氧化还原反应课件

第六章第六章 氧化还原反应氧化还原反应第一节第一节 基本概念基本概念 第三节第三节 电极电势电极电势 第二节第二节 氧化还原反应方程式的配平氧化还原反应方程式的配平 第一节第一节 基本概念基本概念二、氧化值二、氧化值 一、氧化还原反应的实质一、氧化还原反应的实质 年代年代氧化反应氧化反应还原反应还原反应1818世纪末世纪末与与氧化合氧化合从从氧化物夺取氧氧化物夺取氧1919世纪中世纪中化合价升高化合价升高化合价降低化合价降低2020世纪初世纪初失去电子失去电子得到电子得到电子认认识识不不断断深深化化历历史史发发展展Zn+Cu2+Zn2+Cu2e氧化反应：氧化反应：ZnZn2+2e还原反应还原反应：Cu2+2eCu升、失、氧升、失、氧降、得、还降、得、还氧化剂：得到电子的物质氧化剂：得到电子的物质，本身被还原本身被还原还原剂：给出电子的物质还原剂：给出电子的物质，本身被氧化本身被氧化 Zn被氧化是还原剂；被氧化是还原剂；Cu2+被还原是氧化剂。被还原是氧化剂。Zn+Cu2+Zn2+Cu2e氧化还原反应实质是氧化还原反应实质是电子得失或电子对电子得失或电子对的偏移。的偏移。氧化剂氧化剂+ne还原剂还原剂氧化值氧化值 1970年国际纯粹与应用化学联合会对氧化数年国际纯粹与应用化学联合会对氧化数作了如下定义：作了如下定义：氧化数氧化数(又称氧化值又称氧化值)是某元素一个是某元素一个原子的荷电荷。在化合物中这种荷电荷是把成键原子的荷电荷。在化合物中这种荷电荷是把成键电子指定给电负性较大的原子而求得。电子指定给电负性较大的原子而求得。经验规则：经验规则：各元素氧化数的代数和为零。各元素氧化数的代数和为零。1.在单质分子中，元素的氧化值为零。在单质分子中，元素的氧化值为零。3.氢除了在活泼金属氢化物氢除了在活泼金属氢化物(如如NaH，CaH2)中氧化值中氧化值为为-1外，在一般氢化物中氧化数为外，在一般氢化物中氧化数为+1。2.正常氧化物中，氧的氧化值为正常氧化物中，氧的氧化值为-2，过氧化物为，过氧化物为-1，超氧化物超氧化物KO2和和OF2中分别为中分别为-1/2和和+2。4.4.分子或多原子离子的总电荷数等于各元素氧化值分子或多原子离子的总电荷数等于各元素氧化值 的代数和，中性分子的总电荷数为零的代数和，中性分子的总电荷数为零 5.卤族元素。氟的氧化值在所有化合物中为卤族元素。氟的氧化值在所有化合物中为-1。其它卤原子的氧化值在二元化合物中为其它卤原子的氧化值在二元化合物中为-1，但，但在卤族的二元化合物中，列在周期表中靠前的在卤族的二元化合物中，列在周期表中靠前的卤原子的氧化数为卤原子的氧化数为-1，如，如Cl在在BrCl中；在含氧中；在含氧化合物中按氧化物决定，如化合物中按氧化物决定，如ClO2中中Cl的氧化值的氧化值为为+4。氧化值可为整数，也可为分数。氧化值可为整数，也可为分数。例：例：Fe3O4中，中，Fe：+8/3；S4O62-中，中，S：+5/2。练习：计算练习：计算Na3AsO4、CrBrCl(NH3)4+、K4Fe(CN)6、K2S2O7、MnO4-、S2O82-中中As、Cr、Fe、S、Mn元素的氧化值元素的氧化值 氧化值的一个重要用途就是氧化值的一个重要用途就是用于判断氧化还原反应用于判断氧化还原反应：氧化值升高意味着发生了氧化反应；氧化值升高意味着发生了氧化反应；氧化值降低意味着发生了还原反应。氧化值降低意味着发生了还原反应。第二节第二节 氧化还原反应方程式的配平氧化还原反应方程式的配平一、离子一、离子-电子法（半反应法）电子法（半反应法）二、氧化数法（自学）二、氧化数法（自学）离子离子-电子法（半反应法）电子法（半反应法）离子离子-电子法配平的核心是将氧化还原反应分为电子法配平的核心是将氧化还原反应分为两个半反应，即失电子的氧化反应和得电子的还原反两个半反应，即失电子的氧化反应和得电子的还原反应，重在应，重在得失电子数得失电子数相等。