版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡介
無機(jī)化學(xué)氧化還原反應(yīng)第1頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月§11.1方程式的配平
Review:一、氧化數(shù)法
基本原則:反應(yīng)中氧化劑元素氧化數(shù)降低值等于還原劑元素氧化數(shù)增加值,或得失電子的總數(shù)相等。
具體步驟:(1)寫出基本反應(yīng)式。(2)找出氧化劑元素氧化數(shù)降低值和還原劑元素氧化數(shù)增加值(3)按照最小公倍數(shù)的原子對(duì)各氧化數(shù)的變化值乘以相應(yīng)的系數(shù),使氧化數(shù)降低值和升高值相等。(4)將找出的系數(shù)分別乘在氧化劑和還原劑的分子式前面,并使方程式兩邊的數(shù)目相等。(5)檢查反應(yīng)方程式兩邊氧化數(shù)有變化的原子數(shù)目是否相等,如相等則反應(yīng)方程式已配平。
第2頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月二、電子-離子法
方法是:將反應(yīng)式改寫為半反應(yīng)式,先將半反應(yīng)式配平,然后將這些半反應(yīng)式加合起來,消去其中的電子而配平。具體步驟:以在酸性介質(zhì)中反應(yīng)
MnO4-+SO32-→Mn2++SO42-為例:
1.離子形式寫出
反應(yīng)主要物質(zhì)2.分別寫出兩個(gè)半反應(yīng)
3.各自原子數(shù)和電荷數(shù)配平
5.得失的電子數(shù)相等(最小公倍數(shù))4.注意依據(jù)反應(yīng)介質(zhì),選擇H+或OH-配平
第3頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月Cr(OH)4-+H2O2→CrO42-+H2OCr(OH)4-→CrO42-H2O2→H2OCr(OH)4-→CrO42-+3eH2O2+2e→2OH-+4OH-
+4H2O2×)Cr(OH)4-+4OH-→CrO42-+4H2O+3e3×)H2O2+2e→2OH-第4頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月§11.2原電池一、組成和反應(yīng)
1.化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置第5頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)才具有能量,即ΔG<0的反應(yīng);可利用的最大化學(xué)能等于ΔG的數(shù)值:電功(非體積功)Wmax=-ΔG.電池反應(yīng)一般是一氧化還原反應(yīng):
Zn+Cu2+(aq)←→Zn2+(aq)+Cu
標(biāo)態(tài)下,298K時(shí)ΔrG?
=ΔfG?Zn2+-ΔfG?Cu2+
=-147.06-65.249=-212.31kJ.mol-1第6頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月2.電池反應(yīng)和電極反應(yīng)電池反應(yīng)一般是一氧化還原反應(yīng)
Zn+Cu2+(aq)←→Zn2+(aq)+Cu
分為兩個(gè)半反應(yīng):氧化半反應(yīng)Zn→Zn2+(aq)+2e
還原半反應(yīng)Cu2+(aq)+2e→Cu電池負(fù)極(-)輸出電子,即失電子的反應(yīng)(-)
Zn→Zn2+(aq)+2e電池正極(+)得到電子的反應(yīng)(+)
Cu2+(aq)+2e→Cu兩個(gè)電極反應(yīng)相加就是電池反應(yīng)第7頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月注意電極反應(yīng)就是半反應(yīng),有關(guān)某個(gè)元素的得或失電子的反應(yīng);同樣需要配平。MnO4-→
Mn2+?MnO4-+5e→Mn2+
MnO4-+8H++5e=
Mn2++4H2O配平要注意:酸性介質(zhì)H+-H2O,堿性介質(zhì)用OH--H2O第8頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月3、電池符號(hào)-圖式表示電極表示銅電極:Cu|Cu2+鋅電極:Zn|Zn2+圖式表示:(-)Zn|Zn2+(c1)‖Cu2+(c2)
|Cu(+)第9頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月氧化態(tài)還原態(tài)均為溶液:Fe3++e-=Fe2+要加惰性電極,如Pt,C等:Pt|Fe2+,Fe3+有氣體參與反應(yīng):2H++2e=H2也要加惰性電極:(Pt)H2
|H+(c)幾種不同電極的表示有沉淀參與反應(yīng):AgCl+e=Ag+Cl-
Ag|AgCl,Cl-(c)第10頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月整反應(yīng)→兩個(gè)半反應(yīng)→圖式表示
←(電極反應(yīng))←Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O(+)Cr2O72-+14H++6e=2Cr3++7H2O(-)Fe2+-e=Fe3+(-)Pt|Fe2+,Fe3+‖
Cr3+,Cr2O72-|
Pt(+)(-)(C)I2|I-(c1)‖
Fe2+(c2),Fe3+(c3)
|
C(+)+)Fe3++e=Fe2+-)2I-=I2+2e總反應(yīng):2Fe3++2I-=2Fe2++
I2第11頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月二、反應(yīng)ΔrG
與電池電動(dòng)勢(shì)關(guān)系
Zn+Cu2+(aq)←→Zn2+(aq)+Cu標(biāo)態(tài)下,ΔrG?
