Wjhx-04-3 氧化还原反应方向和限度

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 氧化还原反应,第三节 氧化还原反应的方向和限度,无机化学多媒体电子教案,4-3-1,氧化还原反应的方向,化学反应自发进行的条件,r,G,m,0,而,r,G,m,=,-,zFE,电池反应中转移的电子数,法拉第常数,1.,氧化还原反应自发进行的判据,4-3-1,氧化还原反应的方向,化学反应自发进行的条件,r,G,m,0,r,G,m,0,或,E,(,氧化剂,),E,(,还原剂,),r,G,m,=,-,zFE,1.,氧化还原反应自发进行的判据,E,0,；,E,(,氧化剂,),E,(,还原剂,),氧化还原反应的规律：,氧化剂 还原剂 还原剂 氧化剂,较强 较强 较弱 较弱,+,+,反应自发向右进行,(1),标准态时,E,0,；,E,(,氧化剂,),E,(,还原剂,),1.,氧化还原反应自发进行的判据,只需计算电动势,E,或比较,E,(,氧化剂,),和,E,(,还原剂,),大小,Sn,2+,/Sn,-0.136V,-0.126V,Pb,2+,/Pb,电对,E,/V,例,1,试判断下列反应,:,Pb,2+,+,Sn,Pb,+Sn,2+,在标准态时反应自发进行的方向,先根据,Nernst,方程求出,E,(,电对,),再计算电动势,E,或比较,E,(,电对,),。,(2),非,标准态时,E,0,；,E,(,氧化剂,),E,(,还原剂,),c,(,Pb,2+,)0.0010,c,(,Sn,2+,)1.0,例,2,试判断下列反应,:,Pb,2+,+,Sn,Pb,+Sn,2+,在,=,时反应自发进行的方向,1.,氧化还原反应自发进行的判据,0.0592V,2,E,(,Pb,2+,/Pb,)=,E,(,Pb,2+,/Pb,)+,lg,c,(,Pb,2+,)/,c,0.0592V,2,=-0.126V+,lg,0.0010,=-0.215V,先根据,Nernst,方程求出,E,(,电对,),再计算电动势,E,或比较,E,(,电对,),。,(2),非,标准态时,c,(,Pb,2+,)0.0010,c,(,Sn,2+,)1.0,-0.136,-0.215,-0.126,E,(Sn,2+,/Sn)/V,E,(Pb,2+,/Pb)/V,E,(Pb,2+,/Pb)/V,E,0,；,E,(,氧化剂,),E,(,还原剂,),例,2,试判断下列反应,:,Pb,2+,+,Sn,Pb,+Sn,2+,在,=,时反应自发进行的方向,1.,氧化还原反应自发进行的判据,反应自发向左进行,0.2V,一般情况下浓度的变化,不会导致,E,(,氧化剂,),反应向右进行,0.0592V,1,c,(,Ag,+,)=0.050 mol,L,-1,，,c,(,Cu,2+,)=1.0 mol,L,-1,=0.7991V+,lg,0.050,=0.72V,(2),非标准态,E,(,Ag,+,/Ag,)=,E,(,Ag,+,/Ag,)+,lg,c,(,Ag,+,)/,c,0.0592V,1,E,0.340,0.72,0.7991,(Cu,2+,/Cu)/V,E,(Ag,+,/Ag)/V,(Ag,+,/Ag)/V,E,E,(Ag,+,/Ag)-,E,(Cu,2+,/Cu)=0.7991V-0.340V0.2V,电极反应中有关物质浓度的变化,没有导致反应方向的改变。,酸度,对于某些有含氧酸及其盐参加,的氧化还原反应,溶液的酸度有可能导,致反应方向的改变。,H,3,AsO,4,+I,-,+2H,+,HAsO,2,+I,2,+H,2,O,强酸性介质,*,强碱性介质,向,左,0.5355,0.086,1.010,-8,碱性,向,右,0.5355,0.60,4.0,酸性,反应方向,(I,2,/I,-,),V,E,(H,3,AsO,4,/HAsO,2,),V,c,(H,+,),mol,L,-1,介质,E,2.,影响氧化还原反应方向的因素,反应首先发生在,电极电势差值较大的两个电对之间,例,在,Br,-,和,I,-,的混合溶液中加入,Cl,2,哪种离子先被氧化,?,反应首先在,Cl,2,和,I,-,之间进行,3.,氧化还原反应进行的次序,0.5355,1.065,1.3583,I,2,/I,-,Br,2,/Br,-,Cl,2,/Cl,-,电对,E,解,E,(Cl,2,/Cl,-,)-,E,(Br,2,/Br,-,),E,(Cl,2,/Cl,-,)-,E,(I,2,/I,-,),从氧化剂,Fe,2,(SO,4,),3,和,KMnO,4,中选择一种合适的氧化剂,使含有,Cl,-,、,Br,-,和,I,-,混合溶液中的,I,-,被氧化,而,Cl,-,、,Br,-,不被氧化,。,例,4.,选择合适的氧化剂或还原剂,解,E,1.51,MnO,4,-,/Mn,2+,0.771,Fe,3+,/Fe,2+,1.3583,Cl,2,/Cl,-,1.065,Br,2,/Br,-,0.5355,I,2,/I,-,/V,电对,KMnO,4,不可采用,E,(Fe,3+,/Fe,2+,),r,G,m,-,zFE,lg,K,=-=-,2.303,RT,2.303,RT,当,R,=8.314 J,K,-1,mol,-1,F,=96485,J,V,-1,T,=298.15,K,4-3-2,氧化还原反应的限度,氧化还原反应的平衡常数,(),只与标准电动势,(),有关,与物质浓度无关,E,K,E,lg,=,K,0.0592V,0.0592V,z,(+),-,(-),E,E,z,为氧化还原反应中转移电子数,值越大,值越大,正反应进行得越完全,。