相等。例如例如Zn+Cu2+Zn2+CuZn2eZn2+氧化反应氧化反应Cu2+2eCu还原反应还原反应分解为：分解为：现现以以KMnO4和和K2SO3在在稀稀H2SO4溶溶液液中中的的反反应应为例说明离子电子法配平方程式的步骤：为例说明离子电子法配平方程式的步骤：1.将氧化数起变化的离子写成离子方程式：将氧化数起变化的离子写成离子方程式：2.2.将上面未配平的离子方程式分写为两个半反应。将上面未配平的离子方程式分写为两个半反应。氧化反应：氧化反应：还原反应：还原反应：3.将两个半反应式分别配平。将两个半反应式分别配平。MnO4还原为还原为Mn2+时，要减少时，要减少4个氧原子，个氧原子，在酸性介质中，与在酸性介质中，与8个个H+结合生成结合生成4个个H2O分子。分子。（1）SO32-氧化为氧化为SO42-时，增加的时，增加的1个氧原子，可由个氧原子，可由溶液中的溶液中的H2O分子提供，同时生成分子提供，同时生成2个个H+：（2）4.根据配平原则，在两个半反应式中乘以适当系数根据配平原则，在两个半反应式中乘以适当系数(由得失电子数的最小公倍数确定由得失电子数的最小公倍数确定)，然后两式相加，然后两式相加，可得配平的离子方程式：可得配平的离子方程式：+）5 2 最后核对方程式两边氧原子数相等。最后核对方程式两边氧原子数相等。5.加上原来参与氧化还原的离子，写成分子方程式：加上原来参与氧化还原的离子，写成分子方程式：这一方法基于分别配平氧化、还原两个半反应，这一方法基于分别配平氧化、还原两个半反应，又称又称半反应法半反应法。配平氧原子配平氧原子数数在中性或碱性介质中，每减少在中性或碱性介质中，每减少1个氧原子，要个氧原子，要加入加入1个个H2O分子。同时生成分子。同时生成2个个OH。在还原反应中，当氧化剂中氧原子数减少时：在还原反应中，当氧化剂中氧原子数减少时：在酸性介质中，每减少在酸性介质中，每减少1个氧原子，加入个氧原子，加入2个个H+，同时生成同时生成1个个H2O分子。分子。在碱性介质中，每增加在碱性介质中，每增加1个氧原子，要加入个氧原子，要加入2个个OH，同时生成同时生成1个个H2O分子分子。在氧化反应中，当还原剂中氧原子数增加时：在氧化反应中，当还原剂中氧原子数增加时：在酸性或中性介质中，每增加在酸性或中性介质中，每增加1个氧原子，要加个氧原子，要加入入1个个H2O分子，同时生成分子，同时生成2个个H+。酸性介质酸性介质氧多加氧多加H+；碱性介质碱性介质氧少加氧少加OH；其它其它均加水。均加水。例例1用离子电子法配平并完成下列反应式：用离子电子法配平并完成下列反应式：解：解：氧化反应：氧化反应：还原反应：还原反应：（1）（2）(1)+(2)+）3第三节第三节 电极电势电极电势 一、原电池和电极电势一、原电池和电极电势 二、能斯特方程式二、能斯特方程式 三、电极电势的应用三、电极电势的应用 四、氧化还原平衡及其应用四、氧化还原平衡及其应用 五、元素电势图及其应用五、元素电势图及其应用 一、原电池和电极电势一、原电池和电极电势 原电池是利用自发氧化还原反应产生电流的原电池是利用自发氧化还原反应产生电流的装置，它使装置，它使化学能化学能转化为转化为电能。电能。半电池 Zn2+/Zn半电池 Cu2+/Cu电极板 电极板 盐桥不能定向地形成电流，化学能都以不能定向地形成电流，化学能都以热的形式散失在环境之中。热的形式散失在环境之中。将锌片插入将锌片插入CuSO4溶液中，发生溶液中，发生如下反应：如下反应：Zn+Cu2+Cu+Zn2+如果在两个烧杯中分别进行如果在两个烧杯中分别进行氧化和还原反应，如图，就氧化和还原反应，如图，就组成了原电池。这时检流计组成了原电池。