第七章氧化還原反應(yīng)與氧化還原滴定法

1、 7-2 7-2 原電池與電極電位原電池與電極電位一、原電池1 定義： 利用自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)利用自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的化為電能的裝置裝置。正極：正極： Cu2+ + 2e = Cu （氧化數(shù)氧化數(shù)降低降低）負(fù)極：負(fù)極： Zn 2e = Zn2+ （氧化數(shù)氧化數(shù)升高升高）2 組成：3 3 表示方法：表示方法：)( (s) Cu )(cCuSO )(c ZnSO Zn(s)( 2414 1）負(fù)極寫在左邊，正極寫在右邊； 2）用 表示電極與離子溶液之間的物相界面 3）不存在相界面，用，分開。加上不與金屬 離子反應(yīng)的金屬惰性電極； 4）用表示鹽橋； 5）表示出相應(yīng)的離子

2、濃度或氣體壓力。 書寫規(guī)定：書寫規(guī)定：() (Pt),H2(p ) H+(1molL-1) Fe3+(1molL-1) ,Fe2+ (1 molL-1) Pt(+) 氧化半反應(yīng)：氧化半反應(yīng)： H2 = 2H+ 2e 還原半反應(yīng)：還原半反應(yīng)： Fe3+ + e = Fe2+ 總反應(yīng)：總反應(yīng)： H2 + 2 Fe3+ = 2H+ + 2 Fe2+ 要求：1）題中給出電池符號(hào)，要能夠?qū)懗霭敕磻?yīng)和總反應(yīng)方程式；2）題中給出總反應(yīng)方程式，要能夠?qū)懗鲭姵胤?hào)和半反應(yīng)。4 4、常見電極分類(1)(1)金屬金屬金屬離子電極；金屬離子電極；(2)(2)氣體氣體離子電極；離子電極；(3)(3)均相氧化還原電極；均

3、相氧化還原電極；(4)(4)金屬金屬金屬難溶鹽金屬難溶鹽陰離子電極。陰離子電極。 二、電極電位二、電極電位1.電極電位的產(chǎn)生產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：由于電極物質(zhì)的氧化還原能力不同引起的。由于電極物質(zhì)的氧化還原能力不同引起的。產(chǎn)生過程：產(chǎn)生過程：能斯特能斯特(W. Nernst(W. Nernst）德國德國,18641941 ,18641941 1889年，能斯特提出了年，能斯特提出了雙電層理雙電層理論論來解釋電極電位的產(chǎn)生來解釋電極電位的產(chǎn)生 。 雙電層結(jié)構(gòu)示意圖雙電層結(jié)構(gòu)示意圖 兩種傾向無論大小，結(jié)果擴(kuò)散雙電層均使得金屬與溶液之間產(chǎn)生電位差，即金屬電極的電極電位。 M M活潑，溶解占主導(dǎo)，活潑，

4、溶解占主導(dǎo)，M M負(fù)電荷負(fù)電荷，電極電，電極電位位，M M的氧化能力弱的氧化能力弱; ; M M不活潑，沉積占主導(dǎo)，不活潑，沉積占主導(dǎo)，M M正電荷正電荷，電極，電極電位電位，M M的氧化能力強(qiáng)。的氧化能力強(qiáng)。結(jié)果：利用電極電位的高低來判斷電對(duì)物質(zhì)的氧化還原利用電極電位的高低來判斷電對(duì)物質(zhì)的氧化還原能力。能力。2. 標(biāo)準(zhǔn)電極電位 參加電極反應(yīng)的物質(zhì)處于參加電極反應(yīng)的物質(zhì)處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)（組成（組成電極的離子濃度為電極的離子濃度為1molL-11molL-1，氣體分壓為，氣體分壓為100kPa,100kPa,液體或固體物質(zhì)為純凈物）時(shí)的電液體或固體物質(zhì)為純凈物）時(shí)的電極電位。極電位。（1）氫標(biāo)準(zhǔn)