,E,K,E,lg,=,K,0.0592V,0.0592V,z,(+),-,(-),E,E,z,例,1,已知反应：,Pb,2+,+Sn,Pb,+Sn,2+,计算反应的标准平衡常数,解,E,(Pb,2+,/Pb)=-0.126V,(Sn,2+,/Sn)=-0.136V,E,lg,=,K,0.0592V,0.0592V,z,(,+,),-,(-),2,(-0.126)-(-0.136),E,E,=0.34,=2.2,K,例,2,已知反应：,Pb,2+,+Sn,Pb,+Sn,2+,反应开始时,c,(Pb,2+,)=2.0,mol,L,-1,计算反应达平衡时,Pb,2+,和,Sn,2+,的浓度。,c,(Sn,2+,)=1.4,mol,L,-1,，,c,(Pb,2+,)=0.6,mol,L,-1,E,lg,=,K,0.0592V,0.0592V,z,(+),-,(-),E,E,z,解,Pb,2+,+,Sn,Pb,+Sn,2+,平衡浓度,/,mol,L,-1,2.0-x x,x=1.4,=2.2,c,(Pb,2+,)/,c,2.0-x,c,(Sn,2+,)/x,K,c,说 明,*,1.,当,n=2,时,K,极小,很完全,反应进行程度,6,10,6,0.2V,E,(,氧化剂,)-,(,还原剂,),E,2.,电极电势的相对大小不能判断反应速率的大小,如,:2MnO,4,-,+5Zn+16H,+,2Mn,2+,+5Zn,2+,+8H,2,O,E,lg,=,K,0.0592V,0.0592V,z,(+),-,(-),E,E,z,K,=,2.7,10,383,E,E,(,MnO,4,-,/,Mn,2+,)=1.51V,(,Zn,2+,/Zn,)=-0.7626V,由 可看出，反应理应可完全进行。,但实验证明：,若用纯,Zn,与,KMnO,4,反应，反应速率极小，,只有在,Fe,3+,的催化下，反应才明显进行。,K,第一节 结束,第三节 结束,第四章 氧化还原反应,无机化学多媒体电子教案,E,K,反应进行得很完全,当,n=2,时,返回,极小,很完全,反应进行程度,6,10,6,0.2V,(,氧化剂,)-,(,还原剂,),K,E,E,例,1 H,2,O,2,+2Fe,2+,+2H,+,2H,2,O,+,2Fe,3+,E,(H,2,O,2,/H,2,O)-(Fe,3+,/Fe,2+,),E,=1.763V-0.771V=0.992V,0.2V,lg,=33.5,0.0592V,0.0592V,2,0.992V,z,E,K,K,=,3.2,10,33,E,(,氧化剂,)-,E,(,还原剂,),与,K,的关系,反应进行程度很小,返回,E,(,氧化剂,)-,E,(,还原剂,),与,K,的关系,当,n=2,时,极小,很完全,反应进行程度,6,10,6,0.2V,(,氧化剂,)-,(,还原剂,),K,E,E,例,2 2Fe,2+,+2H,+,2Fe,3+,+H,2,=0.000V-0.771V=-0.771V,-0.2V,(H,+,/H,2,)-(Fe,3+,/Fe,2+,),E,E,lg,=-26.0,0.0592V,0.0592V,K,z,E,2,(-0.771)V,K,=,1.0,10,-26,=0.60V,返回,H,3,AsO,4,+I,-,+2H,+,HAsO,2,+I,2,+H,2,O,强酸性介质,强碱性介质,E,(H,3,AsO,4,/HAsO,2,)=0.560V+,lg,4.0,2,0.0592V,2,c,(,H,+,)=4.0 mol,L,-1,，,其它物质浓度均为,1.0 mol,L,-1,(1),酸性介质,电极反应,：,H,3,AsO,4,+2H,+,+2e,-,HAsO,2,+2H,2,O,E,(H,3,AsO,4,/HAsO,2,)=,E,(H,3,AsO,4,/HAsO,2,),+,lg,0.0592V ,c,(H,3,AsO,4,)/,c,c,(,H,+,)/,c,2,2,c,(H,3,AsO,4,)/,c,酸度对氧化还原反应方向的影响,酸度对氧化还原反应方向的影响,=0.086V,H,3,AsO,4,+I,-,+2H,+,HAsO,2,+I,2,+H,2,O,强酸性介质,强碱性介质,其它物质浓度均为,1.0 mol,L,-1,c,(,H,+,)=1.010,-8,mol,L,-1,(2),碱性介质,E,(H,3,AsO,4,/HAsO,2,)=0.560V+lg1.010,-8,2,0.0592V,2,返回,电极反应,：,H,3,AsO,4,+2H,+,+2e,-,HAsO,2,+2H,2,O,E,(H,3,AsO,4,/HAsO,2,)=,E,(H,3,AsO,4,/HAsO,2,),+,lg,0.0592V ,c,(H,3,AsO,4,)/,c,c,(,H,+,)/,c,2,2,c,(H,3,AsO,4,)/,c,第三节 结束,第四章 氧化还原反应,无机化学多媒体电子教案,