氧化還原反應(yīng)-無機(jī)化學(xué)ppt課件

1、無機(jī)化學(xué)2021級運(yùn)用化學(xué)專業(yè)劉曉瑭：： 85280325Blog：sciencenet/u/jlxt33/第七章 氧化復(fù)原反響本章要求本章要求: :了解氧化復(fù)原反響的有關(guān)概念，能較熟練地配平氧化復(fù)原反了解氧化復(fù)原反響的有關(guān)概念，能較熟練地配平氧化復(fù)原反響方程式。響方程式。了解規(guī)范電極電勢的概念，并能用它來判別氧化劑和和復(fù)原了解規(guī)范電極電勢的概念，并能用它來判別氧化劑和和復(fù)原劑的強(qiáng)弱、氧化復(fù)原反響進(jìn)展的方向以及計算平衡常數(shù)。劑的強(qiáng)弱、氧化復(fù)原反響進(jìn)展的方向以及計算平衡常數(shù)。能利用能斯特方程式進(jìn)展有關(guān)計算。能利用能斯特方程式進(jìn)展有關(guān)計算。了解化學(xué)電源與電解了解化學(xué)電源與

2、電解重點(diǎn)重點(diǎn): : 電極電勢和能斯特方程及其運(yùn)用電極電勢和能斯特方程及其運(yùn)用難點(diǎn)難點(diǎn): : 能斯特方程能斯特方程課時課時: 8: 8目 錄n7.1 根本概念根本概念n7.2 電池反響的熱力學(xué)電池反響的熱力學(xué)n7.3 能斯特方程及其運(yùn)用能斯特方程及其運(yùn)用n7.4 化學(xué)電源與電解化學(xué)電源與電解7.1根本概念n7.1.1 氧化與復(fù)原氧化與復(fù)原n7.1.2 原電池原電池n7.1.3 電極電勢和電動勢電極電勢和電動勢1.氧化復(fù)原的定義n氧化氧化失去電子的過程；失去電子的過程；n復(fù)原復(fù)原得到電子的過程；得到電子的過程；n復(fù)原劑復(fù)原劑失去電子的物質(zhì)；失去電子的物質(zhì)；n氧化劑氧化劑得到電子的物質(zhì)；得到電子的物

3、質(zhì)；n氧化復(fù)原反響氧化復(fù)原反響有電子得失的反響。有電子得失的反響。n表示為：表示為：復(fù)原劑復(fù)原劑1 + 1 + 氧化劑氧化劑2 2 氧化劑氧化劑1 +1 +復(fù)原劑復(fù)原劑2 2氧化復(fù)原反響的類型氧化復(fù)原反響的類型普通氧化復(fù)原反響普通氧化復(fù)原反響 Cu2+ + Zn = Cu + Cu2+ + Zn = Cu + Zn2+ Zn2+ 本身氧化復(fù)原反響本身氧化復(fù)原反響 2KClO3 = 2KCl + 2KClO3 = 2KCl + 3O2 3O2 岐化反響岐化反響 2Cu+ = Cu 2Cu+ = Cu + Cu2+ + Cu2+ 反岐化反響反岐化反響 2Fe3+ + Fe = 2Fe3+ + Fe

4、 = 3Fe2+ 3Fe2+ 例例:1檢驗(yàn)司機(jī)能否酒后開車的反響：檢驗(yàn)司機(jī)能否酒后開車的反響：3CH3CH2OH+2Cr2O72- +16H+=3CH3COOH+4Cr3+11H2O氧化劑：氧化劑：-1+3+6+3Cr2O72- 復(fù)原劑：復(fù)原劑：CH3CH2OHCH3CH2OH被被Cr2O72-氧化成氧化成CH3COOH，表現(xiàn)出復(fù)原性；，表現(xiàn)出復(fù)原性；Cr2O72-被被CH3CH2OH復(fù)原成復(fù)原成Cr3+，表現(xiàn)出氧化性。，表現(xiàn)出氧化性。2高錳酸鉀的熱分解反響高錳酸鉀的熱分解反響2KMnO4=K2MnO4 + MnO2 + O2+7 -2+6+40KMnO4既是氧化劑，又是復(fù)原劑。氧化復(fù)原反響發(fā)