这时检流计的指针就会向一方偏转，说的指针就会向一方偏转，说明有电流通过。明有电流通过。上上述述产产生生电电流流的的装装置置即即为为由由锌锌电电极极（Zn-ZnSO4）和和铜铜电电极极（Cu-CuSO4）组组成成的的原原电电池池，简称简称Cu-Zn电池，也叫丹聂耳电池。电池，也叫丹聂耳电池。上述装置中进行的总反应为：上述装置中进行的总反应为：Zn+Cu2+Zn2+Cu原电池的表示方法原电池的表示方法Cu-Zn原电池的电极反应和电池反应可分别原电池的电极反应和电池反应可分别表示如下：表示如下：在负极或正极上进行的氧化或还原半反应叫做电在负极或正极上进行的氧化或还原半反应叫做电极反应。总反应叫做电池反应。极反应。总反应叫做电池反应。负极：负极：ZnZn2+2e正极：正极：Cu2+2eCu电极反应电极反应电池反应：电池反应：氧化剂与它的还原产物、还原剂与它的氧化产物氧化剂与它的还原产物、还原剂与它的氧化产物组成电对，称为氧化还原电对。组成电对，称为氧化还原电对。Cu2+/CuZn2+/Zn氧化剂氧化剂还原产还原产物物氧化产物氧化产物还原剂还原剂1.“|”表表示示相相界界面面，同同一一相相的的不不同物质用同物质用“,”隔开。隔开。2.“|”表示盐桥。表示盐桥。3.溶质标浓度；气体标压力。溶质标浓度；气体标压力。4.溶液靠盐桥，电极板在两边。溶液靠盐桥，电极板在两边。5.负极在左，正极在右。负极在左，正极在右。原电池组成式原电池组成式铜锌原电池的电池符号为：铜锌原电池的电池符号为：(-)Zn(s)|ZnSO4(c1)CuSO4(c2)|Cu(s)(+)一般可简写作以离子表示如下：一般可简写作以离子表示如下：(-)Zn|Zn2+(c1)Cu2+(c2)|Cu(+)例例2:就下面的电池反应，用电池符号表示就下面的电池反应，用电池符号表示解：解：(-)Pt|Sn4+(c1),Sn2+(c2)Fe3+(c3),Fe2+(c4)|Pt(+)负极：负极：Sn2+-2eSn4+正极：正极：2Fe3+2e2Fe2+(-)C(石石)|Fe3+(c1),Fe2+(c2)Cl-(c3)|Cl2(P)|C(石石)(+)负极：负极：2Fe2+-2e2Fe3+正极：正极：Cl2+2e2Cl-在在Cu-ZnCu-Zn电池中电池中:原电池的电动势表示电池正、负极之间的平衡原电池的电动势表示电池正、负极之间的平衡电势差，即电势差，即:原电池符号为：原电池符号为：理论上，任何氧化还原反应都可以设计成原电理论上，任何氧化还原反应都可以设计成原电池，例如反应：池，例如反应：Cl2+2I2Cl+I2此反应可分解为两个半电池反应：此反应可分解为两个半电池反应：负极：负极：2I-2eI2正极：正极：Cl2+2e2Cl-(-)Pt|I2(s)|I(c1)Cl(c2)|Cl2(PCl2)|Pt(+)电极电势的产生电极电势的产生双电层间的电势差即为双电层间的电势差即为电极电势电极电势，用，用 表示。表示。电极电势的测定电极电势的测定如果将两个半电池组成电池，就能方便地测定如果将两个半电池组成电池，就能方便地测定电池的电动势，即：电池的电动势，即：按国际纯粹和应用化学协会按国际纯粹和应用化学协会(IUPAC)建议，建议，采用采用“标准氢电极标准氢电极”作为标准电极，并人为规定作为标准电极，并人为规定其其电极电势为电极电势为0.0000伏。伏。其电极书写为：其电极书写为：H+(1mol.L-1)|H2(101.325kPa)|Pt2H+(aq)+2e-H2(g)T=298.15KpH2=100kPaH+=1molL-1欲测定某标准电极的电位，可将该电极与标准氢欲测定某标准电极的电位，可将该电极与标准氢电极组成原电池，将标准氢电极作为负极，待测电极电极组成原电池，将标准氢电极作为负极，待测电极为正极，用电位计测定该原电池的标准电动势为正极，用电位计测定该原电池的标准电动势E。