無機化學 課件 大連理工 高教 第七章 氧化還原反應 電化學基礎(chǔ)

7.1氧化還原反應的基本概念7.2電化學電池7.3電極電勢7.4電極電勢的應用第七章氧化還原反應電化學基礎(chǔ)7.1氧化還原反應的基本概念化學反應氧化還原反應:有電子得失的反應非氧化還原反應如:Zn+Cu2+=Zn2++Cu2eZn:失電子；被氧化；還原劑。Cu2+:得電子；被還原；氧化劑。第七章氧化還原反應電化學基礎(chǔ)氧化還原反應由氧化反應和還原反應組成。半反應半反應+Zn+Cu2+=Zn2++Cu氧化反應Zn=Zn2++2e還原反應Cu2++2e=Cu半反應中同一元素兩個不同氧化值的物種組成電對。Zn2+/Zn；Cu2+/Cu電對表示：氧化型/還原型7.1氧化還原反應的基本概念氧化劑與還原劑直接接觸Zn(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(aq)+Cu(s)化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?.1氧化還原反應的基本概念7.2電化學電池7.2.1原電池的構(gòu)造半電池電極電極反應鹽橋Zn=Zn2++2eCu2++2e=CuZn(s)+Cu2+

=Zn2++Cu(s)電池反應負極:電子流出,氧化反應；正極:電子流入,還原反應。要求:(1)自發(fā)氧化還原反應;

(2)裝置,氧化過程和還原過程分別在不同的電極上進行,電極之間要通過導線和鹽橋連接。原電池:借助于氧化還原反應將化學能直接轉(zhuǎn)變成電能的裝置.鹽橋:飽和的電解質(zhì)溶液。如KCl溶液,

保持溶液電中性。7.2電化學電池7.2.1原電池的構(gòu)造原電池裝置可用簡單的符號表示，稱為電池圖示。例:Daniell電池的電池圖示(-)Zn|Zn2+(c1)Cu2+(c2)|Cu(+)7.2電化學電池7.2.1原電池的構(gòu)造原電池符號的要求:

(1)負極在左,正極在右

(2)按順序排列各物質(zhì)，兩相之間的界面用“|”隔開

(3)鹽橋用“||”表示

(4)溶液需標出濃度,氣體需標出壓力理論上，任何氧化還原反應都可以設(shè)計為原電池。例:將下列氧化還原反應設(shè)計成原電池,寫出它的電池符號

(1)Cu2++H2=Cu+2H+(2)Fe3++Ag+Cl-=AgCl+Fe2+解:(1)電極反應:

(-)H2=2H++2e(氧化反應)

(+)Cu2++2e=Cu(還原反應)

電池符號:(-)Pt|H2(p)|H+(c1)Cu2+(c2)|Cu(+)(2)電極反應:(-)Ag+Cl-=AgCl+e(氧化反應)

(+)Fe3++e=Fe2+

(還原反應)

電池符號:(-)Ag|AgCl|Cl-(c1)Fe2+(c2),Fe3+(c3)|Pt(+)由電池的電池符號寫出電池反應例:已知某電池的電池符號為:(-)Pt|Sn2+(c1),Sn4+(c2)||Fe2+(c3),Fe3+(c4)|Pt(+)

寫出其電池反應解:電極反應(-)Sn2+=Sn4++2e(氧化反應)(+)Fe3++e=Fe2+(還原反應)

電池反應Sn2++2Fe3+=Sn4++2Fe2+一、電極電勢的產(chǎn)生金屬相對活潑溶解傾向大于沉積傾向金屬相對不活潑沉積傾向大于溶解傾向

溶解M(s)Mn+(aq)+ne

沉積

7.3電極電勢

金屬放入其鹽溶液中金屬表面形成雙電層金屬與溶液間產(chǎn)生電勢差電極電勢金屬活潑性不同，電極電勢不同電流Zn+Cu2+=Zn2++CuE(Zn2+/Zn)E(Cu2+/Cu)E(Zn2+/Zn)E(Cu2+/Cu)二、原電池的電動勢原電池的電動勢EMF等于正極的電極電勢E(+)減去負極的電極電勢E(-)。

EMF可以用電位差計測得。EMF=E(+)-E(-)EMF—電動勢EMF

—標準電動勢EMF

=E(+)

-E(-)‖EMF

=E(Cu2+/Cu)

-E(Zn2+/Zn)問題：氧化還原電對的電極電勢為多少？7.3電極電勢

三、標準氫電極和甘汞電極1、標準氫電極2H+(aq,1molL-1)+2e=H2(g,100kPa)(Pt)|H2(100kPa)|H+(1molL-1)

E

(H+/H2)=0.000V7.3電極電勢

三、標準氫電極和甘汞電極2、甘汞電極(SCE)7.3電極電勢

)L2.8mol(Cl

(s)ClHg

(l)

Hg，Pt122表示方法：--)

KCl

(L2.8mol)Cl(1飽和溶液飽和甘汞電極：--=c1--=Lmol0.1)Cl(

標準甘汞電極：cE(Hg2Cl2/Hg)=0.2415V-++)aq(Cl

22Hg(l)

2e(s)ClHg

電極反應22：V268.0/Hg)Cl(Hg22=E四、標準電極電勢E(Zn2+/Zn)(－)PtH2(

105Pa)H+(1mol·dm-3)Zn2+(1mol·dm-3)

Zn

(+)EMF

=-0.76VE(Zn2+/Zn)=-0.76V7.3電極電勢

E(Cu2+/Cu)(－)PtH2(

105Pa)H+(1mol·dm-3)Cu2+(1mol·dm-3)Cu

(+)EMF

=0.34VE(Cu2+/Cu)=0.34V(－)ZnZn2+(1mol·dm-3)

Cu2+(1mol·dm-3)Cu

(+)EMF

=0.34-(-0.76)=1.1V四、標準電極電勢7.3電極電勢

§7.4電極電勢的應用7.4.1判斷氧化劑、還原劑的相對強弱7.4.2判斷氧化還原反應進行的方向7.4.3確定氧化還原反應進行的限度Eθ小的電對對應的還原型物質(zhì)還原性強；Eθ大的電對對應的氧化型物質(zhì)氧化性強。例.在標