5、生既是氧化劑，又是復(fù)原劑。氧化復(fù)原反響發(fā)生在同一物質(zhì)的不同原子上，稱為分子內(nèi)氧化復(fù)原反響。在同一物質(zhì)的不同原子上，稱為分子內(nèi)氧化復(fù)原反響。3氯氣與氫氧化鈉溶液的反響：氯氣與氫氧化鈉溶液的反響：Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O0-1+1 Cl2既是氧化劑，又是復(fù)原劑。氧化復(fù)原反既是氧化劑，又是復(fù)原劑。氧化復(fù)原反響發(fā)生在同一物質(zhì)的同一個原子上，元素的原子響發(fā)生在同一物質(zhì)的同一個原子上，元素的原子一部分被氧化，另一部分被復(fù)原，稱為岐化反響。一部分被氧化，另一部分被復(fù)原，稱為岐化反響。分子內(nèi)氧化復(fù)原反響和岐化反響均稱分子內(nèi)氧化復(fù)原反響和岐化反響均稱為自氧化復(fù)原反響。為自

6、氧化復(fù)原反響。2.半反響n一個氧化復(fù)原反響可分解為兩個一個氧化復(fù)原反響可分解為兩個“半反響。半反響。n氧化復(fù)原反響氧化復(fù)原反響 Cu(s) + O2(g) = CuO(s)n氧化半反響氧化半反響 Cu(s) Cu2+(aq) + 2e n復(fù)原半反響復(fù)原半反響 O2(g) + 2e O2-(aq)n半反響的通式：半反響的通式：ne氧化劑還原劑Ox+neRed半反響的書寫n先寫出氧化型物質(zhì)和復(fù)原型物質(zhì)；先寫出氧化型物質(zhì)和復(fù)原型物質(zhì)；n然后經(jīng)過參與介質(zhì)離子、水和電子等，使半反然后經(jīng)過參與介質(zhì)離子、水和電子等，使半反響配平見響配平見p254p254-+2+42MnO +8H +5eMn+4H OHg2

7、Cl2+2e 2Hg+2Cl-3.氧化復(fù)原電對n 氧化復(fù)原反響：氧化復(fù)原反響：Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu n 氧化半反響氧化半反響: ZnZn2+2e 元素氧化數(shù)升高，氧化元素氧化數(shù)升高，氧化n 復(fù)原半反響復(fù)原半反響: Cu2+2eCu 元素氧化數(shù)降低，復(fù)原元素氧化數(shù)降低，復(fù)原n 氧化復(fù)原電對：氧化復(fù)原電對： Zn2+/Zn， Cu2+/Cu氧化復(fù)原反響通式氧化復(fù)原反響通式: Red(I)+Ox(II)= Ox(I)+Red(II) 半反響通式：半反響通式：OxneRed 氧化復(fù)原電對通式：氧化復(fù)原電對通式：Ox / Red氧化態(tài)與其復(fù)原態(tài)之間的共軛關(guān)系：強(qiáng)氧化劑的復(fù)原產(chǎn)物氧化

8、態(tài)與其復(fù)原態(tài)之間的共軛關(guān)系：強(qiáng)氧化劑的復(fù)原產(chǎn)物是弱復(fù)原劑，強(qiáng)復(fù)原劑的氧化產(chǎn)物是弱氧化劑。表示為：是弱復(fù)原劑，強(qiáng)復(fù)原劑的氧化產(chǎn)物是弱氧化劑。表示為： 強(qiáng)氧化劑強(qiáng)氧化劑+ne = 弱復(fù)原劑弱復(fù)原劑例：例：1寫出電對寫出電對 MnO4/ Mn2+ 的半反響式。的半反響式。 答：答： MnO4 8H+5e Mn2+ 4H2O 2找出以下反響的氧化復(fù)原電對。找出以下反響的氧化復(fù)原電對。 2MnO45H2O26H+2Mn2+5O28H2O 答：分別為：答：分別為：MnO4/ Mn2+ ；O2 / H2O2例：例：H2O2既可作復(fù)原劑，也可作氧化劑，如：既可作復(fù)原劑，也可作氧化劑，如： 酸介質(zhì)酸介質(zhì) O2

