學(xué)習(xí)情境雙氧水分析(電極電位)PPT

1、學(xué)習(xí)情境四學(xué)習(xí)情境四:雙氧水分析雙氧水分析雙氧水具有什么性質(zhì)雙氧水具有什么性質(zhì)? 雙氧水是過氧化氫的俗雙氧水是過氧化氫的俗稱稱，是一種強(qiáng)氧化劑，是一種強(qiáng)氧化劑，也可用也可用作作還原還原劑。劑。（？）（？）適用于傷口適用于傷口消毒及環(huán)境、食品消毒。消毒及環(huán)境、食品消毒。 其含量測(cè)定其含量測(cè)定用什么方用什么方法法? 常用氧化還原滴定法。常用氧化還原滴定法。一、氧化還原滴定法概述一、氧化還原滴定法概述1 1、氧化還原滴定法：以氧化還原反應(yīng)為基、氧化還原滴定法：以氧化還原反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定分析方法。礎(chǔ)的滴定分析方法。2 2、特點(diǎn)：、特點(diǎn)：（1 1）機(jī)理復(fù)雜、多步反應(yīng)）機(jī)理復(fù)雜、多步反應(yīng)。（2 2）有的程

2、度雖高但）有的程度雖高但速度緩慢速度緩慢。（3 3）有的伴有）有的伴有副反應(yīng)副反應(yīng)而無明確計(jì)量關(guān)系而無明確計(jì)量關(guān)系。（4 4）條件不同，產(chǎn)物不同）條件不同，產(chǎn)物不同。3 3、分類：、分類：高錳酸鉀法、重鉻酸鉀高錳酸鉀法、重鉻酸鉀法、碘量法、法、碘量法、溴量法、鈰量法溴量法、鈰量法。4 4、應(yīng)用：、應(yīng)用：非常非常廣泛，廣泛，直接或間接直接或間接測(cè)定無機(jī)物、有機(jī)物測(cè)定無機(jī)物、有機(jī)物。如何如何控制反應(yīng)方向控制反應(yīng)方向及怎樣及怎樣加快加快反應(yīng)速度反應(yīng)速度是氧化還原滴定中需是氧化還原滴定中需要解決的兩大問題。要解決的兩大問題。 如何控制反應(yīng)方向？如何控制反應(yīng)方向？ 為此應(yīng)了解電極電位。為此應(yīng)了解電極電位

3、。1 1、氧化劑與還原劑氧化劑與還原劑2+ 2+ 3+ =3+ =4+4+2+ 2+ 氧化劑是指氧化劑是指得到得到電子的電子的反應(yīng)物反應(yīng)物。FeFe3+3+ 還原劑是指還原劑是指失去失去電子的電子的反應(yīng)物反應(yīng)物。SnSn2+2+2+ 3+ =4+2+ 氧化劑得到電子由氧化態(tài)變?yōu)檫€原態(tài)，氧化劑得到電子由氧化態(tài)變?yōu)檫€原態(tài)，F(xiàn)eFe3+3+為氧化態(tài)，為氧化態(tài)，F(xiàn)eFe2+2+為還原態(tài)。為還原態(tài)。還原劑失去電子由還原態(tài)變?yōu)檠趸瘧B(tài)。還原劑失去電子由還原態(tài)變?yōu)檠趸瘧B(tài)。 SnSn2+2+為還原態(tài)，為還原態(tài)， SnSn4+4+為氧化態(tài)。為氧化態(tài)。3 3、電對(duì)：通過電子得失相互、電對(duì)：通過電子得失相互轉(zhuǎn)變的一對(duì)

4、氧化態(tài)與還原態(tài)轉(zhuǎn)變的一對(duì)氧化態(tài)與還原態(tài)所構(gòu)成的體系稱為電對(duì)。所構(gòu)成的體系稱為電對(duì)。電對(duì)表示方法：電對(duì)表示方法： 氧化態(tài)氧化態(tài)/ /還原態(tài)還原態(tài) 2+ 3+ =4+2+ 一一個(gè)氧化還原個(gè)氧化還原反應(yīng)反應(yīng)中有兩個(gè)電對(duì)中有兩個(gè)電對(duì)。即：4+ / 2+ 3+ / 2+ 其中：價(jià)態(tài)高的是氧化態(tài)，電對(duì)4+ / 2+中是4+ 電對(duì)3+ / 2+ 中是3+ 價(jià)態(tài)低的是還原態(tài)，電對(duì)4+ / 2+中是2+ 電對(duì)3+ / 2+ 中是2+ 2+ 3+ =4+2+ 4 4、氧化與還原氧化與還原( (是指半反應(yīng)是指半反應(yīng)) ) 氧化氧化是一半反應(yīng)，是失去電子的反應(yīng)。是一半反應(yīng)，是失去電子的反應(yīng)。SnSn2+2+-2e=S