即：即：所以所以：电池符号为：电池符号为：(-)Pt|H2(101325Pa)|H+(1molL-1)Cu2+(1molL-1)|Cu(+)298K时，测得时，测得E0.3419V以此法测定以此法测定Zn2+/Zn电对，测得：电对，测得：说明说明Zn2+/Zn电对的标准电极电势低于电对的标准电极电势低于H+/H2，Zn2+/Zn电对作负极。电对作负极。依此法得出的各电对的标准电极电势的数值，依此法得出的各电对的标准电极电势的数值，按照从小到大排列制成一张数据表，可从中得出按照从小到大排列制成一张数据表，可从中得出许多结论。许多结论。对于锌铜原电池，电子从锌极向铜极流动，对于锌铜原电池，电子从锌极向铜极流动，电池的电动势电池的电动势E为：为：氧化态氧化态电子数电子数还原态还原态 Li+eLi-3.045Zn2+2eZn-0.76182H+2eH20.0000Cu2+2eCu0.3419Cu+eCu0.5210Fe3+eFe2+0.7710Cl2+2e2Cl1.358MnO4+8H+5eMn2+4H2O1.510F2+2e2F-2.886最强的最强的氧化剂氧化剂氧氧化化型型物物质质的的氧氧化化能能力力逐逐渐渐增增强强最强的最强的还原剂还原剂还还原原型型物物质质的的还还原原能能力力逐逐渐渐增增强强标准电极电势表的使用标准电极电势表的使用 值是在标准状态时的水溶液中测出（或计值是在标准状态时的水溶液中测出（或计算出）的，对非水溶液，高温、固相反应均不适用。算出）的，对非水溶液，高温、固相反应均不适用。标准电极电势表分为两种：酸性溶液、碱性溶液。标准电极电势表分为两种：酸性溶液、碱性溶液。a.在电极反应中，只要出现在电极反应中，只要出现H+均查酸表；均查酸表；b.出现出现OH-均查碱表；均查碱表；c.在电极反应中，没有在电极反应中，没有H+或或OH-出现时，可以从存出现时，可以从存在状态来考虑。在状态来考虑。1.在电极反应式氧化型在电极反应式氧化型+ne还原型中，还原型中，ne表示表示电极反应的电子数。氧化型和还原型包括电极反应电极反应的电子数。氧化型和还原型包括电极反应所需的所需的H+，OH-，H2O等物质等物质2.氧化型与还原型是相互依存的。同一种物质在某氧化型与还原型是相互依存的。同一种物质在某电对中是氧化型，在另一电对中也可以是还原型。电对中是氧化型，在另一电对中也可以是还原型。3.标准电极电势与半反应中的系数无关。标准电极电势与半反应中的系数无关。4.标准电极电势表采用的电势是还原电势。标准电极电势表采用的电势是还原电势。无论进行氧化或还原反应，电极电势符号不变。无论进行氧化或还原反应，电极电势符号不变。例例3:将铜片插入盛有将铜片插入盛有1molL-1的的CuSO4溶液的烧杯，溶液的烧杯，银片插入银片插入1molL-1的的AgNO3溶液的烧杯中。溶液的烧杯中。(1)写出该原电池的符号；写出该原电池的符号；(2)写出电极反应式和原电池的电池反应写出电极反应式和原电池的电池反应;(3)求该电池的电动势求该电池的电动势已知已知解：解：负极负极正极正极电池符号：电池符号：(-)Cu|Cu2+(1molL-1)Ag+(1molL-1)|Ag(+)电池反应电池反应：Cu2+2AgCu+2Ag+金属及其离子电极金属及其离子电极这种电极是将金属片这种电极是将金属片(或棒或棒)插入含有该金属离插入含有该金属离子的溶液中构成的，只有一个界面。子的溶液中构成的，只有一个界面。电极符号为：电极符号为：Ag Ag+（c）电极反应电极反应:Ag+eAg电极类型电极类型气体气体-离子电极离子电极这类电极是让固体导体材料与所接触的气体和这类电极是让固体导体材料与所接触的气体和溶液都不发生反应，但能催化气体电极反应的进行。溶液都不发生反应，但能催化气体电极反应的进行。