9、/ H2O2 ; H2O2 / H2O 堿介質(zhì)堿介質(zhì)H2O2 / OHv上面提及的上面提及的“得失電子是廣義泛指。得失電子是廣義泛指。v氧化劑與復(fù)原劑只是相對而言。氧化劑與復(fù)原劑只是相對而言。留意：留意：4.元素的氧化數(shù)n1970年國際純粹和運(yùn)用化學(xué)會年國際純粹和運(yùn)用化學(xué)會(IUPAC)對氧化數(shù)對氧化數(shù)(oxidation number)作了如下定義：作了如下定義：n氧化數(shù)氧化數(shù)某元素一個原子所帶的方式電荷數(shù)。某元素一個原子所帶的方式電荷數(shù)。n原子的方式電荷數(shù)原子的方式電荷數(shù)可以經(jīng)過如下假設(shè)而得到：把可以經(jīng)過如下假設(shè)而得到：把含該原子的化學(xué)鍵中的電子指定給電負(fù)性大的原子。含該原子的化學(xué)鍵中的電

10、子指定給電負(fù)性大的原子。 n元素的電負(fù)性元素的電負(fù)性表示中原子吸引成鍵電子的才干。表示中原子吸引成鍵電子的才干。n在周期表中，從左到右，元素的電負(fù)性增大，從上到在周期表中，從左到右，元素的電負(fù)性增大，從上到下，元素的電負(fù)性減小。下，元素的電負(fù)性減小。確定元素氧化數(shù)的規(guī)那么v單質(zhì)：氧化數(shù)為零。單質(zhì)：氧化數(shù)為零。v氫：氧化數(shù)普通為氫：氧化數(shù)普通為+1；v 在金屬氫化物如在金屬氫化物如 NaH中為中為-1。v氧：氧化數(shù)普通為氧：氧化數(shù)普通為-2；v 在過氧化物如在過氧化物如H2O2、NaO2等中為等中為-1； v 在超氧化物如在超氧化物如KO2中為中為-0.5；v 在含氟氧鍵時在含氟氧鍵時OF2為為

11、+2。v離子：簡單離子的氧化數(shù)等于其電荷數(shù)；離子：簡單離子的氧化數(shù)等于其電荷數(shù)；v 復(fù)雜離子中各元素氧化數(shù)代數(shù)和等于其電荷數(shù)。復(fù)雜離子中各元素氧化數(shù)代數(shù)和等于其電荷數(shù)。v分子：各元素氧化數(shù)代數(shù)和等于零。分子：各元素氧化數(shù)代數(shù)和等于零。例：例：FeCl3，H2O，SO42-，O2， CH3CH2OH，CH3COOH， Fe3O4，KMnO4，Na2S2O3。解：解：FeCl3，H2O，SO42-，O2， CH3CH2OH，CH3COOH， Fe3O4，KMnO4，Na2S2O3。+3-2+60-3-1-3+3+8/3+7+2了解氧化數(shù)的概念應(yīng)留意：1氧化數(shù)與化合價、共價鍵數(shù)不同：氧化數(shù)與化合價、

12、共價鍵數(shù)不同： 氧化數(shù)表示的是單質(zhì)或化合物中原子的方式電荷數(shù)。氧化數(shù)表示的是單質(zhì)或化合物中原子的方式電荷數(shù)。離子化合物：元素的氧化數(shù)離子化合物：元素的氧化數(shù) = 原子所帶的電荷數(shù)原子所帶的電荷數(shù)共價化合物：元素的氧化數(shù)共價化合物：元素的氧化數(shù) = 電子偏移的對數(shù)電子偏移的對數(shù)n化合價是指某元素的一個原子與一定數(shù)目的其它化合價是指某元素的一個原子與一定數(shù)目的其它元素的原子相結(jié)合的個數(shù)，表示的是一個原子結(jié)合元素的原子相結(jié)合的個數(shù)，表示的是一個原子結(jié)合其它原子的才干。其它原子的才干。2氧化數(shù)可以為分?jǐn)?shù)，而化合價不能是分?jǐn)?shù)。氧化數(shù)可以為分?jǐn)?shù)，而化合價不能是分?jǐn)?shù)。3氧化數(shù)是一個有一定人為性、閱歷性的概念

13、，氧化數(shù)是一個有一定人為性、閱歷性的概念，也就是說，是指化合物中元素的原子按一定的規(guī)那也就是說，是指化合物中元素的原子按一定的規(guī)那么確定的數(shù)值。么確定的數(shù)值。n化合價表示原子間的成鍵情況，化合價只能是不化合價表示原子間的成鍵情況，化合價只能是不為零的整數(shù)。為零的整數(shù)。n氧化數(shù)與原子間成鍵情況無關(guān)，氧化數(shù)有正有負(fù)，氧化數(shù)與原子間成鍵情況無關(guān)，氧化數(shù)有正有負(fù)，可以為零，還可以為分?jǐn)?shù)?？梢詾榱悖€可以為分?jǐn)?shù)。n例如，在例如，在H2O2H2O2分子中，分子中，O O的的氧化數(shù)為的的氧化數(shù)為-1-1，是由，是由于存在過氧鏈：于存在過氧鏈：H-O-O-HH-O-O-H，但，但O O的化合價還是的化合價還是

