClag32()()FeaqeFeag 22( )()()( )Zn sCuaqZnaqCu s反應(yīng)熱測定裝置反應(yīng)熱測定裝置1(298.15)218.7rmHkJ mol (298.15)(298.15)298.15

6、(298.15)rmrmrmGHS 1(298.15)212.47rmGkJ mol 2( )()2Zn sZnaqe 2()2( )CuaqeCu s 22( )()()( )Zn sCuaqZnaqCu s112 964851.101212.46rWQ UnFEC molVkJ mol電池電動勢電池電動勢E與電池反應(yīng)與電池反應(yīng) 關(guān)系關(guān)系:rmG1(298.15)212.47rmGkJ mol eGWeWqEnFEGnFEGnFE標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下：使用條件：使用條件：可逆電池可逆電池lnrmGnFEKRTRTlg0.0592nEK電池在放電之后再充電時(shí)，必須恢復(fù)原狀；電池在放電之后再充

7、電時(shí)，必須恢復(fù)原狀；電池在放電或充電時(shí)，所通過的電流都無窮小。電池在放電或充電時(shí)，所通過的電流都無窮小。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，E=0E=0, ,G=0G=0，則：，則：當(dāng)當(dāng)T為為298.15K，R為為8.314Jmol-1K-1，并把自然對數(shù)換，并把自然對數(shù)換算成常用對數(shù)，則有：算成常用對數(shù)，則有：M活潑活潑: 溶解溶解 沉積沉積 M不活潑不活潑: 沉積沉積 溶解溶解濃濃Mn+稀稀Mn+( )()nM sMaqne 溶溶解解沉沉淀淀選定一個(gè)電極作為比較標(biāo)準(zhǔn)，確定各個(gè)電極對此比較電選定一個(gè)電極作為比較標(biāo)準(zhǔn)，確定各個(gè)電極對此比較電極極 ( (稱為參比電極稱為參比電極) ) 的相對電極

8、電勢。的相對電極電勢。IUPACIUPAC建議采用標(biāo)準(zhǔn)氫電極作為建議采用標(biāo)準(zhǔn)氫電極作為標(biāo)準(zhǔn)電極。標(biāo)準(zhǔn)電極。2( )2()2HgHaqe 2/HH 2(/)0.0000HHV 12|(100)|(1)Pt HkPaHmol L標(biāo)準(zhǔn)電極電勢：標(biāo)準(zhǔn)電極電勢：電對中的氧化態(tài)和還原態(tài)都是標(biāo)準(zhǔn)態(tài)電對中的氧化態(tài)和還原態(tài)都是標(biāo)準(zhǔn)態(tài)（濃度為（濃度為1moldom1moldom-3-3，分壓為，分壓為100kPa100kPa），液體和固體），液體和固體為純凈物質(zhì)，用符號為純凈物質(zhì)，用符號（氧化態(tài)（氧化態(tài)/ /還原態(tài)）還原態(tài)）。未知電極標(biāo)準(zhǔn)電極電未知電極標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的測量：勢的測量：將待測標(biāo)將待測標(biāo)準(zhǔn)電極與標(biāo)準(zhǔn)氫電

9、極準(zhǔn)電極與標(biāo)準(zhǔn)氫電極組成原電池，測量出組成原電池，測量出這個(gè)原電池的電動勢，這個(gè)原電池的電動勢，就是待測電極的標(biāo)準(zhǔn)就是待測電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢。電極電勢。 ()( )( )MFEEE參比電極：參比電極：德國化學(xué)家德國化學(xué)家W .能斯特能斯特()()lnaAbBcRTnFc 氧化態(tài)氧化態(tài)還原態(tài)還原態(tài)0.059( )lg( )abc Anc B0.059 ( )/ ( )/lg ( )/ ( )/yzabc Ycc ZcEEnc Acc Bc用純水代替構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)氫電極的酸性水溶液，用純水代替構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)氫電極的酸性水溶液，試計(jì)算該氫電極的電極電勢。試計(jì)算該氫電極的電極電勢。將氫電極半反應(yīng)中的將氫電極半反應(yīng)

