化學(xué)競賽 氧化還原課件

電化學(xué)（初賽要求）氧化態(tài)氧化還原反應(yīng)的基本概念和反應(yīng)的書寫與配平原電池、電極符號、電極反應(yīng)、原電池符號、原電池反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢、用標(biāo)準(zhǔn)電極電勢判斷反應(yīng)的方向及氧化劑與還原劑的強弱電解池的電極符號與電極反應(yīng)、電解與電鍍、電化學(xué)腐蝕、常見化學(xué)電源pH、絡(luò)合劑(héjì)、沉淀劑對氧化還原反應(yīng)影響的定性說明精品資料一、氧化(yǎnghuà)值（或氧化(yǎnghuà)態(tài)）氧化值：是指某元素一個原子的“形式荷電數(shù)”，該荷電數(shù)是假定把每一化學(xué)鍵中的電子(diànzǐ)指定給電負(fù)性更大的原子而求得的?；蟽r：區(qū)別與聯(lián)系有電子得失或電子轉(zhuǎn)移的反應(yīng)，被稱為氧化還原反應(yīng)。Cu2+(aq)+Zn(s)=Zn2+(aq)+Cu(s)得失電子H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)電子偏移精品資料確定氧化(yǎnghuà)值的規(guī)則：①單質(zhì)中，元素(yuánsù)的氧化值為零。H2、Cl2、P4、S8等②單原子離子中，元素(yuánsù)的氧化值等于該離子所帶的電荷數(shù)。Na+、Cl–③大多數(shù)化合物中，氫的氧化值為+1；特殊：NaH、SiH4、Na[BH4]④通常，氧在化合物中的氧化值為-2；特殊：H2O2、O2–、O3–、OF2、O2F2⑤中性分子中，各元素(yuánsù)原子的氧化值的代數(shù)和為零，復(fù)雜離子的電荷等于各元素(yuánsù)氧化值的代數(shù)和。精品資料例：求H5IO6、S4O62–、Fe3O4和S2O32–的氧化(yǎnghuà)態(tài)+7、+2.5、+8/3和+2LaFe4S6+9/4Na2[Fe(CN)5(NO)]，已知化合物磁矩為0，+2[Fe4S3(NO)7]–，已知Fe的平均(píngjūn)氧化態(tài)–0.5，求每個Fe的氧化態(tài)。設(shè)硫的平均氧化態(tài)為x，(+1)7–2+3x=–1，x=–2Fe(B)平均分到1個S原子，故其氧化態(tài)為+2–1=+1；其他三個鐵原子等價，其氧化態(tài)=(–2–1)/3=–1精品資料二、氧化(yǎnghuà)還原半反應(yīng)氧化還原(huányuán)反應(yīng)氧化劑還原(huányuán)劑氧化產(chǎn)物還原(huányuán)產(chǎn)物氧化反應(yīng)還原(huányuán)反應(yīng)Cu2++Zn=Cu+Zn2+氧化劑還原劑還原產(chǎn)物氧化產(chǎn)物失電子，氧化態(tài)降低還原反應(yīng)得電子，氧化態(tài)升高氧化反應(yīng)精品資料氧化(yǎnghuà)還原半反應(yīng)的書寫一、高氧化態(tài)+ne–低氧化態(tài)二、配平三、一個半反應(yīng)中氧化態(tài)發(fā)生變化的元素只有一個，人們用“高氧化態(tài)/低氧化態(tài)”來表示上述半反應(yīng)，并稱之為“電對”。如MnO4–/Mn2+電對表示半反應(yīng)：MnO4–+8H++5e–Mn2++4H2O四、半反應(yīng)中各物種按主要存在形態(tài)寫出，如強電解質(zhì)寫成離子形式(xíngshì)，在堿性介質(zhì)中Fe3+寫成Fe(OH)3沉淀形式(xíngshì)，難溶物和配離子的存在形態(tài)。五、酸表和堿表酸性溶液：2H++2e–H2堿性溶液：2H2O+2e–H2+2OH–精品資料配平原則(yuánzé)：①電荷守恒：氧化劑得電子數(shù)等于還原劑失電子數(shù)。②質(zhì)量守恒：反應(yīng)前后各元素原子總數(shù)相等。三、氧化(yǎnghuà)還原方程式的配平精品資料配平步驟：①用離子式寫出主要反應(yīng)物和產(chǎn)物(氣體、純液體、固體和弱電解質(zhì)則寫分子式)。②分別寫出氧化劑被還原和還原劑被氧化的半反應(yīng)。③分別配平兩個半反應(yīng)方程式，等號兩邊的各種元素的原子總數(shù)各自相等且電荷數(shù)相等。④確定兩半反應(yīng)方程式得、失電子數(shù)目的最小公倍數(shù)。將兩個半反應(yīng)方程式中各項分別乘以相應(yīng)的系數(shù)，使得、失電子數(shù)目相同。然后(ránhòu)，將兩者合并，就得到了配平的氧化還原反應(yīng)的離子方程式。有時根據(jù)需要可將其改為分子方程式。精品資料酸性(suānxìnɡ)介質(zhì)：多n個O+2n個H+，另一邊+n個H2O堿性(jiǎnxìnɡ)介質(zhì)：多n個O+n個H2O，另一邊+2n個OH–精品資料氧化(yǎnghuà)數(shù)配平方法1、根據(jù)實驗結(jié)果寫出反應(yīng)(fǎnyìng)物與生成物的化學(xué)式2、寫出氧化數(shù)及其變化情況3、根據(jù)氧化態(tài)的變化情況配系數(shù)4、觀察法配平原子個數(shù)5、注明反應(yīng)(fǎnyìng)條件、物質(zhì)狀態(tài)并檢查精品資料2KMnO4+5K2SO3+3H2SO4=2MnSO4+6K2SO4+3H2O精品資料Cu+HNO3(稀)Cu(NO3)2+NO+H2O233Cu+2HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+H2O3Cu+2HNO3(稀)+6HNO33Cu(NO3)2+2NO+3H2O3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+3H2OFeS2+O2=Fe2O3+SO2+5.52–44FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2精品資料有機物轉(zhuǎn)移的電子數(shù)估算(ɡūsuàn)：例：C6H5C2H5C6H5COOH+CO21、先配OC6H5C2H5+4H2OC6H5COOH+CO22、再配HC6H5C2H5+4H2OC6H5COOH+CO2+12H+3、根據(jù)電荷平衡得電子數(shù)C6H5C2H5+4H2OC6H5COOH+CO2+12H++12e–寫出酸性介質(zhì)中KMnO4氧化乙苯的反應(yīng)：5C6H5C2H5+12MnO4–+36H+5C6H5COOH+5CO2+12Mn2++28H2O精品資料在AtI中加入I2和I–的混合(hùnhé)溶液，滴加AgNO3溶液，發(fā)現(xiàn)所得沉淀中只有AgI而沒有共沉淀的AgAt（如果有AgAt，必然會被共沉淀），然而在上述產(chǎn)物中加入Pb(IO3)2卻發(fā)現(xiàn)有砹的共沉淀。寫出有關(guān)化學(xué)方程式，解釋上述實驗現(xiàn)象。AtI+2I2+5Ag++3H2O=5AgI+AtO3–+6H+I3–7（把I2改為(ɡǎiwéi)I3–也可，但仍應(yīng)配平）AtO3–與Pb(IO3)2共沉淀。精品資料1、原電池的構(gòu)造(gòuzào)Cu-Zn原電池裝置(zhuāngzhì)四、原電池鹽橋：1、離子移動K+移向正極Cl–移向負(fù)極2、支撐固定作用精品資料