14、2 2。例：例：化合物：化合物：CH4 CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4化合價：化合價：+4 +4 +4 +4 +4氧化數(shù)：氧化數(shù)：-4 -2 0 +2 +4鍵鍵 數(shù)：數(shù)： 4 4 4 4 4例例 確定以下物質(zhì)中確定以下物質(zhì)中S的氧化數(shù)：的氧化數(shù)： H2SO4 、H2SO3 、H2S2O3、S4O62 、H2S2O8HO OHO O S SHO SHO SH2S2O8 過二硫酸過二硫酸 O OHOSOOSOH O Ov氧化數(shù)不一定是整數(shù)。氧化數(shù)不一定是整數(shù)。 如如 Fe3O4 Fe3O4v有些元素的氧化數(shù)確實(shí)定要了解物質(zhì)的構(gòu)造。有些元素的氧化數(shù)確實(shí)定要了解物質(zhì)的構(gòu)造。留意：留意：

15、HO OHO O S SHO OHO O答：答： +6 +4 +2 +2.5 +6+75.氧化復(fù)原反響的配平方法氧化數(shù)法氧化數(shù)法 離子電子法離子電子法氧化數(shù)法適用于各種氧化復(fù)原反響的配氧化數(shù)法適用于各種氧化復(fù)原反響的配平。平。離子電子法只限于水溶液中進(jìn)展的反響離子電子法只限于水溶液中進(jìn)展的反響(兩個半反響中均必需有離子存在，否那兩個半反響中均必需有離子存在，否那么不能用此法配平么不能用此法配平)。離子電子法的優(yōu)點(diǎn)是不需求找出元素的離子電子法的優(yōu)點(diǎn)是不需求找出元素的氧化數(shù)，常用于半反響的配平。氧化數(shù)，常用于半反響的配平。氧化數(shù)法配平步驟n(1)寫出反響物和生成物，將氧化數(shù)發(fā)生變化的元素先配平：寫

16、出反響物和生成物，將氧化數(shù)發(fā)生變化的元素先配平：nKMnO4 + 2FeSO4 + H2SO4 MnSO4 + Fe2(SO4)3 +K2SO4n(2)標(biāo)出氧化數(shù)的變化情況：標(biāo)出氧化數(shù)的變化情況：n +5e nKMnO4+2FeSO4+H2SO4MnSO4+Fe2(SO4)3+K2SO4n -2e (3)根據(jù)氧化劑氧化數(shù)降低的數(shù)值與復(fù)原劑氧化數(shù)升高的數(shù)值根據(jù)氧化劑氧化數(shù)降低的數(shù)值與復(fù)原劑氧化數(shù)升高的數(shù)值相等的原那么，在相應(yīng)的化學(xué)式之前乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)，得到：相等的原那么，在相應(yīng)的化學(xué)式之前乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)，得到：2KMnO4+10FeSO4+H2SO4 2MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO

17、4(4)配平反響前后氧化數(shù)沒有變化的原子。普通先配平除氫和配平反響前后氧化數(shù)沒有變化的原子。普通先配平除氫和氧以外的其他原子數(shù)，然后再檢查兩邊的氫原子數(shù)，必要時可氧以外的其他原子數(shù)，然后再檢查兩邊的氫原子數(shù)，必要時可以加水進(jìn)展平衡。以加水進(jìn)展平衡。2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4=2MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O(5)核對氧原子數(shù)。核對氧原子數(shù)。例1：HClO3 + P4 HCl + H3PO4 HClO3 + P4 HCl + H3PO4 +50-1+5-1-5 = -64(5-0) = 2031010HClO3 + 3P4 10HCl + 12H3PO4

