大學(xué)化學(xué)(無機類)電勢圖及其應(yīng)用(授課講義)

第四章氧化還原反應(yīng)第四節(jié)元素電勢圖及其應(yīng)用4.4.1元素標(biāo)準(zhǔn)電極電勢圖及其應(yīng)用把同一元素不同氧化數(shù)物質(zhì)所對應(yīng)電對的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢,按各物質(zhì)的氧化數(shù)由高到低的順序排列,并在兩種物質(zhì)之間標(biāo)出對應(yīng)電對的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢。定義EB/VO2HO2H2O-0.0760.8670.401-AO2H2O2H2O0.6951.7631.229E/V0-1-24.4.1元素標(biāo)準(zhǔn)電極電勢圖及其應(yīng)用應(yīng)用：1計算電對的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢EEEE

A

B

CDz1z2z3

z123E3z1+

z2+z3

E1E2=zEz、z1、z2、z3

分別為各電對中氧化型與還原型的氧化數(shù)之差

E3z1+

z2+z3

E1E2Ez=4.4.1元素標(biāo)準(zhǔn)電極電勢圖及其應(yīng)用計算電對的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢應(yīng)用：1=z1+

z2+z3

zEE1E2E3z4

BrO3-

BrO-

Br2Br-z1z2z3

??1.0650.760.61z例1E/VBEBEB(BrO-/Br2)=z2

z4(BrO-/Br-)-z3(Br2/Br-)

=(2×0.76-1×1.065)V1=0.46VEB4.4.1元素標(biāo)準(zhǔn)電極電勢圖及其應(yīng)用計算電對的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢應(yīng)用：1=z1+

z2+z3

zEE1E2E3z4

BrO3-

BrO-

Br2Br-z1z2z3

?

0.4551.0650.760.61z例1E/VB(BrO3-/BrO-)=Ez1

z(BrO3-/Br-)–z4(BrO-/Br-)

EE=(6×0.61-2×0.76)V4=0.54V4.4.1元素標(biāo)準(zhǔn)電極電勢圖及其應(yīng)用應(yīng)用：2判斷能否發(fā)生歧化反應(yīng)反應(yīng)2Cu+

→Cu2++Cu

Cu2+

Cu+

Cu0.1590.5200.340E/VAE(Cu2+/Cu+)=0.159VE(Cu+/Cu)=0.520V>結(jié)論:(右)>(左),Cu+易發(fā)生歧化反應(yīng)EE當(dāng)一種元素處于中間氧化數(shù)時,它一部分向高的氧化數(shù)狀態(tài)變化(被氧化),另一部分向低的氧化數(shù)狀態(tài)變化(被還原)，這類反應(yīng)稱為歧化反應(yīng)4.4.1元素標(biāo)準(zhǔn)電極電勢圖及其應(yīng)用應(yīng)用：3解釋元素的氧化還原特性E/VA

Fe3+

Fe2+

Fe0.771-0.44如(1)因(Fe2+/Fe)<0，而(Fe3+/Fe2+)>0

EE故在非氧化性稀酸(如稀鹽酸或稀硫酸)中金屬鐵只能被氧化為Fe2+Fe+2H+

→Fe2++H2↑4.4.1元素標(biāo)準(zhǔn)電極電勢圖及其應(yīng)用應(yīng)用：3解釋元素的氧化還原特性E/VA

Fe3+

Fe2+

Fe0.771-0.44如所以Fe2+在空氣中不穩(wěn)定易被空氣中氧氧化為Fe3+4Fe2++O2+4H+

→4Fe3++2H2O(2)因(O2/H2O)=1.229V>(Fe3+/Fe2+)EE4.4.1元素標(biāo)準(zhǔn)電極電勢圖及其應(yīng)用應(yīng)用：3解釋元素的氧化還原特性E/VA

Fe3+

Fe2+

Fe0.771-0.44如故Fe2+不會發(fā)生歧化反應(yīng)可發(fā)生歧化反應(yīng)的逆反應(yīng)

Fe+2Fe3+

→3Fe2+

在Fe2+鹽溶液，加入少量金屬鐵能避免Fe2+被空氣中氧氣氧化為Fe3+4.4.2fGm

N圖將某元素一系列的氧化態(tài)與對應(yīng)的ΔfGm作圖，并將各點連接成線，即得出ΔfGm

-N圖。

定義4.4.2fGm

N圖應(yīng)用(1)判斷某元素的不同氧化態(tài)在水溶液中的相對穩(wěn)定性酸性溶液中最穩(wěn)定的氧化態(tài)是H2O堿性溶液中最穩(wěn)定的氧化態(tài)是OH4.4.2fGm

N圖應(yīng)用(2)比較各氧化態(tài)物質(zhì)在不同介質(zhì)中的氧化還原能力斜率較大的氧化還原電對中的氧化型物質(zhì)易被還原,如酸性介質(zhì)中H2O2／H2O電對中的H2O2;

斜率較小的氧化還原電對中的還原型物質(zhì)易被氧化，如堿性介質(zhì)中O2/HO2中的HO2。斜率較大的氧化還原電對中的氧化型物質(zhì)易被還原,如酸性介質(zhì)中H2O2／H2O電對中的H2O2;

斜率較小的氧化還原電對中的還原型物質(zhì)易被氧化，如堿性介質(zhì)中O2/HO2中的HO2。4.4.2fGm

N圖應(yīng)用(2)比較各氧化態(tài)物質(zhì)在