(aq)Zn

2eZn(s)：)(

極2-+-氧化反應(yīng)電子流出負(fù)

Cu(s)

2e(aq)Cu：)(

極2+-+還原反應(yīng)電子流入正Cu(s)(aq)Zn(aq)CuZn(s)

電池反應(yīng)：22++++原電池構(gòu)成條件：1)任何一種氧化還原反應(yīng)，都能裝成原電池2)任何兩種金屬插入電解質(zhì)溶液都可構(gòu)成原電池3)原電池使化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能需滿足三個條件：氧化還原反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行、氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極(liǎngjí)上進(jìn)行、構(gòu)成電流回路。精品資料/CuCu，/ZnZn

電對：22++

金屬導(dǎo)體如Cu、Zn惰性導(dǎo)體如Pt、石墨棒電極還原型

e

氧化型-+Z精品資料下圖是一種正在投入生產(chǎn)的大型蓄電系統(tǒng)。左右兩側(cè)(liǎnɡcè)為電解質(zhì)儲罐，中央為電池，電解質(zhì)通過泵不斷在儲罐和電池間循環(huán)；電池中的左右兩側(cè)(liǎnɡcè)為電極，中間為離子選擇性膜，在電池放電和充電時該膜可允許鈉離子通過；放電前，被膜隔開的電解質(zhì)為Na2S2和NaBr3，放電后，分別變?yōu)镹a2S4和NaBr。精品資料5－1左、右儲罐中的電解質(zhì)分別(fēnbié)為；5－2寫出電池充電時，陽極和陰極的電極反應(yīng)。5－3寫出電池充、放電的反應(yīng)方程式。5－4指出在充電過程中鈉離子通過膜的流向。5－1