18、10HClO3 + 3P4 + 18H2O = 10HCl + 12H3PO4 例例2 As2S3 + HNO3 H3AsO4 + H2SO4 + NOAs2S3 + HNO3 H3AsO4 + H2SO4 + NO+3-2+5+5+6+22(5 - 3) + 3(6 + 2) = 282- 5 = -33283As2S3 + 28HNO3 6H3AsO4 + 9H2SO4 + 28NO3As2S3 + 28HNO3 + 4H2O= 6H3AsO4 + 9H2SO4 + 28NO 4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO22FeS2 + O2 Fe2O3 + SO2+2 -10+3-

19、2+4 -22(3-2) + 4(4+1) = 222(-2-0) = -4211例例3 FeS2 + O2 Fe2O3 + SO2 4FeS2 + 11O22Fe2O3 + 8SO2例例4 酸性條件：酸性條件：MnO4- + SO32- Mn2+ + SO42- 中性條件：中性條件：MnO4- + SO32- MnO2 + SO42- 堿性條件：堿性條件：MnO4- + SO32- MnO42- + SO42- MnO4- + SO32- Mn2+ + SO42- +7+4+6+26-4 = 22-7 = -5522MnO4- + 5SO32- 2Mn2+ +5 SO42- 酸性，反響物多氧

20、酸性，反響物多氧 加加H+：2MnO4- + 5SO32- + 6H+ = 2Mn2+ +5 SO42- + H2O MnO4- + SO32- MnO2 + SO42- +7+4+6+46-4 = 24-7 = -3322MnO4- + 3SO32- 2MnO2 + 3SO42- 中性，反響物多氧中性，反響物多氧 加加H2O：2MnO4- + 3SO32- + H2O = 2MnO2 + 3SO42- + 2OH-MnO4- + SO32- MnO42- + SO42- +7+4+6+66-4 = 26-7 = -1122MnO4- + SO32- 2MnO42- + SO42- 堿性，反響

21、物少氧堿性，反響物少氧 加加OH-：2MnO4- + SO32- + 2OH- = 2MnO42- + SO42- + H2O例例5 Cl2 +KOH KClO3 + KClCl2 + KOH KClO3 + KCl0+5-15-0 = 5-1-0 =1153Cl2 +6KOH KClO3 + 5KCl3Cl2 +6KOH = KClO3 + 5KCl +3H2O系數(shù)系數(shù)5 5加在產(chǎn)物上加在產(chǎn)物上對于自氧化復(fù)原反響對于自氧化復(fù)原反響離子電子法配平步驟配平方法：配平方法： (1)寫出離子方程式。寫出離子方程式。(2)寫成兩個半反響，進(jìn)展化學(xué)配平和電子配平。寫成兩個半反響，進(jìn)展化學(xué)配平和電子配平。

22、化學(xué)配平：等號兩邊原子數(shù)相等化學(xué)配平：等號兩邊原子數(shù)相等(酸性溶液用酸性溶液用6H+ 、H2O ，堿，堿 性溶液用性溶液用OH、H2O )。電子配平：加電子使等號兩邊電荷數(shù)相等。電子配平：加電子使等號兩邊電荷數(shù)相等。(3)兩式乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)使電子數(shù)相等，相加。兩式乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)使電子數(shù)相等，相加。留意：在半反響中留意：在半反響中vH+加在氧原子多的那一邊，另一邊加加在氧原子多的那一邊，另一邊加H2O；vOH加在氧原子少的那一邊，另一邊加加在氧原子少的那一邊，另一邊加H2O。例：配平例：配平MnO4-在強(qiáng)酸性介質(zhì)中氧化在強(qiáng)酸性介質(zhì)中氧化H2O2的反響式。的反響式。 離子反響式：離子反響式： Mn

23、O4- +H2O2 Mn2+ + O2 (+)MnO4-+8H+ +5e =Mn2+4H2O 2 (-) H2O2=O2+2H+2e 5 2MnO4-+5H2O2+6H+ =2Mn2+5O2+8H2O又：又：2Cr3+ 3H2O2+10OH-=2CrO42-+8H2O (+)Cr3+8OH-=CrO42-+4H2O+3e 2 (-)H2O2+2e=2OH- 37.1根本概念n7.1.1 氧化與復(fù)原氧化與復(fù)原n7.1.2 原電池原電池n7.1.3 電極電勢和電動勢電極電勢和電動勢1. 原電池安裝銅鋅原電池銅鋅原電池負(fù)極：負(fù)極：Zn Zn2+2eZn Zn2+2e正極：正極：Cu2+2e CuCu