5、n-2e=Sn4+ 4+ 也可說成也可說成SnSn2+2+被氧化被氧化 還原還原也是一半反應(yīng)，是得到電子的反應(yīng)。也是一半反應(yīng)，是得到電子的反應(yīng)。如如FeFe3+3+e= Fe+e= Fe2+ 2+ 也可說成也可說成FeFe3+3+被還原。被還原。 兩個(gè)半兩個(gè)半反應(yīng)相加就得到氧化還原反應(yīng)反應(yīng)相加就得到氧化還原反應(yīng)，相加時(shí)電子得失數(shù)應(yīng)相等。相加時(shí)電子得失數(shù)應(yīng)相等。 概括為：升失氧還概括為：升失氧還 降得還氧降得還氧 解釋為：氧化值解釋為：氧化值升升高，高，失失去電子，去電子，發(fā)生發(fā)生氧氧化反應(yīng)，該反應(yīng)物是化反應(yīng)，該反應(yīng)物是還還原原劑；氧化值降低，得到電子，發(fā)劑；氧化值降低，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，

6、該反應(yīng)物是氧化劑。生還原反應(yīng)，該反應(yīng)物是氧化劑。能斯特方程式能斯特方程式dOxdOxaanFRTReRe/ln303. 2)25(lg059. 00ReRe/CaandOxdOx使用能斯特方程式應(yīng)注意以下問題使用能斯特方程式應(yīng)注意以下問題（1 1） 氧化態(tài)氧化態(tài) ：表示半反應(yīng)中氧化態(tài)這一方所有：表示半反應(yīng)中氧化態(tài)這一方所有離子濃度的乘積離子濃度的乘積。 還原態(tài)還原態(tài) ：表示半反應(yīng)中還原態(tài)這一方所有：表示半反應(yīng)中還原態(tài)這一方所有離子濃度的乘積離子濃度的乘積。（2 2）各濃度的方次等于其在半反應(yīng)中的系數(shù)）各濃度的方次等于其在半反應(yīng)中的系數(shù)。（3 3）固體、純液體濃度為）固體、純液體濃度為1 1 。

7、（4 4）氣體的濃度用分壓表示）氣體的濃度用分壓表示。（5 5）溫度改變，方程式中系數(shù)也發(fā)生改變）溫度改變，方程式中系數(shù)也發(fā)生改變。例：例：Zn -2e Zn2+MnO4- + 5e + 8H+ = Mn2+ + 4H2O2H+ + 2e H2PPHaHHHHH/)(lg20592. 02222/)(lg20592. 02/22ZnaZnZnZnZn)()()(lg50592. 0284/2424MnaHaMnOaMnMnOMnMnO寫出電對(duì)寫出電對(duì)I I2 2/I/I- -、CrCr2 2O O7 72-2-/Cr/Cr3+3+的能斯特方程式表達(dá)式。的能斯特方程式表達(dá)式。)()()(lg60

8、592. 03214272/32723272CraHaOCraCrOCrCrOCr)(1lg20592. 02/22IaIIII計(jì)算計(jì)算 CrCr2 2O O7 72-2-=CrCr3+3+=H=H+ + =0.1mol/L=0.1mol/L時(shí)電對(duì)時(shí)電對(duì)CrCr2 2O O7 72-2-/Cr/Cr3+3+的電極電位。的電極電位。)(20. 11 . 01 . 01 . 0lg60592. 033. 1)lg60592. 02142314272/32723272VCrHOCrCrOCrCrOCr例：計(jì)算例：計(jì)算Cr2O72-/Cr3+電極在電極在 Cr2O72- Cr3+=1mol/L, pH