5、電極電位/HH 電對(duì)：2電極反應(yīng)：表示為：H+ H2(g) Pt()V000. 0/HH2=E( )gH 2eaq)(H22（2）標(biāo)準(zhǔn)電極電位的測(cè)定測(cè)定銅標(biāo)準(zhǔn)電極電位裝置標(biāo)準(zhǔn)電極電位的物理意義： 衡量物質(zhì)在水溶液中的氧化還原能力大小的物理量，標(biāo)準(zhǔn)電極電位越高，表明在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，該物質(zhì)的氧化能力越強(qiáng)，還原能力越弱；越低，表明氧化能力越弱，還原能力越強(qiáng)。（3 3）注意事項(xiàng)：）注意事項(xiàng)： 由于介質(zhì)酸堿性影響由于介質(zhì)酸堿性影響 值；值； 大小反映物質(zhì)得失電子的能力，大小反映物質(zhì)得失電子的能力，強(qiáng)度強(qiáng)度性質(zhì)，性質(zhì)，與電極反應(yīng)寫法無關(guān)；與電極反應(yīng)寫法無關(guān)； 不適用于不適用于非水溶液非水溶液體系。體系。三、

6、能斯特方程三、能斯特方程應(yīng)用：用來計(jì)算應(yīng)用：用來計(jì)算非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下的電極電位。下的電極電位。反映：電極電位與反映：電極電位與反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度，反應(yīng)物的，反應(yīng)物的濃度濃度或或分壓分壓的定量關(guān)系。的定量關(guān)系。ln=c(氧化型 )/c c(還原型)/c RTnF =lgc(氧化型 )/c c(還原型)/c 2.3038.314 298n 96500R8.314 J mol-1K-1T298 KF 96485 J V-1mol-1 96485 Cmol-1 氧化型 + ne- 還原型=lgc(氧化型 )/c c(還原型)/c 0.0591n四、電極物質(zhì)濃度對(duì)電極電位影響1. 電對(duì)物質(zhì)本身濃度變化對(duì)

7、電極電位的影響2. 沉淀的生成對(duì)電極電位的影響實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)：沉淀的生成：沉淀的生成改變改變氧化型或還原型物質(zhì)的氧化型或還原型物質(zhì)的濃度，從而引起電極電位值的變化。濃度，從而引起電極電位值的變化。氧化型形成沉淀，氧化型形成沉淀， ； 還原型形成沉還原型形成沉淀，淀， ； 氧化型和還原型都形成沉淀，氧化型和還原型都形成沉淀，看二者看二者 的相對(duì)大小。的相對(duì)大小。spK規(guī)律：規(guī)律：3. 配合物的生成對(duì)電極電位的影響規(guī)律：規(guī)律：氧化型形成配合物，氧化型形成配合物， ； 還原型形成配合還原型形成配合物，物， ； 氧化型和還原型都形成配合物，氧化型和還原型都形成配合物，看看 的相對(duì)大小。的相對(duì)大小。 fK4.

8、 酸度對(duì)電極電位的影響 有利于判斷化合物在什么樣的條件下，氧有利于判斷化合物在什么樣的條件下，氧化能力或還原能力強(qiáng)，根據(jù)需要選擇介質(zhì)。化能力或還原能力強(qiáng)，根據(jù)需要選擇介質(zhì)。重點(diǎn)：重點(diǎn)：1 能斯特方程能斯特方程2 電極物質(zhì)濃度對(duì)電極電位影響電極物質(zhì)濃度對(duì)電極電位影響思考題： 已知 Fe3+ e = Fe2+ = 0.77V Cu2+ 2e = Cu = 0.34V Fe2+ e = Fe = 0.44V Al3+ 3e = Al = 1.66V則最強(qiáng)的還原劑是： A. Al3+； B. Fe； C. Cu； D. Al.D 思考題2 ：求在c(MnO4) = c(Mn2+) = 1.0molL1時(shí)，pH=5的溶液中 的