24、2+2e Cu電池反響：電池反響：Zn+Cu2+ Zn2+Cu Zn+Cu2+ Zn2+Cu 將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌惭b鹽橋鹽橋第一個原電池第一個原電池 1799年制成年制成原電池組成與電池反響原電池由兩個半電池組成，每個半電池也稱為電極。原電池由兩個半電池組成，每個半電池也稱為電極。 電極上發(fā)生的反響稱電極反響，也稱半電池反響。電極上發(fā)生的反響稱電極反響，也稱半電池反響。氧化反響的電極稱負(fù)極，復(fù)原反響的電極稱正極。氧化反響的電極稱負(fù)極，復(fù)原反響的電極稱正極。 如：如：鋅電極，鋅電極，Zn2+/Zn電極電極銅電極，銅電極，Cu2+/Cu電極電極電極反響：負(fù)極電極反響：負(fù)極(氧化氧化) ZnZ

25、n2+ 2e 正極正極(復(fù)原復(fù)原) Cu2+2eCu電池反響電池反響 ： ZnCu2+ = Zn2+ Cu 原電池的表示方法原電池的表示方法為了書面表達(dá)的方便，可以用電池符號表示原電池。為了書面表達(dá)的方便，可以用電池符號表示原電池。電池符號的書寫有如下規(guī)定：電池符號的書寫有如下規(guī)定：習(xí)慣上把負(fù)極寫在左邊，正極寫在右邊。習(xí)慣上把負(fù)極寫在左邊，正極寫在右邊。電極物質(zhì)用化學(xué)式表示。用電極物質(zhì)用化學(xué)式表示。用“ 表示相界面，用表示相界面，用“表示表示鹽橋。處于同一溶液中的兩種電極物質(zhì)之間用鹽橋。處于同一溶液中的兩種電極物質(zhì)之間用“，分隔。，分隔。電極物質(zhì)為溶液時要注明濃度，為氣體時要注明分壓。電極物質(zhì)

26、為溶液時要注明濃度，為氣體時要注明分壓。某些電極需參與惰性電極。某些電極需參與惰性電極。惰性電極：不參與電極反響，僅起導(dǎo)電作惰性電極：不參與電極反響，僅起導(dǎo)電作用的物質(zhì)。常用的惰性電極如用的物質(zhì)。常用的惰性電極如Pt、石墨等。、石墨等。如銅鋅原電池為：如銅鋅原電池為：-Zn Zn2+(c1)Cu2+(c2)Cu+又又: -Pt H2(p) HCl(c1)Fe3+(c2)，F(xiàn)e2+(c3) Pt+1135212L2.0mol2ClL0.1mol2Fe Pa10ClL1.0mol2Fe 例例: 將以下反響設(shè)計成原電池，并以電池符號表示。將以下反響設(shè)計成原電池，并以電池符號表示。)(aqFee)(a

27、qFe 負(fù)極 )(aq2Cl 2e)g(Cl 極 322正：解)(Pt Pa10Cl L2.0molCl L0.1molFe , L1.0molFe Pt )( 5211312電池符號電池符號:單液電池n有些原電池只需一個溶液，沒有鹽橋，稱為單液電池。有些原電池只需一個溶液，沒有鹽橋，稱為單液電池。n(-) Zn(s) Zn2+(aq),Cl-(aq) AgCl(s) Ag(s) Pt(+) n丈量溶液丈量溶液pH值的電池也是單液電池。值的電池也是單液電池。2. 常用氧化復(fù)原電極的類型 根據(jù)電極的組成不同，電極大體上分四類：根據(jù)電極的組成不同，電極大體上分四類：1.金屬金屬-金屬離子電極金屬離

28、子電極: 鋅電極鋅電極 Zn Zn2+(1mol.L-1) 規(guī)范銅電極規(guī)范銅電極 Cu Cu2+(c )2 . 氣 體氣 體 - 離 子 電 極離 子 電 極 : 規(guī) 范 氫 電 極規(guī) 范 氫 電 極 Pt H2(p) HCl(c )3.氧化復(fù)原電極氧化復(fù)原電極: Pt Fe3+(c )，F(xiàn)e2+(c )4.金屬金屬-金屬難溶鹽金屬難溶鹽-陰離子電極陰離子電極 (將金屬外表涂以該金將金屬外表涂以該金屬難熔鹽后，將其浸入含有該難溶鹽負(fù)離子的溶液中屬難熔鹽后，將其浸入含有該難溶鹽負(fù)離子的溶液中構(gòu)成。構(gòu)成。) 規(guī)范氯電極規(guī)范氯電極 Ag AgCl(s) Cl-(c ) 飽和甘汞電極飽和甘汞電極 Pt