9、=5 時(shí)的電極電勢(shì)時(shí)的電極電勢(shì)。解：解： Cr2O72- + 6e +14 H+ 2Cr3+7H2O2314272/lg60592. 032723272CrHOCrCrOCrCrOCr)V(.)(lg.5415410 01 110101 16 6059205920 02322321 114145 5 6 6、電極電位的應(yīng)用、電極電位的應(yīng)用（1 1）判斷氧化劑或還原劑的相對(duì)強(qiáng)弱）判斷氧化劑或還原劑的相對(duì)強(qiáng)弱電對(duì)的電極電位越高，其氧化形的氧化能電對(duì)的電極電位越高，其氧化形的氧化能力越強(qiáng)力越強(qiáng)氧化劑氧化劑 電對(duì)的電極電位越低，其還原形的還原能電對(duì)的電極電位越低，其還原形的還原能力越強(qiáng)力越強(qiáng)還原劑還原

10、劑判斷判斷KMnOKMnO4 4與與K K2 2CrCr2 2O O7 7氧化性強(qiáng)弱氧化性強(qiáng)弱判斷判斷SnClSnCl2 2與與FeClFeCl2 2還原性強(qiáng)弱還原性強(qiáng)弱VVVVSnSnFeFeCrOCrMnMnO154.0771.033.151.12423327224/KMnOKMnO4 4氧化性強(qiáng)氧化性強(qiáng)SnClSnCl2 2還原性強(qiáng)還原性強(qiáng)(2)判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度 氧化還原反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行的程度用平衡常數(shù)程度用平衡常數(shù)K K來衡量來衡量。平常數(shù)平常數(shù)K與兩電對(duì)電極電位的關(guān)系為：與兩電對(duì)電極電位的關(guān)系為：0592.

11、 0)(lg還原劑電對(duì)氧化劑電對(duì)nK 例：例：求下列反應(yīng)的平衡常數(shù)求下列反應(yīng)的平衡常數(shù) H3AsO3 +I2 + H2O 2HI+ H3AsO4解：氧化劑電對(duì)為解：氧化劑電對(duì)為I2/I- 還原劑電對(duì)為還原劑電對(duì)為H3AsO4/H3AsO3VVAsOHAsOHII559. 0545. 033432/47. 00592. 0)559. 0545. 0(2lgK反應(yīng)進(jìn)行是否完全？反應(yīng)進(jìn)行是否完全？反應(yīng)進(jìn)行完全的標(biāo)準(zhǔn)是：反應(yīng)進(jìn)行完全的標(biāo)準(zhǔn)是： lgK 3（n1+n2）lgK=-0.47 n1=2 n2=23（n1+n2）=12lgK 3（n1+n2）反應(yīng)進(jìn)行完全反應(yīng)進(jìn)行完全( (3 3) )判斷氧化還

12、原反應(yīng)進(jìn)行的方向判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向電極電位越高的氧化態(tài)與電極電位電極電位越高的氧化態(tài)與電極電位低的還原態(tài)相互反應(yīng)。低的還原態(tài)相互反應(yīng)。即即電極電位越高的氧化態(tài)與電極電電極電位越高的氧化態(tài)與電極電位低的還原態(tài)位低的還原態(tài)是反應(yīng)物。是反應(yīng)物。 判斷以下反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下時(shí)的判斷以下反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下時(shí)的反應(yīng)方向。反應(yīng)方向。 2Fe3+ + 2I- = Fe2+I2VFeFe771. 023/VII545.0/2 已知已知 FeFe3+3+及及I I- -是反應(yīng)物，反應(yīng)方是反應(yīng)物，反應(yīng)方向向右。會(huì)干擾向向右。會(huì)干擾CuCu2+2+的測(cè)定。的測(cè)定。如何消除？如何消除？)()(lg10592. 02

13、3/2/323FeaFeaFeFeFeFe)(1lg20592.02/22IaIIII 可加入氟化物降低三價(jià)可加入氟化物降低三價(jià)鐵離子濃度，降低鐵離子濃度，降低FeFe3+3+/Fe/Fe2+2+電對(duì)的電極電位。電對(duì)的電極電位。（1 1）條件電位：）條件電位： 一定條件下，氧化型和還一定條件下，氧化型和還原型的分析濃度都是原型的分析濃度都是1moL/L1moL/L時(shí)時(shí)的實(shí)際電位的實(shí)際電位。如：如：Fe3+/Fe2+電對(duì)電對(duì) Fe3+和和Fe2+在稀鹽酸溶液中，除了在稀鹽酸溶液中，除了Fe3+和和Fe2+之外，還有：之外，還有：FeOH2+、 FeCl2+、 FeCl2+、 FeCl+、 FeC