常用的导体材料为铂或石墨。常用的导体材料为铂或石墨。2H+2eH2电极符号电极符号：Pt(s)H2(PH2)H+(c)金属金属-金属难溶盐电极金属难溶盐电极这类电极是将金属表面涂以该金属难溶盐，然后这类电极是将金属表面涂以该金属难溶盐，然后将其浸入与该盐具有相同阴离子的溶液中，有两个界面。将其浸入与该盐具有相同阴离子的溶液中，有两个界面。最常见的有银最常见的有银氯化银电极。氯化银电极。电极反应：电极反应：电极符号电极符号：Ag(s)|AgCl(s)|Cl-(c)氧化还原电极氧化还原电极它是将惰性电极（如铂或石墨）浸入含有同一它是将惰性电极（如铂或石墨）浸入含有同一元素的两种不同氧化态的离子的溶液中构成的。元素的两种不同氧化态的离子的溶液中构成的。Fe3+eFe2+电极符号：电极符号：C(石墨石墨)|Fe3+(c1),Fe2+(c2)1.当溶液中当溶液中H+增加时，氧化能力不增加的氧化剂增加时，氧化能力不增加的氧化剂是：是：A.Cr2O72-B.MnO4-C.NO3-D.PbCl62-2.下列电对可用来测下列电对可用来测的原电池是：的原电池是：A.(-)Cu|Cu2+(1molL-1)Fe2+(1molL-1)|Fe(+)B.(-)Zn|Zn2+(1molL-1)H+(1molL-1)|H2(101.3kPa)|Pt(+)C.(-)Fe|Fe3+(1molL-1)Zn2+(1molL-1)|Zn(+)D.(-)Fe|Fe2+(1molL-1)H+(1molL-1)|H2(101.3kPa)|Pt(+)3.已知：已知：则则Zn-Ag原电池的电动势为：原电池的电动势为：A.1.561VB.2.360VC.0.04000V D.1.980V4.已知已知Pb2+2ePb2Pb2+4e2Pb则则A.0.0630VB.0.2520VC.0.1260VD.0.1260V二、标准电极电势的应用二、标准电极电势的应用1.比较氧化剂、还原剂的相对强弱比较氧化剂、还原剂的相对强弱思考思考:如何使卤水中的如何使卤水中的I氧化成为氧化成为I2而而Cl不被氧化不被氧化?【例例4】在下列电对中选择出最强的氧化剂和最强的在下列电对中选择出最强的氧化剂和最强的还原剂。并指出各氧化态物质的氧化能力和各还原还原剂。并指出各氧化态物质的氧化能力和各还原态物质的还原能力强弱顺序。态物质的还原能力强弱顺序。解：查表可知解：查表可知对比以上电对：对比以上电对：所以所以Cl2是最强氧化剂，是最强氧化剂，Sn2+是最强的还原剂。是最强的还原剂。各氧化态物质氧化能力由强到弱的顺序：各氧化态物质氧化能力由强到弱的顺序：各还原态物质还原能力由强到弱的顺序：各还原态物质还原能力由强到弱的顺序：常用强氧化剂电对的常用强氧化剂电对的 值往往大于值往往大于1常用还原剂电对的常用还原剂电对的 值往往小于或稍大于零值往往小于或稍大于零2 2、判断氧化还原反应进行的方向、判断氧化还原反应进行的方向 rGm=nEF当当rGm 0，E0，反应正向自发进行；反应正向自发进行；当当rGm0，E0，反应逆向自发进行；反应逆向自发进行；当当rGm0，E0，反应处于平衡状态。反应处于平衡状态。当当+-，即，即E0时，氧化还原反应能自发时，氧化还原反应能自发地向正反应方向进行。地向正反应方向进行。例例5：试判断标准状态时：试判断标准状态时下列反应的下列反应的方向方向Cu+Sn4+Cu2+Sn2+-解：解：假设反应能正向进行，组成电池：假设反应能正向进行，组成电池：负极负极Sn2+-2eSn4+=0.1510V正极正极Cu2+2eCu=0.3419V 反应能正向进行。反应能正向进行。三、能斯特方程三、能斯特方程 式中式中n为电极反应中得失电子数。为电极反应中得失电子数。设电极反应为设电极反应为:应用应用Nernst方程时需注意方程时需注意1.