29、 Hg Hg2Cl2(s) KCl(飽和飽和) 1ZnZnZn2+Zn2+3PtPtFe3+ Fe2+Fe3+ Fe2+243.電化學(xué)分支的構(gòu)成氫氧燃料電池n-石墨石墨 H2 KOHaq O2石墨石墨+n負(fù)極：負(fù)極：2H2g+4OH(aq = 4H2Ol + 4en正極：正極： O2 g2H2Ol4e = 4OHaqn電池總反響：電池總反響： 2H2g O2 g = 4H2Ol 從實(shí)際上講，任何一個自發(fā)的氧化復(fù)原反響都可以設(shè)計在從實(shí)際上講，任何一個自發(fā)的氧化復(fù)原反響都可以設(shè)計在原電池中進(jìn)展。但對一些比較復(fù)雜的氧化復(fù)原反響在實(shí)踐原電池中進(jìn)展。但對一些比較復(fù)雜的氧化復(fù)原反響在實(shí)踐操作上存在很大的困

30、難，真正適用的化學(xué)電池并不很多。操作上存在很大的困難，真正適用的化學(xué)電池并不很多。原電池的意義不僅是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，證明氧化復(fù)原原電池的意義不僅是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，證明氧化復(fù)原反響中有電子轉(zhuǎn)移，而且它把電學(xué)景象與化學(xué)反響聯(lián)絡(luò)起反響中有電子轉(zhuǎn)移，而且它把電學(xué)景象與化學(xué)反響聯(lián)絡(luò)起來，使人們能利用電學(xué)的景象討論化學(xué)反響的規(guī)律，從而來，使人們能利用電學(xué)的景象討論化學(xué)反響的規(guī)律，從而構(gòu)成了化學(xué)的一個重要分支構(gòu)成了化學(xué)的一個重要分支電化學(xué)。電化學(xué)。 載荷載荷 負(fù)極負(fù)極- +正極正極氣室氣室 多孔碳電極多孔碳電極 隔膜隔膜 H2 O2 eH2 H+ O2 H2O 4H+ H2O 堿性堿性H2-O2燃料

31、電池表示圖燃料電池表示圖7.1根本概念n7.1.1 氧化與復(fù)原氧化與復(fù)原n7.1.2 原電池原電池n7.1.3 電極電勢和電動勢電極電勢和電動勢 疑 問？n在在Cu-Zn原電池中，為什么檢流計的指針只偏原電池中，為什么檢流計的指針只偏向一個方向，即電子由向一個方向，即電子由Zn傳送給傳送給Cu2+，而不，而不是從是從Cu傳送給傳送給Zn2+？n這是由于原電池中這是由于原電池中Zn電極的電極電勢比電極的電極電勢比Cu電電極的電極電勢更負(fù)或更低極的電極電勢更負(fù)或更低;n電極電勢是怎樣產(chǎn)生的？是什么緣由引起各個電極電勢是怎樣產(chǎn)生的？是什么緣由引起各個電極的電勢不同呢？電極的電勢不同呢？1. 電極電勢

32、的產(chǎn)生 當(dāng)溶液濃度和溫度一定時，當(dāng)溶液濃度和溫度一定時，活潑性不同的金屬其堆積活潑性不同的金屬其堆積或溶解的傾向不同：或溶解的傾向不同：對于活潑金屬，溶解的傾對于活潑金屬，溶解的傾向向堆積傾向；堆積傾向；對于不活潑金屬，溶解的對于不活潑金屬，溶解的傾向傾向堆積傾向堆積傾向 M Mn+ne 不活潑金屬不活潑金屬溶解傾向溶解傾向堆積傾向堆積傾向 Nn+ne N + + + + + + + + + + + + + + + + + + + M- - - - - - - - - - - - - - - - - - Nn+ - - - - - - - - -N+ + + + + + + + + 產(chǎn)生產(chǎn)生電

