大學(xué)化學(xué)第二版(科學(xué)出版社)第3章氧化還原與電化學(xué).ppt

1、第 3 章 氧化還原與電化學(xué),3.1 原電池和電極電勢(shì) 3.2 E與G 的關(guān)系 3.3 電極電勢(shì)和原電池的應(yīng)用 3.4 電解及其應(yīng)用 (自學(xué)) 3.5 金屬的腐蝕與防腐,1,3.1 原電池和電極電勢(shì),Zn(s) + Cu2+(aq) = Zn2+(aq) + Cu(s),氧化還原反應(yīng)也伴隨著能量的變化.,實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),隨著反應(yīng)的進(jìn)行,溶液的溫度 不斷升高,表明化學(xué)能轉(zhuǎn)變成了熱能。,3.1 原電池和電極電勢(shì),例如: 鋅和硫酸銅的反應(yīng):,問題:氧化還原反應(yīng)都有電子轉(zhuǎn)移,能否將其轉(zhuǎn)化 為電流,即能否將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能呢?,2,利用氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置, 叫原電池。,3.1 原電池和電極

2、電勢(shì),3.1.1 原電池,3,1.原電池的組成:,3.1 原電池和電極電勢(shì),(1)電極:由電極導(dǎo)體和電解質(zhì)溶液 組成.分為負(fù)極和正極.,負(fù)極: 失電子的一極. 如: Zn-2e-Zn2+ (氧化反應(yīng))正極: 得電子的一極. 如: Cu2+2e-Cu (還原反應(yīng)),電子轉(zhuǎn)移的方向：負(fù)極 正極,(2)鹽橋：裝有飽和KCl溶液. 主要作用: 構(gòu)成通路； 平衡電荷。,一般由電極、導(dǎo)線、鹽橋等組成。,4,3.1 原電池和電極電勢(shì),原電池中的氧化反應(yīng)和還原 反應(yīng)被分隔在兩個(gè)半電池中 進(jìn)行, 這兩個(gè)半電池, 又稱為 原電池的兩個(gè)電極.,2. 原電池中的反應(yīng):,負(fù)極反應(yīng)： Zn -2e- = Zn2+ (氧化

3、反應(yīng)) 正極反應(yīng)： Cu2+2e-= Cu (還原反應(yīng)) 電池反應(yīng): Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu (總反應(yīng)),5,3.1 原電池和電極電勢(shì),半電池中的氧化還原電對(duì):,在每個(gè)半電池中, 都含有同一元素 不同價(jià)態(tài)的二種物質(zhì):,其中: Zn、Cu 稱為還原態(tài)物質(zhì) (低價(jià)態(tài), 還原劑); Zn2+、Cu2+ 稱為氧化態(tài)物質(zhì) (高價(jià)態(tài), 氧化劑).,氧化態(tài)物質(zhì)和還原態(tài)物質(zhì), 組成了氧化還原電對(duì), 簡稱電對(duì), 用“氧化態(tài)/還原態(tài)”表示 .,例如: 鋅半電池中含有Zn、Zn2+ ; 銅半電池中含有Cu、Cu2+。,6,3.1 原電池和電極電勢(shì),例如: 鋅半電池的電對(duì)可表示為: Zn2/ Zn

4、; 銅半電池的電對(duì)可表示為: Cu2/Cu,氧化還原電對(duì)的電極反應(yīng) (通式) : 氧化態(tài)+ ne- = 還原態(tài),對(duì)于同一電對(duì)在反應(yīng)中可能有以下兩種情況： (例如電對(duì)Zn2+/Zn) Zn2+做氧化劑時(shí): Zn2+ + 2e-= Zn Zn做還原劑時(shí): Zn - 2e- = Zn2+,7,3.1 原電池和電極電勢(shì),負(fù)極“(-)”寫在左邊,正極“(+)”寫在右邊; 用“”表示兩相界面; 同相不同物種用“,”分開; 非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)要注明 ci 或 pi；鹽橋用“|”表示 ; 若電極反應(yīng)無金屬導(dǎo)體, 用惰性電極Pt或C (石墨) 純液體、固體和氣體寫在靠惰性電極一邊.(如氫電極) 相界面較多時(shí), 有時(shí)用“,