=ΔfG?Zn2+-ΔfG?Cu2+
298K時(shí)=-147.06-65.249=-212.31kJ.mol-1電功(非體積功)Wmax=-ΔG.說明:前面熱力學(xué)指出,可逆、平衡時(shí)ΔG=0。那是無其它功時(shí),而有其它功時(shí),體系自由能的減少等于所做最大功,我們就是依據(jù)這一點(diǎn)計(jì)算的。所以計(jì)算的電功、電動(dòng)勢(shì)均為可逆狀態(tài)時(shí)的值。第12頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月-ΔrG=nFE電功W=I·V·t=電量?電壓=n×6.023×1023×1.602×10-19×E
=n×96485×E=nFE標(biāo)態(tài)下反應(yīng):-ΔrG
?
=nFE
?ΔrG=
ΔrG
?+RT·lnQE=
E
?-RT/nF·lnQE=
E
?-0.0592/n·lgQ1.Nernst方程第13頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月ΔrG
?
=-
nFE
?同時(shí),ΔrG
?
=-RT·lnK
?lnK
?=2.反應(yīng)平衡常數(shù)與電池標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系Zn+Cu2+(aq)←→Zn2+(aq)+Cu標(biāo)態(tài)下,ΔrG?
=-212.31kJ.mol
此反應(yīng)組成電池,E0
=212.3/(2×96.5)=1.10伏298K時(shí)平衡常數(shù),lgKo=2×1.10/0.0592=37.16第14頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月例:鉛蓄電池(-)
Pb︱PbSO4,H2SO4(1.0M)︱PbO2(+)
放電反應(yīng):
PbO2(s)+Pb(s)+2H2SO4=2PbSO4(s)+2H2O
電池可逆電動(dòng)勢(shì)為2.10V,試求在25℃時(shí)電池反應(yīng)的△rGmφ和反應(yīng)平衡常數(shù)。解:△rGmφ=-nFEφ=-2×96.5×2.10=-405kJ.mol-1=2×2.10/0.0592=70.95Ko=8.9×1070第15頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月§11.3電極電勢(shì)Cu|Cu2+(cCu2+);
Zn|Zn2+(cZn2+)①電極電勢(shì)大小與參與電極反應(yīng)的物質(zhì)濃度有關(guān)②只能用相對(duì)值一、標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)
?
①參與反應(yīng)的物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)濃度時(shí)的值②在規(guī)定?H2(p0)
|H+(1.0mol.L-1)≡0下得到的。其他電極與標(biāo)準(zhǔn)氫電極組成電池得到的電動(dòng)勢(shì)就是該電極的電極電勢(shì)值。第16頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月1.標(biāo)準(zhǔn)氫電極2H+(1.0)+2e=H2(po)?H+/H2=0(V)與標(biāo)準(zhǔn)鋅電極組成電池:(-)Zn|Zn2+‖H+|H2|Pt(+)Eo=?H+/H2
-?Zn/Zn2+
0.7628=0-?Zn/Zn2+
?Zn/Zn2+=-0.7628V第17頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月2.其它常用的參比電極①甘汞電極:Hg2Cl2(s)+2e=2Hg(l)+2Cl-298K時(shí):?
Hg2Cl2/Hg=0.2801V飽和(KCl溶液)甘汞電極:
Hg2Cl2/Hg=0.2412V0.1MKCl:
Hg2Cl2/Hg=0.3337V②氯化銀電極:AgCl(s)+e=Ag(s)+Cl-標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí):cCl-=1.0?
AgCl/Ag=0.2223V第18頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月二、電極電勢(shì)Nernst方程E=
E
?-RT/nF·lnQ其中Q為反應(yīng)商298K時(shí):E=
E
?-0.0592/n·lgQ2Fe3+(aq)
+Cu←→2Fe2+(aq)+Cu2+(aq)據(jù)此:E=正-負(fù)=Eo-0.0592/n·lgQE=正-負(fù)=(正o-負(fù)o)
-0.0592/2·lg
=(o
(Fe3+/Fe2+)+0.0592·lg)-(o
(Cu2+/Cu)+
0.0592/2·lgcCu2+)第19頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月如甘汞電極Hg2Cl2(s)+2e=2Hg(l)+2Cl-
Hg2Cl2/Hg=?