14、l2等多種等多種形式，因此如果用總濃度（分析濃度）形式，因此如果用總濃度（分析濃度）cFe3+和和cFe2+代替平衡濃度代替平衡濃度Fe3+和和Fe2+，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際相差較大。故引入副反計(jì)算結(jié)果與實(shí)際相差較大。故引入副反應(yīng)系數(shù)進(jìn)行校正。應(yīng)系數(shù)進(jìn)行校正。FeCl2+ Fe(OH)2+ FeCl2+ FeCl4-FeCl63- ClCl- -OHOH- -Fe3+FeCl+ Fe(OH) + FeCl2 FeCl3-FeCl42- ClCl- -OHOH- -Fe2+HCl介質(zhì)介質(zhì)精確的計(jì)算中，用活度精確的計(jì)算中，用活度a代替代替 ，因因 a = ，若有副反應(yīng)的發(fā)生，引入副，若有副反應(yīng)的發(fā)生，引

15、入副反應(yīng)系數(shù)反應(yīng)系數(shù) 后：后：a =c/ , 代入能斯特公代入能斯特公式：式：當(dāng)當(dāng)c氧氧1molL1，c還還 1molL1時(shí)時(shí)(分析濃分析濃度度)的電極電位即為條件電極電位。的電極電位即為條件電極電位。)還原態(tài)()氧化態(tài)(lg0592. 0lg0592. 0)還原態(tài)()氧化態(tài)(lg0592. 0ccnnccn氧還還氧氧還還氧氧還還氧lg0592. 0n條件電極電位與標(biāo)準(zhǔn)電極電位的關(guān)系為：條件電極電位與標(biāo)準(zhǔn)電極電位的關(guān)系為：應(yīng)用條件電極電位后應(yīng)用條件電極電位后能斯特能斯特方程式表達(dá)式方程式表達(dá)式)還原態(tài)()氧化態(tài)(lg0592. 0ccn 稱為條件電位，它是在特定條件下，稱為條件電位，它是在特定

16、條件下，氧化態(tài)和還原態(tài)的氧化態(tài)和還原態(tài)的分析分析濃度都為濃度都為1molL1molL-1-1 時(shí)的電位。條件不變時(shí)為一常數(shù)，條件電時(shí)的電位。條件不變時(shí)為一常數(shù)，條件電位反映了離子強(qiáng)度和各種副反應(yīng)對(duì)位反映了離子強(qiáng)度和各種副反應(yīng)對(duì) 的的影響。影響。特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1 1）條件不變時(shí)為一常數(shù)。）條件不變時(shí)為一常數(shù)。（2 2）離子強(qiáng)度、酸度離子強(qiáng)度、酸度和和各種副反應(yīng)各種副反應(yīng)影響。影響。（3 3）數(shù)據(jù)較少。如缺乏相同條件的）數(shù)據(jù)較少。如缺乏相同條件的 可用相近可用相近條件條件的的 來代替。來代替。（2 2）影響因素）影響因素 離子強(qiáng)度（鹽效應(yīng)）離子強(qiáng)度（鹽效應(yīng)） 發(fā)生改變改變離子強(qiáng)度改變1規(guī)定可忽略鹽

17、效應(yīng)不易計(jì)算，已知：已知： VII535.02生成沉淀生成沉淀VCuCu16. 02lg0592. 0222CuCuCuCuCuCulg059. 0)(222IKCCuISPCuCuCuCu IICuICuCuCuCuVKsp22287. 01lg0592. 0IIIICuILmolIKsp2212/1101 . 1時(shí)令，又已知1222CuCCuCu形成配合物：形成配合物： 與氧化型形成配合物電極電位下降與氧化型形成配合物電極電位下降與還原型形成配合物電極電位上升與還原型形成配合物電極電位上升例：間接碘量法測(cè)例：間接碘量法測(cè)CuCu2+2+VFeFe771. 023測(cè)定氧化能力強(qiáng)，干擾23CuFeVCuCu164. 02VII545. 02)()(3223lg059. 0FFeFFeFeFe3322111lg059. 023FFFFeFeVLmolFFeFe06. 0/1/23不再干擾測(cè)定3Fe酸效應(yīng)：酸效應(yīng)：例：lg2059. 02243243HAsOHAsOHHAsOAsOH)lg(2059. 02434322HAsOAsOH