5、”來部分代替“”.,3.原電池符號(hào)的表示：,如CuZn原電池的電池符號(hào)為： (-) Zn (s)Zn2+(c1) |Cu2+(c2)Cu (s) (+),電池符號(hào)的書寫方法：,(-) PtSn2+, Sn4+ | Fe2+, Fe3+Pt (+),8,3.1 原電池和電極電勢(shì),【例3-1】在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下,將下列氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池,用電池符號(hào)表示,并寫出電極反應(yīng)、電池反應(yīng)。,理論上講, 任何一個(gè)氧化還原反應(yīng)都能組成原電池. 每個(gè)原電池都由兩個(gè)半電池構(gòu)成, 分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)電 對(duì)和兩個(gè)電極反應(yīng)., 根據(jù)氧化還原反應(yīng)可以設(shè)計(jì)原電池:,解： 負(fù)極: Cu - 2e- = Cu2+ 正極: 2Ag+ +

6、2e- = 2Ag 電池反應(yīng): Cu + 2Ag+ = Cu2+ 2Ag 電池符號(hào): (-) Cu(s) | Cu2+ | Ag+ | Ag(s) (+),(1) Cu + 2Ag+ = Cu2+ 2Ag (P83: 1題類型),解題關(guān)鍵:先判斷正、負(fù)極.,9,負(fù)極: 2Fe2+ - 2e- = 2Fe3+ 正極: Cl2 + 2e- = 2Cl- 電池反應(yīng): 2Fe2+ Cl2 = 2Fe3+ 2Cl-,|,Cl2(100kPa) |,Cl-(2.0molL-1) |,Pt (+),Fe2+,Fe3+( 0.10molL-1 ),(-)Pt |,解:,【例3-2】將反應(yīng): 2Fe2+ Cl2

7、= 2Fe3+ 2Cl- 設(shè)計(jì)成原電池, 并寫出電極反應(yīng)、電池反應(yīng)和電池符號(hào). 其中c (Fe2+)=1.0molL-1; c (Fe3+)=0.10molL-1; c (Cl-)=2.0molL-1; P(Cl2)=100kPa.,3.1 原電池和電極電勢(shì),10,如果溶解 沉積則如圖a； 如果沉積 溶解則如圖b。 都 會(huì)形成雙電層, 產(chǎn)生電勢(shì)差, 稱之為金屬的電極電勢(shì). 用 (氧化態(tài)/還原態(tài))表示, 例如 (Cu2/Cu)等.,金屬在其鹽溶液中, 溶解和沉積形成動(dòng)態(tài)平衡： M(s) 溶解 Mn+(aq) + ne-,1. 雙電層理論,3.1 原電池和電極電勢(shì), 值越大, 氧化能力越強(qiáng); 值越

8、小, 氧化能力越弱.,沉積,3.1.2 電極電勢(shì) ( ),11,3.1 原電池和電極電勢(shì),原電池的電動(dòng)勢(shì)(E ):,E = 正 負(fù),原電池的正、負(fù)極之間的電極電勢(shì)差稱為原電池的 電動(dòng)勢(shì), 用E 來表示。 規(guī)定: 原電池的電動(dòng)勢(shì)等于正極 的電極電勢(shì)減去負(fù)極的電極電勢(shì).,2. 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)(),是指處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(即溶液中有關(guān)離子的濃度為 1.0 molL-1, 氣體的壓力為100Kpa )下的電極電勢(shì), 稱為標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)。,表示為: (氧化態(tài)/還原態(tài)) 例如: (Cu2/Cu); (Zn2/Zn) 等.,E= 正負(fù),12,3.1 原電池和電極電勢(shì),標(biāo)準(zhǔn)氫電極裝置圖,氫電極電極反應(yīng): 2H+(aq)