Hg2Cl2/Hg+
E=正-負(fù)
正=o
(Fe3+/Fe2+)+0.0592·lg
負(fù)=o
(Cu2+/Cu)+0.0592/2·lgcCu2+)第20頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月MnO4-+8H++5e-=Mn2++H2O
O2+2H2O+4e=4OH-?
O2/OH-=0.401VpO2=pocOH-=1.0
O2+4H++4e=4H2O
?
O2/H2O=1.230VpO2=pocH+=1.0第21頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月O2+2H2O+4e=4OH-?
O2/OH-=0.401VpO2=pocOH-=1.0
O2+4H++4e=4H2O
?
O2/H2O=?pO2=pocH+=1.0與
O2/OH-相關(guān)?
O2/H2O=O2/OH-=?
O2/OH-+(cOH-=10-14)=0.401+=0.401+0.829=1.230第22頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月
Ag++e=Ag?
Ag/Ag+=0.799AgCl(s)+e=Ag(s)+Cl-
?
AgCl/Ag=?標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí):cCl-=1.0→cAg+=KspAgCl?
AgCl/Ag=Ag+/Ag=?
Ag+/Ag+0.0592×lgcAg+
=0.799+0.0592×lg1.8×10-10
=0.2217V第23頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月
Ag(NH3)2++e=Ag(s)+2NH3
?
Ag(NH3)2+/Ag標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí):cAg(NH3)2+
=1.0cNH3=1.0cAg+=?cAg+=cAg(NH3)2+/K穩(wěn)·
c2NH3=1/K穩(wěn)
Ag++e=Ag?
Ag/Ag+=0.799Ag+/Ag=?
Ag+/Ag+0.0592×lgcAg+
第24頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月§11.4電池電勢(shì)和電極電勢(shì)的應(yīng)用一、氧化還原能力的大小順序
氧化型+ne=還原型
?值越大,電對(duì)氧化型氧化能力越強(qiáng);同理
?值越小,電對(duì)還原能力越強(qiáng)。如:?MnO4-/Mn2+=1.51V?Fe3+/Fe2+=0.77V?Cu2+/Cu=0.34V?Sn4+/Sn2+=0.154V?Cl2/Cl-=1.36V?I2/I-=0.54V
?Zn2+/Zn=-0.762氧化能力:MnO4->Cl2>Fe3+>I2>Cu2+>Sn4+>Zn2+還原能力:Mn2+<Cl-<Fe2+<I-<Cu<Sn2+<Zn第25頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月二、氧化還原反應(yīng)方向判斷反應(yīng)方向性:ΔrG<0的方向自發(fā)較強(qiáng)氧化劑+較強(qiáng)還原劑→較弱還原劑+較氧弱化劑(氧化劑)>(還原劑)
此時(shí),E=正極-負(fù)極
>0,這樣
ΔrG=-nFE<0如:MnO4-+Cl-
→Mn2++Cl2標(biāo)態(tài)時(shí)自發(fā)嗎?∵
?MnO4-/Mn2+=1.51>?Cl2/Cl-=1.36∴
反應(yīng)可自發(fā)第26頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月又如:MnO2+Cl-
→Mn2++Cl2標(biāo)態(tài)時(shí)自發(fā)嗎??MnO2/Mn2+=1.24<?Cl2/Cl-=1.36∴
反應(yīng)非自發(fā)但在濃鹽酸時(shí)可自發(fā)MnO2+4H++2e→Mn2++2H2O第27頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月①標(biāo)態(tài)下:2Fe3++2I-=2Fe2++I2
自發(fā)否?∵?Fe3+/Fe2+>?I2/I-∴Fe3+可以氧化I-。已知:?I2/I-=0.54V,
?Fe3+/Fe2+=0.77V②在上述體系中加入KCN,使cCN-=1.0K穩(wěn)[Fe(CN)6]3-=1.0×1042,K穩(wěn)[Fe(CN)6]4-=1.0×1035此時(shí)反應(yīng)能否自發(fā)?此時(shí)cFe3+=
cFe2+=1/K穩(wěn)II第28頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月∴氧化劑的
Fe3+/Fe2+=?Fe3+/Fe2++0.0592lg
=0.77+0.0592lg
=0.77+0.0592×(-7)
=0.36V還原劑I2/I-=?I2/I-=0.54>Fe3+/Fe2+∴此時(shí)Fe3+不能氧化I-K穩(wěn)[Fe(CN)6]3-=1.0×1042,K穩(wěn)[Fe(CN)6]4-=1.0×1035第29頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月三、反應(yīng)程度—K?的求法ΔrG
?