10、中的n值和純水中值和純水中c(H3O+)1.010-7 molL-1，代入上式得，代入上式得:()()lnaAbBcRTnFc 232321 22720.059(/)(/)(/)lg () /0.05910lg2(1.010 )0.41Vp HpH OHH OHnc H Omol LVVV （1 1） 確定金屬的活動性順序確定金屬的活動性順序（2） 計(jì)算原電池的電動勢計(jì)算原電池的電動勢（3） 判斷氧化劑和還原劑的相對強(qiáng)弱判斷氧化劑和還原劑的相對強(qiáng)弱（4） 判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向（5） 選擇合適的氧化劑和還原劑選擇合適的氧化劑和還原劑（6） 判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的次

11、序判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的次序（7） 求平衡常數(shù)求平衡常數(shù)（8） 求溶液的求溶液的pHpH試確定金屬試確定金屬FeFe、CoCo、NiNi、CrCr、MnMn、ZnZn、PbPb在水溶在水溶液中的活動性順序。液中的活動性順序。22232220.4400.2770.2460.741.180.7630.126FeCoFeCoNiCrNiCrMnZnMnZnPbPbVVVVVV 查標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表得：查標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表得：由以上數(shù)據(jù)可知，活動性順序?yàn)椋河梢陨蠑?shù)據(jù)可知，活動性順序?yàn)椋篗nZnCrFeCoNiPbM活潑活潑: 溶解溶解 沉積沉積 氧化態(tài)氧化態(tài) + ne- - 還原態(tài)還原態(tài) E /V- -3.0

12、45- -0.763 0.000 0.337 1.36 2.87Li+ + e- - LiZn2+ + 2e- - Zn 2H+ + 2e- - H2Cu2+ + 2e- - Cu Cl2 + 2e- - 2Cl- - F2 + 2e- - 2F- - 氧氧化化態(tài)態(tài)的的氧氧化化性性增增強(qiáng)強(qiáng)還還原原態(tài)態(tài)的的還還原原性性增增強(qiáng)強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢越大，電對的氧化態(tài)是越強(qiáng)的氧化劑，標(biāo)準(zhǔn)電極電勢越大，電對的氧化態(tài)是越強(qiáng)的氧化劑，還原態(tài)是越弱的還原劑；標(biāo)準(zhǔn)電極電勢越小，電對的氧化態(tài)還原態(tài)是越弱的還原劑；標(biāo)準(zhǔn)電極電勢越小，電對的氧化態(tài)是越弱的氧化劑，還原態(tài)是越強(qiáng)的還原劑。是越弱的氧化劑，還原態(tài)是越強(qiáng)的還原劑。計(jì)

13、算下列原電池在計(jì)算下列原電池在298K298K時(shí)的電動勢，指出正、負(fù)極時(shí)的電動勢，指出正、負(fù)極 Pt | Fe2+ (1.0 mol.L-1), Fe3+ (0.10 mol.L-1) |NO3 -(1.0 mol.L-1), HNO2 (0.010 mol.L-1 L), H+(1.0 mol.L-1) | Pt查表知查表知：32FeeFe Pt | Fe2+ (1.0 mol.L-1), Fe3+ (0.10 mol.L-1) 232323()/()0.0592lgFeFeFeFeFeFecnc 0.05921.00.771lg0.71210.1V32/0.771FeFeV 計(jì)算下列原電池

14、在計(jì)算下列原電池在298K298K時(shí)的電動勢，指出正、負(fù)極時(shí)的電動勢，指出正、負(fù)極 Pt | Fe2+ (1.0 mol.L-1), Fe3+ (0.10 mol.L-1) |NO3 -(1.0 mol.L-1), HNO2 (0.010 mol.L-1 L), H+(1.0 mol.L-1) | Pt查表知查表知：32232NOHeHNOH OPt | NO3 -(1.0 mol.L-1), HNO2 (0.010 mol.L-1 L), H+(1.0 mol.L-1)232323()3/()()0.0592lgHNONOHNONOHNOHNOcncc 30.05920.010.94lg0.