9、 + 2e- H2(g) 氫電極半電池符號(hào): Pt | H2(100kPa) | H+(1.0molL-1) 規(guī)定: (H+/H2)= 0.000V(伏),電極電勢(shì)的測(cè)定:,理論上,一般選擇標(biāo)準(zhǔn)氫電極作為參比電極.,標(biāo)準(zhǔn)氫電極:,13,根據(jù) E = 正 - 負(fù) 或,未知電極的電極電勢(shì)的測(cè)定:,將未知電極和標(biāo)準(zhǔn)氫電極組成原電池, 測(cè)定原電池的正、負(fù)極和原電池的電動(dòng)勢(shì), 然后計(jì)算求得未知電極的電極電勢(shì).,() 未知電極 標(biāo)準(zhǔn)氫電極 (),或 () 標(biāo)準(zhǔn)氫電極未知電極 (),3.1 原電池和電極電勢(shì),E=正負(fù),14,3.1 原電池和電極電勢(shì),【例3-3】將標(biāo)準(zhǔn)氫電極與標(biāo)準(zhǔn)銀電極組成原電池, 經(jīng)測(cè)量,

10、 標(biāo)準(zhǔn)氫電極為原電池的負(fù)極, 原電池的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)為+0.7996V。試計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)銀電極的電極電勢(shì)。,解：由題意知： 負(fù) = 氫電極= 0.000V 正 = 銀電極 根據(jù) E= 正 - 負(fù) = 正 - 0.000V 則有 正 = E= +0.7996V 答：標(biāo)準(zhǔn)銀電極的電極電勢(shì)為+0.7996V。,15,(-)Zn|Zn2+(1molL-1) | H+(1molL-1)|H2(100kPa)|Pt(+) 298.15K時(shí)測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)E=+ 0.76V, 求Zn2+/Zn的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì).,【例3-4】已知標(biāo)準(zhǔn)氫電極與標(biāo)準(zhǔn)鋅電極組成下面原電池:,解: 由題意知: 氫電極為正極, 鋅電極為負(fù)極. 根據(jù)

11、 E = 正 - 負(fù) = (H+/H2) - (Zn2+/Zn) = 0.000V-(Zn2+/Zn) (Zn2+/Zn) = -E = - 0.76V 答: (略).,3.1 原電池和電極電勢(shì),16,3.1 原電池和電極電勢(shì),飽和甘汞電極的電極反應(yīng): Hg2Cl2 (s) + 2e- 2Hg(l)+2Cl-(aq) 飽和甘汞電極的半電池符號(hào): Pt | Hg(l) | Hg2Cl2(s)|KCl(飽和),在實(shí)際應(yīng)用中,通常采用二級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 電極作為參比電極。, (飽和甘汞電極) = +0.2445V.,參比電極,如:飽和甘汞電極.,將待測(cè)電極與參比電極組成原電池.,298.15K時(shí)電極電勢(shì):,1

12、7,3.1 原電池和電極電勢(shì),標(biāo)準(zhǔn)態(tài)、298.15K時(shí)各氧化還原電對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)值 列于附錄8中.,使用標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表的注意事項(xiàng):,(1)電極電勢(shì)沒有加和性。,不論半電池的反應(yīng)式系數(shù)乘以或除以任何實(shí)數(shù), 值仍不變。 Ag+ + e- = Ag (Ag+/Ag) =+ 0.7996V 2Ag+ + 2e- = 2Ag (Ag+/Ag) = +0.7996V,不論電極反應(yīng)向什么方向進(jìn)行, 值的符號(hào)仍不變。 Cu - 2e- = Cu2+, (Cu2/Cu) = +0.3419V Cu2+ 2e- = Cu , (Cu2/Cu) = +0.3419V,18,3.1 原電池和電極電勢(shì),(2)的使用條