左

：NaBr3/NaBr（1分；只寫一種也可）右

:Na2S2/Na2S4（1分；只寫一種也可）

5－2

陽極(yángjí)：3NaBr–2e-=NaBr3+2Na+

(1分)

陰極：Na2S4+2Na++2e-=2Na2S2

(1分)5－3寫出電池充、放電的反應(yīng)方程式。

5－4

Na+的流向為從左到右。（1分）

精品資料‖書寫原電池符號(fúhào)的規(guī)則：①負(fù)極“–”在左邊，正極“+”在右邊，鹽橋用“‖”表示。③純液體(yètǐ)、固體和氣體寫在惰性電極一邊用“,”分開。②半電池中兩相界面用“”分開，同相不同物種用“,”分開，溶液、氣體要注明cB，pB。五、原電池符號精品資料同一溶液中,不同離子在負(fù)極按氧化(yǎnghuà)數(shù)升高的順序,正極按下降順序，并用“,”隔開，且注明濃度惰性電極一般(yībān)為Pt和C，在必要時才使用，如果已有金屬，則不用惰性電極；書寫時用括號括起來。含氣體的電極一般將氣體緊接電極材料Pt和C精品資料例1：將下列(xiàliè)反應(yīng)設(shè)計成原電池并以原電池符號表示?！猓?(aq2Cl

2e)g(Cl

極

正2--+)(aqFe

e)(aqFe

極

負(fù)

32+-+-精品資料對于反應(yīng)(fǎnyìng)3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O寫出其正、負(fù)極反應(yīng)(fǎnyìng)及原電池符號對于(duìyú)反應(yīng)2Fe3++2I–=2Fe2++I2寫出其正、負(fù)極反應(yīng)及原電池符號正極反應(yīng)：NO3–+4H++3e–=NO+2H2O；負(fù)極反應(yīng)：Cu–2e–=Cu2+原電池符號：(–)Cu|Cu2+(c2)||NO3–(c1)|NO(p),Pt(+)正極反應(yīng)：Fe3++e–=Fe2+；負(fù)極反應(yīng)：2I––2e–=I2原電池符號：(–)Pt|I–(c1)|I2(c2)||Fe3+(c3),Fe2+(c4)|Pt(+)精品資料電極的分類1、第一類電極——金屬-金屬離子電極第一類電極的電位僅與金屬離子的活度有關(guān)。2、第二類電極──金屬-金屬難溶鹽電極二個相界面,常用作參比電極負(fù)極：Ag,AgClCl–(c1)；正極：Cl–(c1)AgCl,Ag3、第三類電極──金屬與兩種具有(jùyǒu)相同陰離子難溶鹽（或難離解絡(luò)合物）以及第二種難溶鹽（或絡(luò)合物）的陽離子所組成體系的電極。Pt,Fe(OH)2,Fe(OH)34、惰性金屬電極PtFe2+(c1),Fe3+(c2)Pt,H2(p1)H+(c1)或H+(c1)Pt,H2(p1)精品資料2MnO4–+10Cl–+16H+=2Mn2++5Cl2+8H2O正極反應(yīng)負(fù)極(fùjí)反應(yīng)電池符號：Pt,Cl2(p)Cl–(c1)MnO4–(c2),Mn2+(c3),H+(c4)|Pt精品資料六、原電池電動勢1、電流從正極到負(fù)極，電子從負(fù)極到正極2、正極電勢高于負(fù)極電勢3、E=(+)–(–)4、E?=?(+)–?(–)5、上標(biāo)(shànɡbiāo)“?”代表熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)‖精品資料電極電勢產(chǎn)生(chǎnshēng)的原因1、產(chǎn)生原因：雙電層2、影響因素（1）電極的本性：金屬越活潑，失去電子趨勢越強，電極電勢越低（2）外界條件如溫度、介質(zhì)、離子濃度(nóngdù)等（3）選擇性吸附3、電極電勢的差異是電子流動的根本原因精品資料標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)氫電極/HH

電對：2+電極(diànjí)反應(yīng)：表示為：H+H2(g),Pt標(biāo)準(zhǔn)氫電極(SHE)()V000.0/HH2=+()gH

2eaq)(H22+–+標(biāo)準(zhǔn)氫電極裝置圖精品資料標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)電極電勢1.標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)電極電勢和標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)電動勢電對電對的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢：

)(

()()原電池的標(biāo)準(zhǔn)電動勢：–+-=E

精品資料)(

Cu

)L(1.0molCu

12+-+2.電極電勢的測定(cèdìng)

)L(1.0molH

)(H

,Pt

)(12--+pV340.0)/HH()/CuCu(22=-=++EV340.0)/CuCu(

2=+則H2Cu

H

Cu22++++精品資料①采用還原電勢；與半反應(yīng)(fǎnyìng)的方向無關(guān)3.標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)電極電勢表②