方程中方程中Ox和和Re还包括参加电极反应的物质浓度，且物质还包括参加电极反应的物质浓度，且物质的浓度以的浓度以c为标准浓度，纯固标准浓度，纯固(液液)体和液态水的浓度常看作体和液态水的浓度常看作1。2.若电极反应中有气体参加，则用分压表示。并且除若电极反应中有气体参加，则用分压表示。并且除以标准压力以标准压力p之后，再代入之后，再代入Nernst方程进行计算。方程进行计算。如电极反应如电极反应:3.n的取值不同，方程的表达式不同，但是不影响的取值不同，方程的表达式不同，但是不影响最终的结果。最终的结果。n=1n=2浓度影响电极电势浓度影响电极电势 在一定温度下，对于一给定的电极，氧化态在一定温度下，对于一给定的电极，氧化态和还原态物质浓度的变化将引起电极电势的变化。和还原态物质浓度的变化将引起电极电势的变化。【例例6】已知甘汞电极反应为：已知甘汞电极反应为：计算计算Cl-=0.16molL-1时的电极电势时的电极电势解：解：Cu+Sn4+Cu2+Sn2+Sn4+/Sn2+=0.1510VCu2+/Cu=0.3419V若溶液中若溶液中Sn2+=Sn4+=1molL-1而而Cu2+=0.01molL-1时，反应方向如何？时，反应方向如何？解：负极电势不变，解：负极电势不变，=0.1510V正极电势正极电势 在判断氧化还原反应进行的方向时，原则上用在判断氧化还原反应进行的方向时，原则上用E作为判据。如果用作为判据。如果用E，要么是在指定的标准状态要么是在指定的标准状态下，要么下，要么E值必须较大（值必须较大（一般用一般用E0.2-0.4V作为作为粗略的参考数值粗略的参考数值）。）。对于两个电对的对于两个电对的 值相差不太大的氧化还原反值相差不太大的氧化还原反应，浓度的改变则有可能引起反应方向的改变应，浓度的改变则有可能引起反应方向的改变。酸度影响电极电势酸度影响电极电势 例如例如:Cr2O72+14H+6e2Cr3+7H2O当当Cr2O72=Cr3+=H+=1molL-1时：时：当当Cr2O72=Cr3+=1molL-1时，时，令令H+=10-3molL-1：介质酸碱度可以影响氧化还原反应的介质酸碱度可以影响氧化还原反应的产物类型产物类型 KMnOKMnO4 4 氧化氧化 NaNa2 2SOSO3 3介质介质反应反应酸性酸性2MnO2MnO4 4-+6H6H+5SO+5SO3 32-2-=2Mn2Mn2+2+5SO+5SO4 42-2-+3H+3H2 2O O中性中性2MnO2MnO4 4-+H+H2 2O+3SOO+3SO3 32-2-=2MnO2MnO2 2+3SO+3SO4 42-2-+2OH+2OH-碱性碱性2MnO2MnO4 4-+2OH2OH-+SO+SO3 32-2-=2MnO2MnO4 42-2-+SO+SO4 42-2-+H+H2 2O O【例例7】已知电极反应：已知电极反应：O2+4H+4e2H2O当当PO2=100KPa时，试求在中性溶液时，试求在中性溶液中中O2/H2O的电极电势。的电极电势。解解:中性溶液中性溶液H+=10-7molL-1生成沉淀影响电极电势生成沉淀影响电极电势Ag+eAg=0.7996VAg+ClAgCl在溶液中加入在溶液中加入NaCl后后达到平衡时如果控制达到平衡时如果控制Cl=1molL-1上面计算的电极电势已属于下列电对：上面计算的电极电势已属于下列电对：AgCl+eAg+Cl的标准电极电势的标准电极电势即即类似可以计算类似可以计算 AgI/Ag和和 AgBr/Ag的数值的数值-0.1510电对电对/V Ag+eAg+0.7996AgCl(s)+eAg+Cl+0.2237AgBr(s)+eAg+Br+0.07360AgI(s)+eAg+I溶溶度度积积逐逐渐渐减减小小电电极极电电势势逐逐渐渐减减小小【例例8】某原电池中的一个半电池是将银片浸入某原电池中的一个半电池是将银片浸入Ag+=1molL-1的的溶液中组成，另一半电池是将银片溶液中组成，另一半电池是将银片浸入浸入Br-=1molL-1的的AgBr饱和溶液中组成的饱和溶液中组成的，电，电对对Ag+/Ag为正极，测得电池的电动势为为正极，测得电池的电动势为0.7260V，计，计算算 AgBr/Ag和和KspAgBr。