15、99921.01.0V 32/0.94NOHNOV 計(jì)算下列原電池在計(jì)算下列原電池在298K298K時(shí)的電動勢，指出正、負(fù)極時(shí)的電動勢，指出正、負(fù)極 Pt | Fe2+ (1.0 mol.L-1), Fe3+ (0.10 mol.L-1) |NO3 -(1.0 mol.L-1), HNO2 (0.010 mol.L-1 L), H+(1.0 mol.L-1) | Pt由于：由于：E (NO3- /HNO2) E (Fe3+ /Fe2+ )EMF = (+) - (-)= 0.999 - 0.712 = 0.287V所以電池反應(yīng)為：所以電池反應(yīng)為： NO3-+ 3H+ + 2Fe 2+ = HN

16、O2 + H2O +2Fe3+Fe3+ /Fe2+ 為負(fù)極為負(fù)極NO3- /HNO2為正極為正極計(jì)算下列原電池在計(jì)算下列原電池在298K298K時(shí)的電動勢，指出正、負(fù)極時(shí)的電動勢，指出正、負(fù)極 Pt | Fe2+ (1.0 mol.L-1), Fe3+ (0.10 mol.L-1) |NO3 -(1.0 mol.L-1), HNO2 (0.010 mol.L-1 L), H+(1.0 mol.L-1) | PtFe3+ /Fe2+ 為負(fù)極為負(fù)極NO3- /HNO2為正極為正極3232/0.940.7710.169MFNOHNOFeFeVE 32/0.94NOHNOV 32/0.771FeFeV

17、 查表知查表知：假設(shè)假設(shè)計(jì)算下列原電池在計(jì)算下列原電池在298K298K時(shí)的電動勢，指出正、負(fù)極時(shí)的電動勢，指出正、負(fù)極 Pt | Fe2+ (1.0 mol.L-1), Fe3+ (0.10 mol.L-1) |NO3 -(1.0 mol.L-1), HNO2 (0.010 mol.L-1 L), H+(1.0 mol.L-1) | Pt2320.0592lg0.05920.10.010.169lg21.0 1.01.00.287MFMFEEQnV 則電池反應(yīng)為：則電池反應(yīng)為： NO3-+ 3H+ + 2Fe 2+ = HNO2 + H2O +2Fe3+Fe3+ /Fe2+ 為負(fù)極為負(fù)極NO

18、3- /HNO2為正極為正極假設(shè)成立，電池電動勢為假設(shè)成立，電池電動勢為0.287V當(dāng)外界條件一定時(shí)，反應(yīng)處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，反應(yīng)的方當(dāng)外界條件一定時(shí)，反應(yīng)處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，反應(yīng)的方向就取決于氧化劑或還原劑的本性。向就取決于氧化劑或還原劑的本性。判斷反應(yīng)判斷反應(yīng)2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+能否自發(fā)由左向右進(jìn)行？能否自發(fā)由左向右進(jìn)行？查標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表得查標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表得：2320.7710.337CuCuFeFeVV 故上述反應(yīng)可由左向右自發(fā)進(jìn)行。故上述反應(yīng)可由左向右自發(fā)進(jìn)行。232CuCuFeFe 因?yàn)橐驗(yàn)檫€原性還原性Cu Fe2+ ,氧化性氧化性Fe3+ Cu2+ 求下列反應(yīng)在求下列反應(yīng)在298 K時(shí)的平衡常時(shí)的平衡常KqZn+Cu2+ (1.0molL