33、位差電位差Mn+產(chǎn)生產(chǎn)生電流電流電池的電動勢v無論哪種雙電層構(gòu)造，其結(jié)果都使得金屬與溶液無論哪種雙電層構(gòu)造，其結(jié)果都使得金屬與溶液的界面之間產(chǎn)生電位差，該電位差稱為電極電位，的界面之間產(chǎn)生電位差，該電位差稱為電極電位，用符號用符號表示。表示。v將兩個電極電位不相等的電極組成原電池，就會將兩個電極電位不相等的電極組成原電池，就會有電流產(chǎn)生，并且電池的電動勢有電流產(chǎn)生，并且電池的電動勢E等于這兩個電極等于這兩個電極的電極電位之差：的電極電位之差：v E= + - -v電極電位越高，闡明物質(zhì)的氧化才干越強(qiáng)。電極電位越高，闡明物質(zhì)的氧化才干越強(qiáng)。v可以利用電極電位的高低來判別物質(zhì)的氧化復(fù)原可以利用電極

34、電位的高低來判別物質(zhì)的氧化復(fù)原才干。才干。電池電動勢的丈量電池電動勢的丈量q電池電動勢電池電動勢E E在實(shí)驗(yàn)室中常用在實(shí)驗(yàn)室中常用pHpH計計( (毫伏計毫伏計) )來丈來丈量。量。絕對電極電勢n電極電勢電極電勢 電極中存在的電勢差。電極中存在的電勢差。n表示電極中氧化態(tài)的氧化才干或復(fù)原態(tài)的復(fù)原才表示電極中氧化態(tài)的氧化才干或復(fù)原態(tài)的復(fù)原才干強(qiáng)弱干強(qiáng)弱n值越小值越小( (或負(fù)值越大或負(fù)值越大) )表示復(fù)原態(tài)失去電子的才表示復(fù)原態(tài)失去電子的才干越強(qiáng)，是越強(qiáng)的復(fù)原劑；干越強(qiáng)，是越強(qiáng)的復(fù)原劑；n值越大值越大( (或正值越大或正值越大) )，表示氧化態(tài)得到電子的，表示氧化態(tài)得到電子的才干越強(qiáng)，是越強(qiáng)的氧

35、化劑。才干越強(qiáng)，是越強(qiáng)的氧化劑。n值的大小除與電極的本性有關(guān)，還與溫度、介值的大小除與電極的本性有關(guān)，還與溫度、介質(zhì)以及離子濃度等要素有關(guān)。質(zhì)以及離子濃度等要素有關(guān)。n值無法測出。值無法測出。相對電極電勢和電池電動勢n選擇某個電極作為比較的規(guī)范，可以測出其它電選擇某個電極作為比較的規(guī)范，可以測出其它電極的相對電極電勢極的相對電極電勢 。n電池的電動勢電池的電動勢E可用兩個電極的相對電極電勢計算：可用兩個電極的相對電極電勢計算：E= + - -2. 規(guī)范氫電極與規(guī)范電極電勢n電極電勢的相對值可以測出，也稱為電極電勢，電極電勢的相對值可以測出，也稱為電極電勢，仍用仍用表示。表示。n測定方法：測定方

36、法：n(1)選擇某種電極作為比較的規(guī)范。原那么上恣意選擇某種電極作為比較的規(guī)范。原那么上恣意電極均可作為比較的規(guī)范，電極均可作為比較的規(guī)范，1953年年IUPAC建議采建議采用規(guī)范氫電極，并規(guī)定：在任何溫度下規(guī)范氫電用規(guī)范氫電極，并規(guī)定：在任何溫度下規(guī)范氫電極的電極電勢都為零。極的電極電勢都為零。n(2)將其它規(guī)范電極與規(guī)范氫電極組成原電池，測將其它規(guī)范電極與規(guī)范氫電極組成原電池，測出電池的電動勢，即可計算出各電極的規(guī)范電極出電池的電動勢，即可計算出各電極的規(guī)范電極電勢。電勢。1 規(guī)范氫電極n規(guī)范氫電極的構(gòu)造：把一塊鍍有鉑黑的金屬鉑片插入氫離子濃規(guī)范氫電極的構(gòu)造：把一塊鍍有鉑黑的金屬鉑片插入氫離子濃度為度為1molkg-1(H+ 活度為活度為 1molL1)的硫酸溶液中，然后不斷的硫酸溶液中，然后不斷通入壓強(qiáng)為通入壓強(qiáng)為105Pa的純氫氣，使鉑黑吸附氫氣并到達(dá)飽和。的純氫氣，使鉑黑吸附氫氣并到達(dá)飽和。n氫電極的電極反響和規(guī)范電極電勢為：