已知。已知 Ag+/Ag=0.7996V解：解：Br-=1molL-1配合物的生成影响电极电势配合物的生成影响电极电势=0.7710V+四、氧化还原平衡的应用四、氧化还原平衡的应用 Zn+Cu2+Zn2+CuZn-2eCu2+2e正极正极:负极负极:CuZn2+平衡时平衡时:解得：解得：K=1.01037当当E值越大，平衡常数值越大，平衡常数K值也就越大，反应值也就越大，反应进行得越完全。进行得越完全。在温度在温度T一定时，氧化还原反应的标准平衡一定时，氧化还原反应的标准平衡常数与标准态的电池电动势常数与标准态的电池电动势E及转移的电子数有及转移的电子数有关。关。即标准平衡常数只与氧化剂和还原剂的本性即标准平衡常数只与氧化剂和还原剂的本性有关，而与反应物的浓度无关。有关，而与反应物的浓度无关。例例9：求下列反应的电动势以及平衡常数。：求下列反应的电动势以及平衡常数。Hg(l)+Sn4+Hg2+Sn2+已知已知Sn2+-2eHg2+2e正极正极:负极负极:HgSn4+例例1010：已知下列两电对，：已知下列两电对，求求25下水的下水的KW。2H2O(l)O2+4H+4e正极正极:负极负极:4OH-O2+2H2O(l)+4e2H2O(l)O2+4H+4e4OH-O2+2H2O(l)+4e 电池反应：电池反应：4H+4OH-4H2O(l)第第 五五 节节元素电势图及其应用元素电势图及其应用一、元素电势图一、元素电势图二、元素电势图的应用二、元素电势图的应用元素电势图：元素电势图：把各电对的把各电对的标准电极电势标准电极电势以以图图的形式的形式表示出来。表示出来。同同一一元元素素如如具具有有多多种种氧氧化化数数，为为比比较较各各种种氧氧化化数数物物质质的的氧氧化化还还原原性性质质，常常将将各各物物质质按按该该元元素素氧氧化化数数从从高高到到低低排排列列，并并将将相相邻邻两两物物质质组组成成的的电电对对的的标标准准电电极极电电势势值值写写在在中中间间联联线线上上，所所得得图图形形即为该元素的标准电势图，简称元素电势图。即为该元素的标准电势图，简称元素电势图。一、元素电势图一、元素电势图图中所对应的电极反应是在酸性溶液中发生的：图中所对应的电极反应是在酸性溶液中发生的：O2+2H+2e H2OO2/H2O=0.6820VO2+2H+2e H2O2O2/H2O2=1.229VH2O2+2H+2e 2H2OH2O2/H2O=1.770V1.229O2H2O2H2O0.68201.770氧元素的电势图氧元素的电势图 A0.9500-1.1801.5102.2600.5600MnO4 MnO42 MnO2Mn3+Mn2+Mn1.5101.6951.230电对电对MnO4/MnO42、MnO42/MnO2、MnO2/Mn2+等的标准电极电势分别为等的标准电极电势分别为+0.5600V、+2.260V、+1.230V、等。等。锰元素的电势图锰元素的电势图从上图可知：从上图可知：A氯的元素电势图氯的元素电势图ClOClO4 4-ClO ClO3 3-1-1ClOClO2 2-ClOClO-ClCl2 2 ClCl-1.4801.4801.1901.1901.2101.2101.6401.6401.6301.6301.3581.3581.4701.4701.3401.3401.4501.450 A二、元素电势图的应用二、元素电势图的应用1.1.