小的電對對應(yīng)的還原型物質(zhì)還原性強；

大的電對對應(yīng)的氧化型物質(zhì)氧化性強。③

無加和性④一些電對的

與介質(zhì)的酸堿性有關(guān)2H++2e–H2；酸性介質(zhì)：A=0.000V2H2O+2e–H2+2OH–；堿性介質(zhì)：B=–0.83V

V36.1

(aq)Cl

e(g)Cl21

2=+--

V36.1

(aq)2Cl

2e)g(Cl2=+--精品資料（5）標(biāo)準(zhǔn)電極電勢是熱力學(xué)數(shù)據(jù)，與反應(yīng)速率無關(guān)。如鈣的電極電勢比鈉小，但鈉與水的反應(yīng)比鈣與水反應(yīng)激烈得多。（6）標(biāo)態(tài)下的電極電勢只適用于熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)反應(yīng)的判斷，非標(biāo)態(tài)下的電極電勢將發(fā)生變化，情況可能發(fā)生逆轉(zhuǎn)，如標(biāo)態(tài)下MnO2與HCl反應(yīng)不能制備出氯氣，事實上我們是可以用MnO2與濃HCl反應(yīng)來制備出氯氣的。只有當(dāng)電極電勢改變的幅度(fúdù)不大時，才可以近似用標(biāo)準(zhǔn)電極電勢來處理象氧化劑（還原劑）強弱和反應(yīng)方向的判斷等問題。（7）電極電勢只適用于水溶液體系，非水溶劑反應(yīng)和高溫、低溫固相反應(yīng)不能用電極電勢作任何判斷依據(jù)。精品資料七、電極電勢的應(yīng)用(yìngyòng)（一）判斷(pànduàn)氧化劑、還原劑的相對強弱

小的電對對應(yīng)的還原型物質(zhì)還原性強；

大的電對對應(yīng)的氧化型物質(zhì)氧化性強?？偨Y(jié)P360表11-11、還原型只能與還原型比較氧化型只能與氧化型比較2、還原劑的強弱次序3、氧化劑的強弱次序精品資料（二）判斷氧化(yǎnghuà)還原反應(yīng)進(jìn)行的方向E＞0反應(yīng)正向(zhènɡxiànɡ)自發(fā)進(jìn)行；E＜0反應(yīng)逆向自發(fā)進(jìn)行。對于非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下的反應(yīng)：反應(yīng)正向進(jìn)行；

0

0.2VEE>>反應(yīng)逆向進(jìn)行。

0

0.2V-

EE<<判斷用

0.2V

V2.0EE<<-精品資料判斷步驟(bùzhòu)：1、找出氧化劑，并以氧化劑為正極，(+)2、找出還原劑，并以還原劑為負(fù)極，(-)3、計算E=(+)–(–)例：2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+（制印刷(yìnshuā)電路板）精品資料例：判斷(pànduàn)在酸性溶液中H2O2與Fe2+混合時，能否發(fā)生氧化還原反應(yīng)？若能反應(yīng)，寫出反應(yīng)方程式。0.2V

V994.0

0.769V1.763V>=-=Fe

OH222+發(fā)生的反應(yīng)：與解：)aq(OH

2e)aq(2H)g(O222++-+V6945.0=)l(O2H

2e)aq(2H)aq(OH222++-+V763.1=)aq(Fe

e)aq(Fe23++-+=

0.769V

+)s(Fe

2e)aq(Fe2+-

0.4089V

-=

)l(O2H)aq(Fe2)aq(2H

)aq(Fe2)aq(OH23222++++++)Fe/Fe(

)OH/OH(23222-=++E精品資料（三）計算原電池標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)電動勢、原電池反應(yīng)的rGm、KG=Wmax’G為負(fù)時，Wmax’已經(jīng)包含(bāohán)了負(fù)號Wmax’=–QE=–nFEG=–nFEG=–nFEF——96487J·V–1·moL–1或96487c·moL–1例：Zn+Cu2+=Zn2++CuG=–296.487kJ·V–1·moL–11.10V=–212kJ·moL–1帶單位運算！精品資料例：Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl–(1)1/2Cl2+Fe2+=Fe3++Cl–(2)注意：1、反應(yīng)要配平2、G(1)=2G(2)，因為n值不通G=–RTlnK，lnK=nFE/RTlgK=nE/0.0592故：K(1)=[K(2)]2G以及K與方程式書寫(shūxiě)有關(guān)例：Zn+Cu2+=Zn2++CuK=1.451037=[Zn2+]/[Cu2+]，說明反應(yīng)(fǎnyìng)很完全。精品資料Nernstequation(方程(fāngchéng)/公式)F—Farady常數(shù)(chángshù)，F(xiàn)=96485.3415C/mole(1mole的電量),當(dāng)T=298.15K時:八、非標(biāo)準(zhǔn)電極電勢——能斯特方程精品資料例：寫出下列(xiàliè)電對的電極反應(yīng)和Nernst方程式：Zn2+/Zn：Zn2++2e==ZnBr2/Br-：Br2+2e==2Br-Cl2/Cl-:Cl2+2e==2Cl-