13、件是298.15K 、標(biāo)準(zhǔn)態(tài)、水溶液體系.,(3) 查表時(shí)應(yīng)核對(duì)所選物質(zhì)的形式、價(jià)態(tài)以及介質(zhì)條件等。,例如：AgCl +e- = Cl-+Ag，(AgCl/Ag) = +0.2223V Ag+ e- = Ag， (Ag+/Ag) = +0.7996V,再如：Sn2+ + 2e- = Sn , (Sn2+/Sn) = -0.1375V Sn4+ + 2e- = Sn2+, (Sn4+/Sn2+) = +0.151V,19,對(duì)于任一氧化還原電對(duì): 氧化型 + ne- 還原型 根據(jù)電對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)(氧化態(tài)/還原態(tài))的大小, 可以判斷氧化態(tài)(還原態(tài))物質(zhì)氧化(還原)能力的相對(duì)強(qiáng)弱.,3.1 原電池和

14、電極電勢(shì), (氧化態(tài)/還原態(tài))越大, 電對(duì)所對(duì)應(yīng)的氧化態(tài)物質(zhì) 的氧化能力越強(qiáng), 還原態(tài)物質(zhì)的還原能力越弱； (氧化態(tài)/還原態(tài))越小,電對(duì)所對(duì)應(yīng)的氧化態(tài)物質(zhì)的氧化能力越弱, 還原態(tài)物質(zhì)的還原能力越強(qiáng)。,20,3.1 原電池和電極電勢(shì),21,3.2 電池電動(dòng)勢(shì)與電池反應(yīng)的吉布斯函數(shù)變的關(guān)系,3.2.1 E 與G的關(guān)系,在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下: rGm= -nFE,在任意狀態(tài)下: rGm = -nFE,研究表明:在恒溫恒壓下,系統(tǒng)對(duì)環(huán)境所做的最大非體積功等于系統(tǒng)吉布斯自由能變。對(duì)于原電池來說,系統(tǒng)對(duì)環(huán)境所做的非體積功只有電功.,rGm =W=W電= - QE = -nFE,F=96485Cmol-1 法拉第常

15、數(shù), n轉(zhuǎn)移的電子數(shù)n mol,G = -nF ;,G = -nF,對(duì)于電極反應(yīng)：,22,3.2電池電動(dòng)勢(shì)與電池反應(yīng)的吉布斯函數(shù)變的關(guān)系,【例3-5】 已知銅鋅原電池的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)為1.10V, 試計(jì)算原電池的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)變(rGm)。,解: Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu 因?yàn)榘l(fā)生1mol化學(xué)反應(yīng)需轉(zhuǎn)移2mol電子, 所以 n = 2mol; 又 F = 96485Cmol-1 , E= 1.10V rGm= - nFE= -2mol96485Cmol-11.10V = -212267( J mol-1) = -212.3kJmol-1 答: 該原電池的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)變?yōu)?/p>

16、-212.3 kJmol-1。,23,cD/cdcE/ce,cA/cacB/cb,3.2電池電動(dòng)勢(shì)與電池反應(yīng)的吉布斯函數(shù)變的關(guān)系,對(duì)于任意狀態(tài)下的氧化還原反應(yīng): aA + bB dD + eE,3.2.2 濃度對(duì)電池電動(dòng)勢(shì)的影響,rGm = rGm+ 2.303 RT lgQ,其中: rGm= -nFE , rGm= -nFE 代入上式得：,-nFE = - nFE+ 2.303RT lg,24,E = E- lg,2.303RT,n F,cD/cd cE/ce,cA/ca cB/cb,0.0592V,n,cA/ca cB/cb,cD/cd cE/ce,濃度對(duì)電池電動(dòng)勢(shì)E 影響的能斯特方程:,

17、3.2電池電動(dòng)勢(shì)與電池反應(yīng)的吉布斯函數(shù)變的關(guān)系,將 T= 298.15K, R8.314JK-1, F= 96485Cmol-1代入, 則得:,E = E- lg,25,3.2 電池電動(dòng)勢(shì)與電池反應(yīng)的吉布斯函數(shù)變的關(guān)系,a氧化態(tài) + ne- b還原態(tài),將 rGm = -nF ,rGm = -nF,對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下的任意電極反應(yīng):,同理：,代入上式得:,3.2.3 濃度對(duì)電極電勢(shì)的影響,c(還原態(tài))/cb,c(氧化態(tài))/ca,-nF = - nF + 2.303RT lg,rGm = rGm+ 2.303 RT lgQ,26, = - lg,2.303RT,nF,n,0.0592V,c(還原態(tài))/