=-RT·lnK
?ΔrG
?
=-
nFE
?RT·lnK
?=nFE
?→
2.303RT·lgK?=nFE
?
298K時(shí)lgK
?=公式第30頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月例:求反應(yīng)2Fe3++Cu=
2Fe2++Cu2+平衡常數(shù)解:根據(jù)反應(yīng)設(shè)計(jì)電池如下:(-)Cu︱Cu2+‖F(xiàn)e3+,F(xiàn)e2+︱Pt(+)
E?=?正極-?負(fù)極=?Fe3+/Fe2+-
?Cu2+/Cu
=0.771-0.341=0.430VlgK?
=nE?/0.0592=2×0.430/0.0592=14.55K?
=
3.6×1014第31頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月例:
求溶度積
Ksp如:AgCl←→Ag++
Cl-
解:據(jù)反應(yīng)設(shè)計(jì)電池(-)
Ag︱Ag+
‖Cl-
︱AgCl︱Ag(+)E?=?正極-?負(fù)極=?AgCl/Ag
-
?Ag+/Ag=0.222-0.799=-0.577㏒K?
=
nE?/0.0591=-9.78
Ksp=K?
=
1.7×10-10第32頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月四、元素電位圖ACu2+0.152Cu+
0.521Cu
∣0.34∣
BCu(OH)2-0.08Cu2O-0.358CuA
MnO4-_0.56_MnO42-_2.26_MnO2_0.95_Mn3+_1.51_Mn2+
-1.18_M
∣(不穩(wěn)定)(不穩(wěn)定)
∣
∣____________1.51________________________∣第33頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月元素電位圖應(yīng)用1.求未知電極電位2.判斷歧化反應(yīng)否氧化態(tài)圖第34頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月例
用反應(yīng)方程式表明
Fe3+
能對(duì)
H2O2
的分解起催化作用。已知:+0.682V+1.77V
A:O2
────H2O2─────H2O+0.771V-0.44V
A:Fe3+
────
Fe2+
────
Fe第35頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月已知:Cu++e-←→
Cu1?=0.52V
CuCl+e-←→Cu+Cl-
2
?=0.14V
(1)請(qǐng)寫出(1)、(2)的能斯
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 急性氣管支氣管炎的診治
- 保育員培訓(xùn)記錄-關(guān)于幼兒的清潔消毒工作
- 農(nóng)村居民數(shù)字素養(yǎng)培育困境與提升策略
- 肝性腦病的誘因分析與護(hù)理對(duì)策課件
- 2021-2022學(xué)年廣東省廣州市黃埔區(qū)六年級(jí)(上)期末英語試卷
- 《2024年 左心房徑線CT測量值與房顫射頻消融術(shù)后復(fù)發(fā)的相關(guān)性分析》范文
- 金屬材料 同步練習(xí) 高一上學(xué)期化學(xué)人教版(2019)必修第一冊(cè)+
- Unit+1+Life+Choices+Lesson+2+Understanding+and+Coping+with+Stress 高中英語北師大版(2019)必修第一冊(cè)
- 教師研修報(bào)告(3篇)
- 教師之間談心談話記錄六篇
- 第一課《水到哪里去了》說課課件(附反思板書)三年級(jí)上冊(cè)科學(xué)教科版
- 持續(xù)改進(jìn)過程流程圖(彩色)
- 境外項(xiàng)目安保專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案
- 醫(yī)院電子病歷系統(tǒng)應(yīng)用水平分級(jí)評(píng)價(jià) 4級(jí)實(shí)證材料基礎(chǔ)項(xiàng)
- “分段計(jì)費(fèi)”說課
- 8《<世說新語二則》 一等獎(jiǎng)創(chuàng)新教案
- 無線網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目室內(nèi)覆蓋工程施工組織設(shè)計(jì)
- 醫(yī)學(xué)專題-口腔單純皰疹
- 高一數(shù)學(xué)(人教B版)余弦函數(shù)的性質(zhì)與圖像1教案
- 三年級(jí)地方課程《話說溫州》教學(xué)計(jì)劃和整冊(cè)教案
- 社團(tuán)課數(shù)獨(dú)入門
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論