O2/OH-：O2+2H2O+4e==4OH-MnO2/Mn2+：MnO2+4H++2e==Mn2++2H2O精品資料例：計算下列電極在298K時的電極電勢1)Cu|Cu2+(mr=0.1);2)(Pt)H2(90kPa)|H+(mr=0.01)解：1)電極反應(yīng)(fǎnyìng)：Cu2++2e==Cu由Nernst方程得：2)電極(diànjí)反應(yīng)：2H++2e==H2由Nernst方程得：精品資料對于(duìyú)半反應(yīng)或電極反應(yīng)：=+(0.0592/n)lg[氧化型]/[還原型]對于(duìyú)半反應(yīng)或電極反應(yīng)：E=E–(0.0592/n)lgJ(濃度商)H+/H2：2H++2e==H2能斯特方程的應(yīng)用(yìngyòng)1、濃度與氣體壓力對電極電勢的影響定量計算定性分析：增大[氧化型]，增大，氧化型氧化能力增強增大[還原型]，減小，還原型還原能力增強注意：氣體壓力一定要除以100kPa精品資料例：由Ag|Ag+(cr=0.01)和Pb|Pb2+(cr=1.0)電極裝成原電池，判斷正、負(fù)極(fùjí)，計算電池的電動勢。解：對于Ag|Ag+(cr=0.01),電極(diànjí)反應(yīng)：Ag++e==Ag由Nernst方程得：對于Pb|Pb2+(cr=1.0),電極反應(yīng)：Pb2++2e==Pb因此，Ag+/Ag為正極，Pb2+/Pb為負(fù)極電動勢：E=(+)–(-)=0.6816–(–0.1262)=0.8078(V)精品資料2、pH值對電極電勢的影響(1)電極反應(yīng)中出現(xiàn)H+、OH-時，

pH對有影響；(2)H+、OH-前的系數(shù)越大，pH對的影響越大。(3)含氧化合物只有在酸性介質(zhì)中才表現(xiàn)出氧化型。(4)介質(zhì)的酸堿性甚至影響產(chǎn)物,MnO4-酸Mn2+(無色溶液);中MnO2(棕色(zōngsè)沉淀);堿MnO42–(亮綠色溶液)：大小氧化性：強弱(5)介質(zhì)的酸堿性甚至影響反應(yīng)物的質(zhì)變?nèi)?H2O2+2H++2e==2H2OO2+2H++2e==H2O2pH,H2O2氧化性,充當(dāng)氧化劑pH,H2O2還原性,充當(dāng)還原劑精品資料Fe－H2O系電勢(diànshì)－pH圖（298K，101325Pa）氧線：O2+4H++4e-=2H2O=+(0.0592/4)lg[H+]4(p/p)p=p,=-0.0592pH

氫線：2H++2e-=2H2=+(0.0592/2)lg[H+]2(p/p)2p=p,=-0.0592pH

pH(O2/H2O)(H+/H2)01.22900.815-0.414140.401-0.828－pH圖（298K，101325Pa）精品資料1、氧線以上的電對氧化型氧化水如F2+2H2O=4HF+O2↑2、氫線以下電對還原型還原水如2Na+2H2O=2NaOH+H2↑3、中間為水溶液穩(wěn)定區(qū)域Φ(A/B)在氧線以下氫線以上，A、B、H2O穩(wěn)定共存。4、Fe2+容易(róngyì)被氧氣氧化，堿性介質(zhì)更容易(róngyì)5、I2/I–電對（1）KI溶液在空氣中變黃（2）酸性介質(zhì)中可與Fe3+反應(yīng)（3）與KNO3無現(xiàn)象，加酸立即反應(yīng)精品資料3、弱酸、弱堿(ruòjiǎn)形成對電極電勢的影響求(HAc/H2)HAc+e–=1/2H2+Ac–(HAc/H2)=(H+/H2)=(H+/H2)+0.0592lg[H+]=0.0592lg1.810–5=–0.28V精品資料4、難溶化合物的形成(xíngchéng)對電極電勢的影響已知(Ag+/Ag)=0.7996V，(AgCl/Ag)=0.2223V，求Ksp(AgCl)(AgCl/Ag)=(Ag+/Ag)=(Ag+/Ag)+0.0592lg[Ag+]=(Ag+/Ag)+0.0592lgKspKsp=1.7710–10設(shè)計成原電池求解(+)：AgCl+e–=Ag+Cl–(-):Ag-e–=Ag+電池：Ag+AgCl=Ag++Cl–+Ag練習(xí)：求[Fe(OH)3/Fe(OH)2]=?預(yù)測(yùcè)大?。?Ag+/Ag)>(AgCl/Ag)>(AgBr/Ag)>(AgI/Ag)精品資料5、配合物的形成(xíngchéng)對電極電勢的影響電極反應(yīng)