18、cb,c(氧化態(tài))/ca,c(氧化態(tài))/ca,c(還原態(tài))/cb,或:,3.2電池電動(dòng)勢(shì)與電池反應(yīng)的吉布斯函數(shù)變的關(guān)系, = + lg,將 T = 298.15K, R8.314JK-1, F= 96485Cmol-1 代入上式可得:, = - lg,0.0592V,n,c(還原態(tài))/cb,c(氧化態(tài))/ca,濃度對(duì)電極電勢(shì) 影響的能斯特方程:,(最常用公式),27, 使用電極電勢(shì)的能斯特方程計(jì)算時(shí)的注意事項(xiàng),3.2電池電動(dòng)勢(shì)與電池反應(yīng)的吉布斯函數(shù)變的關(guān)系,(1) 從附表8中準(zhǔn)確查出值； (2) 確定電極反應(yīng)中得、失電子數(shù)n ; (3) 分清氧化態(tài)和還原態(tài)； (4) 對(duì)于氧化態(tài)或還原態(tài), 氣體

19、用分壓、溶液用濃度 列入方程; 純固體、純液體及溶劑水不列入方程中。 (5) 若電極反應(yīng)有H+或OH-參與, 其濃度也列入方程中。 (6) 電極反應(yīng)中的化學(xué)計(jì)量系數(shù)為指數(shù)。,n,0.0592V,c(氧化態(tài))/ca,c(還原態(tài))/cb, = + lg,28,1,0.0592V,c(Fe3+)/c,c(Fe2+)/c,0.0592V,2,c(Zn2+)/c,3.2電池電動(dòng)勢(shì)與電池反應(yīng)的吉布斯函數(shù)變的關(guān)系,例如 非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)、298.15K 時(shí)的下列電極反應(yīng)中, 各氧化還原電對(duì)的電極電勢(shì) 的計(jì)算公式可分別寫為:,(2) Fe3+ + e- = Fe2+， n=1,(1) Zn2+ +2e- = Zn ，

20、 n=2, (Fe3+/Fe2+)= (Fe3+/Fe2+) + lg, (Zn2+/Zn)= (Zn2+/Zn) + lg,1,0.0592V,29,(3) 2H+ + 2e- = H2 ，n=2,3.2電池電動(dòng)勢(shì)與電池反應(yīng)的吉布斯函數(shù)變的關(guān)系,(4) MnO4-+ 8H+ + 5 e- = Mn2+ 4H2O ，n=5,30,【例3-6】計(jì)算 Zn2+/Zn 電對(duì)在 c(Zn2+) = 0.001molL-1 時(shí) 的電極電勢(shì). (已知 (Zn2+/Zn)= - 0.7618V), (Zn2+/Zn) = (Zn2+/Zn) + lg,解:,Zn2+ + 2e- = Zn ，n = 2,2,

21、0.0592V,2,0.0592V,c(Zn2+)/c,答: (略)。,3.2電池電動(dòng)勢(shì)與電池反應(yīng)的吉布斯函數(shù)變的關(guān)系,= - 0.7618V + lg 0.001/1.0,= - 0.8506V,31,3.2電池電動(dòng)勢(shì)與電池反應(yīng)的吉布斯函數(shù)變的關(guān)系,【例3-7】計(jì)算 H+/H2 電對(duì)在 c(H+) = 1.0molL-1, p(H2)=0.1kPa時(shí)的電極電勢(shì). (已知 (H+/H2)=0.0000V),解: 2H+ + 2e- = H2 ， n=2,0.0592V,2,c(H+)/c2,p(H2)/p, (H+/H2) = (H+/H2) + lg,2,0.0592V,= 0.0000V