元素电势图直观地反映了元素电势图直观地反映了同一元素的不同氧化还同一元素的不同氧化还原电对的氧化原电对的氧化(还原还原)能力。能力。0.9500-1.1801.5102.2600.5600MnO4 MnO42 MnO2Mn3+Mn2+Mn1.5101.6951.230 左左 右右2.判断能否发生判断能否发生歧化反应歧化反应ABC假设假设B能发生歧化反应，那么这两个电对所组成能发生歧化反应，那么这两个电对所组成的电池电动势：的电池电动势：E=正正 负负歧化反应：歧化反应：氧化数的升高和降低发生在同一物质中氧化数的升高和降低发生在同一物质中的同一种元素上的氧化还原反应。的同一种元素上的氧化还原反应。B变成变成C是获得电子的过程，做电池的正极；是获得电子的过程，做电池的正极；B变成变成A是失去电子的过程，做电池的负极是失去电子的过程，做电池的负极E=右右 左左即即 右右 左左E0要使反应发生必须满足要使反应发生必须满足:因为因为 右右 左左，所以在酸性溶液中，所以在酸性溶液中，Cu+离离子不稳定，它将发生下列歧化反应：子不稳定，它将发生下列歧化反应：0.17000.5210思考思考:为什么为什么Cu+在水溶液中不能存在？在水溶液中不能存在？Cu2+Cu+Cu2Cu+=Cu+Cu2+因为因为 右右 左左，所以在酸性溶液中，所以在酸性溶液中，Fe2+能能稳定存在，不会发生歧化反应。稳定存在，不会发生歧化反应。0.7710-0.4470Fe3+Fe2+FeFe3+Fe =Fe2+为什么在制备硫酸亚铁铵实验时，为什么在制备硫酸亚铁铵实验时，Fe2+可以稳可以稳定存在？定存在？类似的在酸性溶液中：类似的在酸性溶液中：O2H2O2H2OHg2+Hg22+HgAu3+Au+Au1.7760.69500.92000.79861.2901.692讨论：讨论：Cl2+H2OHCl+HClO在酸性溶液中还是碱性溶液中歧化？在酸性溶液中还是碱性溶液中歧化？A ClOCl2Cl BClOCl2Cl1.6301.3580.40001.3583.从已知电对求未知电对的标准电极电势从已知电对求未知电对的标准电极电势 1 2 3n1n2n3 x(n1+n2+n3)ABCD 1、2、3代表相邻电对的标准电极电势；代表相邻电对的标准电极电势；n1、n2、n3代表相邻电对的转移的电子数。代表相邻电对的转移的电子数。例例11:已知已知 Cu2+/Cu0.3419V，Cu+/Cu0.5210V，计算计算 Cu2+/Cu+，并判断反应，并判断反应2Cu+Cu+Cu2+的方向的方向0.5210 Cu2+/Cu+Cu2+Cu+Cu0.3419【解解】Cu元素的元素的电势电势图：图：n3=n1+n2=1+1=2 Cu2+/Cu+=0.1628V因为因为 右右 左左，所以能发生歧化反应，所以能发生歧化反应1.(-)Zn|Zn2+(0.1M)Cu2+(0.1M)|Cu(+),向向Zn2+/Zn电极中加入少许固体电极中加入少许固体ZnCl2，则电池电动势，则电池电动势_ 课堂练习课堂练习2.已知元素电势图已知元素电势图,在酸性溶液中当过量的在酸性溶液中当过量的KMnO4与与Na2SO3反应时，则会出现反应时，则会出现_。MnO4-MnO2Mn2+1.231.695A.紫色紫色B.肉色肉色C.棕色棕色D.无色无色E.绿色绿色3.已知下列电池的电极反应已知下列电池的电极反应(-)Cd|Cd2+(0.01M)Cl-(0.5M)|Cl2(101325Pa)|Pt(+)计算计算298.15K时，电池电动势及反应平衡常数。时，电池电动势及反应平衡常数。已知已知 Cl2/Cl-=1.358V,Cd2+/Cd=0.4030V解：解：本本章章小小结结掌握：原电池的表示方法、标准电极电势表、掌握：原电池的表示方法、标准电极电势表、元素电势图元素电势图等等；重点：重点：