lgK穩(wěn)Hg(CN)42–+2e–=Hg+4CN––0.3741.5HgI42–+2e–=Hg+4I––0.0429.6HgBr42–+2e–=Hg+4Br–+0.2121.6HgCl42–+2e–=Hg+4Cl–

+0.3815.2Hg2++2e–=Hg+0.85精品資料6、電極電勢與氧化(yǎnghuà)還原方向的逆轉(zhuǎn)（1）AsO33–+I2+2OH–=AsO43–+2I–+H2OpH=5~9（2）Bi(OH)3+Cl2+3OH–=BiO3–+2Cl–+3H2OBiO3–+2Cl–+6H+=Bi3++Cl2+3H2O7、濃差電池（–）Ag|Ag+(0.01M)||Ag+(0.1M)|Ag(+)正極反應(yīng)(fǎnyìng)負(fù)極反應(yīng)(fǎnyìng)電池反應(yīng)(fǎnyìng)平衡常數(shù)K=1，E=0，E0E=0精品資料8、決定金屬活動順序的因素（1）原子(yuánzǐ)化焓，即升華焓（2）電離能（氣態(tài)原子(yuánzǐ)的失去電子能力）：Li<Na<K（3）水合焓生成水合離子的趨勢：Li+>Na+>K+是熱力學(xué)討論，不涉及動力學(xué)精品資料解：(1)電極反應(yīng)(–)極：6Cl-–6e==3Cl2(+)極：Cr2O72-+6e+14H+==2Cr3++7H2O∴E=(+)–(-)=1.232–1.3583=–0.1263(V)<0反應(yīng)(在標(biāo)準(zhǔn)條件下)不能正向進(jìn)行，而是逆向(nìxiànɡ)自發(fā)例：(1)從數(shù)據(jù),判斷下述反應(yīng)(fǎnyìng)能否進(jìn)行？Cr2O72-+6Cl-+14H+==2Cr3++7H2O+3Cl2(2)采取什么措施，有利于用該反應(yīng)(fǎnyìng)來制備氯氣？精品資料(2)要使反應(yīng)進(jìn)行，則要求(yāoqiú)E>0，即(+)、(-)由電極反應(yīng)的Nernst方程有：∴m(Cr2O72-),m(Cl-),m(H+);m(Cr3+),p(Cl2)加大濃度,但溶解度有限(yǒuxiàn)產(chǎn)物m不易且Cl2壓力要高于p外才能出來用濃鹽酸Cr2O72-+6Cl-+14H+==2Cr3++7H2O+3Cl2(–)極：6Cl-–6e==3Cl2(+)極：Cr2O72-+6e+14H+==2Cr3++7H2O精品資料九、元素(yuánsù)電勢圖的應(yīng)用把同種元素不同氧化態(tài)間的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢按照由高到低的順序(shùnxù)排成圖解：又稱拉蒂默(Latimer)圖FeFeO42-Fe3+2.20V0.771VFe2+-0.447V－0.037V精品資料(1)判斷(pànduàn)氧化劑、還原劑的強弱(2)判斷中間氧化(yǎnghuà)態(tài)能否歧化？1.679V1.507V1.224VMnO4–MnO42–MnO2Mn3+Mn2+0.558V2.24V0.907V1.541V(3)計算未知電對的電極電勢精品資料例題：已知Br的元素(yuánsù)電勢圖如下-