22、+ lg,1.0/1.02,0.1/100,= 0.0888V,答：(略)。,32,【例3- 8】已知: Cr2O72-+14H+6e-=2Cr3+7H2O所對(duì) 應(yīng)的(Cr2O72-/Cr3+)= +1.232V,當(dāng)c(H+)=10 molL-1, 其它離子濃度均為標(biāo)準(zhǔn)態(tài) (1.0molL-1) 時(shí), 試計(jì)算 Cr2O72-/Cr3+電對(duì)的電極電勢(shì).,0.0592V,6,c(Cr2O72-)/cc(H+)/c14,c(Cr3+)/c2,6,0.0592V,1.0/1.0 10/1.014,1.0/1.02,答: (略)。,3.2電池電動(dòng)勢(shì)與電池反應(yīng)的吉布斯函數(shù)變的關(guān)系,解: Cr2O72-+

23、14H+ + 6e-= 2Cr3+7H2O，n = 6, = + lg,= 1.232V + lg,= 1.370V,表明: 當(dāng)溶液酸度改變時(shí)電極電勢(shì)也會(huì)發(fā)生改變。,33,1、判斷原電池的正、負(fù)極, 計(jì)算電動(dòng)勢(shì).,3.3 電極電勢(shì)和原電池的應(yīng)用,3.3.1 電極電勢(shì)的應(yīng)用,利用 E = 正 - 負(fù),電極電勢(shì)值大的電對(duì)作正極, 電極電勢(shì)值小的電對(duì)作負(fù)極.,注意兩種情況:,標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下, 直接查表得標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)值, 然后 比較大小確定正、負(fù)極, 計(jì)算電動(dòng)勢(shì)E ;,非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下, 先根據(jù)能斯特方程計(jì)算出電極電勢(shì) 值 , 再比較 大小確定正、負(fù)極, 計(jì)算電動(dòng)勢(shì)E .,34,3.3 電極電勢(shì)和原電池的應(yīng)用

24、,【例3-9】將標(biāo)準(zhǔn)錫電極 Sn(s)Sn2+(1.0molL-1) 與標(biāo)準(zhǔn)鉛電極 Pb(s) Pb2+(1.0molL-1) 組成原電池,試判斷該原電池的正、負(fù)極，計(jì)算電動(dòng)勢(shì)。,解: 本題中組成原電池的兩個(gè)電極均為標(biāo)準(zhǔn)電極, 查表知： (Sn2+/Sn) = - 0.1375V (Pb2+/Pb) = - 0.1262V (Pb2+/Pb) (Sn2+/Sn) 標(biāo)準(zhǔn)鉛電極為正極，標(biāo)準(zhǔn)錫電極為負(fù)極。 E = 正-負(fù) = - 0.1262V-(-0.1375V) = + 0.0113V,答: (略)。,35,3.3 電極電勢(shì)和原電池的應(yīng)用,【例3-10】通過計(jì)算確定原電池的正、負(fù)極和原電池 的電

25、動(dòng)勢(shì). ZnZn2+(0.1mol.L-1) | Cu2+(2.0mol.L-1)Cu,解: 先分別計(jì)算兩個(gè)電對(duì)的電極電勢(shì), 然后比較大小. (Zn2+/Zn)=(Zn2+/Zn)+( 0.0592/2 )lg c(Zn2+)/c = - 0.7912V (Cu2+/Cu)= (Cu2+/Cu)+( 0.0592/2)lg c(Cu2+)/c = 0.3508V (Cu2+/Cu) (Zn2+/Zn) Cu2+/Cu 正極, Zn2+/Zn作負(fù)極. E = 正 - 負(fù)= 0.3508 - (-0.7912) =1.142V, (-)ZnZn2+(0.1mol.L-1) | Cu2+(2.0mo

26、l.L-1)Cu(+),36,3.3 電極電勢(shì)和原電池的應(yīng)用,2、比較氧化劑和還原劑的相對(duì)強(qiáng)弱,標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表,規(guī)律: 值越大,其氧化態(tài)的氧化性越強(qiáng)；, 值越小,其還原態(tài)的還原性越強(qiáng)。,37,3.3 電極電勢(shì)和原電池的應(yīng)用,如何比較幾種電對(duì)氧化劑與還原劑的相對(duì)強(qiáng)弱: 電極電勢(shì)最大的電對(duì)所對(duì)應(yīng)的氧化態(tài)是最強(qiáng)的氧化劑; 電極電勢(shì)最小的電對(duì)所對(duì)應(yīng)的還原態(tài)是最強(qiáng)的還原劑. (P83: 4題類型),【例3-11】找出下列四組電對(duì)中最強(qiáng)的氧化劑和最強(qiáng) 的還原劑. (Fe3+/Fe2+) = +0.771V; (I2/I-) = + 0.5355V (Sn4+/Sn2+) = +0.151V；(Ce4+/C

27、e3+) = +1.72V,解: 最強(qiáng)的氧化劑是: Ce4+ 最強(qiáng)的還原劑是: Sn2+,38,3.3 電極電勢(shì)和原電池的應(yīng)用,3. 判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向,對(duì)于任意氧化還原反應(yīng)： aA + bB = dD + eE rGm =- nFE0 時(shí), 正向自發(fā)進(jìn)行. E0, 即 E =正 - 負(fù)0, 正向自發(fā)進(jìn)行.,氧化還原反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷-E 判據(jù) rGm =- nFE0, E0， 正向自發(fā)進(jìn)行; rGm =- nFE = 0, E = 0， 達(dá)到平衡狀態(tài); rGm =- nFE0, E0， 正向非自發(fā), 逆向自發(fā).,39,3.3 電極電勢(shì)和原電池的應(yīng)用,【例3-13】判斷標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氧化還

28、原反應(yīng)進(jìn)行的方向: (P83: 2題類型) 2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2,解:假設(shè)反應(yīng)能正向進(jìn)行, 則Fe3+/Fe2+為正極, I2/I-為負(fù)極. 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下, 查表得各電對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)為: (I2/I-) = + 0.5355V; (Fe3/Fe2) = +0.771V E = 正 - 負(fù)= 0.771V-0.5355V= +0.2355V0 反應(yīng)能向正方向自發(fā)進(jìn)行.,40,3.3 電極電勢(shì)和原電池的應(yīng)用,【例3-14】判斷非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向.,已知反應(yīng): Pb2+ + Sn = Pb + Sn2+,當(dāng)c(Pb2+) = 0.1moldm-3, c(Sn

29、2+) =1.0moldm-3時(shí),反應(yīng)能否自發(fā)向右進(jìn)行?,查表(Pb2+/Pb)= -0.1262V, (Sn2+/Sn)= -0.1375V,= - 0.1262V + (0.0592V/2) lg0.1/1.0, (Pb2+/Pb)=(Pb2+/Pb)+(0.0592V/2)lgc(Pb2+)/c,= - 0.1558V, (Sn2+/Sn)=(Sn2+/Sn) = -0.1375V, E = 正-負(fù)= -0.1558V-(-0.1375V) = -0.0183V0 反應(yīng)不能正向自發(fā)進(jìn)行, 而是逆向自發(fā)進(jìn)行.,解: 假設(shè)反應(yīng)能向右進(jìn)行, 則Pb2+/Pb為正極, Sn2+/Sn為負(fù)極.,4

30、1,3.3電極電勢(shì)和原電池的應(yīng)用,4.判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度,lgK,E =,0.0592V,nE,2.303RT, lgK=,氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度可以由標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K來衡量。K值越大,表明反應(yīng)進(jìn)行得越完全。,根據(jù) rGm= -2.303RTlgK, rGm= -nFE,nF,將T= 298.15K, R8.314JK-1, F= 96485Cmol-1代入, 可得:,lgK,E =,0.0592V,n,則有 -2.303RT lgK= -nFE,42,3.3電極電勢(shì)和原電池的應(yīng)用,解：,若將此氧化還原反應(yīng)組成原電池,根據(jù)電子得失知:,Zn2+/Zn為負(fù)極: Zn - 2e- = Zn2+,Cu2+/Cu 為正極: Cu2+2e- = Cu,查表得(Zn2+/Zn)= - 0.7618V ; (Cu2+/Cu) = 0.3419V,E= 正- 負(fù)= 0.3419V-(-0.7618V)=1.1037V,轉(zhuǎn)移電子數(shù):