-

-

Br

1.0774

Br

0.4556

BrO

BrO

2

3

0.61262

3

1

(1)求1、2、3。(2)判斷哪些物種(wùzhǒng)可以歧化?(3)Br2(l)和NaOH(aq)混合最穩(wěn)定的產(chǎn)物是什么？寫出反應(yīng)方程式并求其K。精品資料(1)1=0.5357V2=0.7665V3=0.5196V(2)Br2和BrO-可以歧化。(3)Br2(l)和NaOH(aq)混合(hùnhé)最穩(wěn)定的產(chǎn)物是BrO3–和Br–離子。K=1.291047精品資料十、電解(diànjiě)(一)電解池的組成和電極(diànjí)反應(yīng)陰極陽極–+M+X-H+OH-得e還原反應(yīng)氧化數(shù)失e氧化反應(yīng)氧化數(shù)放電電極符號：1、惰性電極，Pt,H2|H+2、金屬電極，Cu2+|Cu一般用氧化型|還原型表示界面用“|”表示，非界面用“，”表示氣體靠近電極材料精品資料陰極陽極–+M+X-H+OH-得e還原反應(yīng)氧化數(shù)失e氧化反應(yīng)氧化數(shù)放電陰極上?離子(先)得到電子?陽極上?離子(先)失去電子?什么離子先放電？陰極與陽極的劃分(huàfēn)電極反應(yīng)：陰極反應(yīng)、陽極反應(yīng)精練(jīngliàn)銅：陰極反應(yīng)：Cu2++2e=Cu(析出、鍍層)陽極反應(yīng)：Cu-2e=Cu2+(溶解)精品資料的影響：首先,陰極上放電的總是+離子,即氧化態(tài)物質(zhì)(M+,H+等)陰極：的氧化態(tài)物質(zhì)，∵氧化性較強，得e能力較強，更易得到e,∴先放電陽極：的還原(huányuán)態(tài)物質(zhì)，∵還原(huányuán)性較強，失e能力較強，更易失去e,∴先放電因此，在每一極上，只要計算出可能放電的各種離子的電極電勢，便不難判斷放電的先后次序:陰極：的氧化態(tài)物質(zhì)優(yōu)先(yōuxiān)陽極：的還原態(tài)物質(zhì)優(yōu)先(yōuxiān)(二)影響電極反應(yīng)的主要因素精品資料例:用C電極(diànjí),p下電解cr=1.0的CuCl2中性水溶液陰極陽極Cu2+Cl-H+OH-電極(diànjí)反應(yīng)：Cu2++2e==Cu2H++2e==H2Cl2+2e==2Cl-O2+2H2O+4e==4OH-陰極：(Cu2+/Cu)=(Cu2+/Cu)=0.3419(V)(H+/H2)=(H+/H2)+(0.059/2)lg[cr2(H+)/pr(H2)]=-0.413(V)陽極:(Cl2/Cl-)=+(0.059/2)lg[pr/cr2(Cl-)]=1.3583–0.0178=1.3405(V)(O2/OH-)=+(0.059/4)lg[pr/cr4(OH-)]=0.401+0.413=0.814(V)精品資料電極的極化(jíhuà)和超電勢由電極極化(jíhuà)導(dǎo)致電解池中陽極和陰極的實際析出電勢都與理論析出電勢有差別：實析≠理析陽極：實析較高:實析–理析=|實析–理析|=陽陰極：實析較低:理析–實析=|實析–理析|=陰超電勢(diànshì)都>0理析I=0平衡I≠0電解陽陰理析實析實析V理論分解V實際分解I陽極陰極精品資料已知：陰極陽極的氧化態(tài)物質(zhì)先放電的還原態(tài)物質(zhì)先放電在接近電極表面處“+”離子“–”離子放電后，余來不放電后因擴散不及(bùjí),濃度及擴散到位，濃度(1)

濃差極化(jíhuà)(2)電化學(xué)極化陰極陽極H+·H2O==H++H2OOH–·H2O==OH–+H2OH++e==H2OH––2e==H2O+OH+H==H2O+O==O2大量H2

氣泡大量O2

氣泡精品資料分解(fēnjiě)電壓與超電壓理析0I≠0陽陰理析實析實析V理分V實分I陽極陰極精品資料電化學(xué)(huàxué)腐蝕與常見化學(xué)(huàxué)電源(一)電化學(xué)腐蝕(fǔshí)鐵的生銹過程原電池反應(yīng)：(–)Fe–2e=Fe2+；負(fù)極上的氧化反應(yīng)常叫陽極(+)O2+4e+4H+=2H2O；正極上發(fā)生還原反應(yīng)常叫陰極電池總反應(yīng)：2Fe+O2+4H+=2Fe2++2H2O精品資料(二)電化學(xué)腐蝕的防腐1、電化學(xué)腐蝕的必備條件是（1）金屬表面有不同電極電勢的區(qū)域；（2）有電解質(zhì)溶液的存在2、根據(jù)陰極上發(fā)生的還原反應(yīng)類型分為析氫腐蝕：2H++2e=H2吸氧腐蝕：O2+2H2O+4e==4OH-3、電子從陽極(yángjí)到陰極4、電化學(xué)腐蝕的防腐有犧牲陽極(yángjí)法、外加電流法等等。精品資料1、一次電池(diànchí)普通鋅錳電池鋅筒石墨棒MnO2和C普通鋅-錳干電池的結(jié)構(gòu)NH4Cl、ZnCl2和

H2O等負(fù)極(fùjí)正極電池反應(yīng)：（Zn）：Zn–2e–

=Zn2+（MnO2和C）：MnO2(s)+2NH4+(aq)+2e–=

Mn2O3(s)+2NH3+H2OZn+MnO2(s)+2NH4+(aq)=Zn2++Mn2O3(s)+2NH3+H2O

缺點：放電量小，放電過程中漏液（三）常見化學(xué)電源精品資料堿性(jiǎnxìnɡ)鋅-錳干電池負(fù)極(fùjí)：正極：電池反應(yīng)：電解質(zhì)：KOH——Zn——MnO2Zn+2OH–

–2e–

=Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e–=2MnOOH+2OH–

Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2堿性電池

精品資料在電池制作過程中，為了使電池放電速度快、電位穩(wěn)定，常常在電池中加入(jiārù)汞、鎘和鉛等重金屬離子。精品資料鉛蓄電池2.二次電池(diànchí)精品資料鉛蓄電池放電(fàngdiàn)時總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O負(fù)極(fùjí)：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正極：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O負(fù)極：正極：電解質(zhì)：H2SO４溶液——Pb——PbO2放電過程精品資料Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)

充電(chōngdiàn)過程PbSO4(s)+2e–=Pb(s)+SO42–(aq)陰極(yīnjí)：陽極：2PbSO4(s)+2H2O(l)–2e–=PbO2(s)+H+(aq)+SO42–(aq)氧化反應(yīng)接電源負(fù)極接電源正極充電過程總反應(yīng)：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)鉛蓄電池的充放電過程：放電充電精品資料鎳鎘電池(diànchí)該電池電動勢約l.4V，它可以作為電源用于充電式計算器、電子(diànzǐ)閃光燈、電動剃須刀。Cd(s)+2OH–(aq)→Cd(OH)2(s)+2e–NiO2(s)+2H2O(l)+2e–→Ni(OH)2(s)+2OH–(aq)NiO2極（正極）總反應(yīng)：Cd(s)+NiO2(s)+2H2O(l)=Cd(OH)2(s)+Ni(OH)2(s)Cd極（負(fù)極）精品資料3．燃料電池(ránliàodiànchí)負(fù)極(fùjí)：H2+2OH–=2H2O+2e–正極：O2+2H2O+4e–=4OH–（1）氫氧燃料電池精品資料需要解決的問題(wèntí)：設(shè)備腐蝕嚴(yán)重；電極材料；產(chǎn)生的水及時移去；提高能量利用效率等。阿波羅飛船的燃料電池是由三組堿式氫——氧燃料電池組成，生成的水用作冷卻水，電壓為27~31V，功率為563—1420W。精品資料（2）生物(shēngwù)燃料電池以生物酶作為催化劑的一類燃料電池，一般以生物相容性物質(zhì)作為燃料，如葡萄糖、O2、乙醇(yǐchún)等，能作為特定植入器官的動力來源、一些特殊環(huán)境下檢測的儀器的能源等。特點：清潔、無污染、生物相容性、燃料來源廣泛等。精品資料精品資料精品資料氣體(qìtǐ)（初賽要求）1、理想氣體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)2、理想氣體狀態(tài)方程3、氣體密度(mìdù)4、分壓定律5、氣體相對質(zhì)量測定6、氣體溶解度（亨利定律）精品資料第二章理想氣體(lǐxiǎnɡqìtǐ)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)2-1理想氣體1、定義：假設(shè)氣體分子之間距離足夠遠(yuǎn)，即分子本身體積可以忽略，而且分子之間沒有作用力，這樣的氣體可看作(kànzuò)理想氣體。2、存在條件：低壓和高溫下3、理想氣體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)298K，p=100kPa精品資料2-2理想氣體狀態(tài)方程（克拉貝龍方程）pV=nRT1、實用于理想氣體，在溫度(wēndù)不太低、壓力不太高的情況下可以近似應(yīng)用2、單位：R=8.314Pa.M3.mol–1.K–13、pV=nRT=mRT/Mp=RT/M精品資料例1：25oC時，用250cm3的燒瓶收集了氣壓為7.33104Pa的一種(yīzhǒnɡ)天然氣體，稱量得到該氣體的靜質(zhì)量為0.118g，求此氣體的分子量。7.3310425010–6=n8.31298n=7.4010–3molM=0.118/7.4010–3=15.9g/mol精品資料例2：25.0oC和1.013105Pa的壓力(yālì)下，測得某氣體的密度為1.340g/dm3。并測得該氣體的組成為79.8%的C和20.2%的H。求該氣體的最簡式、分子量和分子式。1、C:H=(79.8%12.0)(20.2%1.01)=1:32、p=RT/MM=RT/p=1.340(kg/m3)8.314298.0/1.013105=0.3277kg/mol=32.77