無(wú)機(jī)化學(xué) 課件 大連理工 高教 第七章 氧化還原反應(yīng) 電化學(xué)基礎(chǔ)

7.1氧化還原反應(yīng)的基本概念7.2電化學(xué)電池7.3電極電勢(shì)7.4電極電勢(shì)的應(yīng)用第七章氧化還原反應(yīng)電化學(xué)基礎(chǔ)7.1氧化還原反應(yīng)的基本概念化學(xué)反應(yīng)氧化還原反應(yīng):有電子得失的反應(yīng)非氧化還原反應(yīng)如:Zn+Cu2+=Zn2++Cu2eZn:失電子；被氧化；還原劑。Cu2+:得電子；被還原；氧化劑。第七章氧化還原反應(yīng)電化學(xué)基礎(chǔ)氧化還原反應(yīng)由氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)組成。半反應(yīng)半反應(yīng)+Zn+Cu2+=Zn2++Cu氧化反應(yīng)Zn=Zn2++2e還原反應(yīng)Cu2++2e=Cu半反應(yīng)中同一元素兩個(gè)不同氧化值的物種組成電對(duì)。Zn2+/Zn；Cu2+/Cu電對(duì)表示：氧化型/還原型7.1氧化還原反應(yīng)的基本概念氧化劑與還原劑直接接觸Zn(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(aq)+Cu(s)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?.1氧化還原反應(yīng)的基本概念7.2電化學(xué)電池7.2.1原電池的構(gòu)造半電池電極電極反應(yīng)鹽橋Zn=Zn2++2eCu2++2e=CuZn(s)+Cu2+

=Zn2++Cu(s)電池反應(yīng)負(fù)極:電子流出,氧化反應(yīng)；正極:電子流入,還原反應(yīng)。要求:(1)自發(fā)氧化還原反應(yīng);

(2)裝置,氧化過(guò)程和還原過(guò)程分別在不同的電極上進(jìn)行,電極之間要通過(guò)導(dǎo)線和鹽橋連接。原電池:借助于氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能的裝置.鹽橋:飽和的電解質(zhì)溶液。如KCl溶液,

保持溶液電中性。7.2電化學(xué)電池7.2.1原電池的構(gòu)造原電池裝置可用簡(jiǎn)單的符號(hào)表示，稱為電池圖示。例:Daniell電池的電池圖示(-)Zn|Zn2+(c1)Cu2+(c2)|Cu(+)7.2電化學(xué)電池7.2.1原電池的構(gòu)造原電池符號(hào)的要求:

(1)負(fù)極在左,正極在右

(2)按順序排列各物質(zhì)，兩相之間的界面用“|”隔開(kāi)

(3)鹽橋用“||”表示

(4)溶液需標(biāo)出濃度,氣體需標(biāo)出壓力理論上，任何氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)為原電池。例:將下列氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池,寫(xiě)出它的電池符號(hào)

(1)Cu2++H2=Cu+2H+(2)Fe3++Ag+Cl-=AgCl+Fe2+解:(1)電極反應(yīng):

(-)H2=2H++2e(氧化反應(yīng))

(+)Cu2++2e=Cu(還原反應(yīng))

電池符號(hào):(-)Pt|H2(p)|H+(c1)Cu2+(c2)|Cu(+)(2)電極反應(yīng):(-)Ag+Cl-=AgCl+e(氧化反應(yīng))

(+)Fe3++e=Fe2+

(還原反應(yīng))

電池符號(hào):(-)Ag|AgCl|Cl-(c1)Fe2+(c2),Fe3+(c3)|Pt(+)由電池的電池符號(hào)寫(xiě)出電池反應(yīng)例:已知某電池的電池符號(hào)為:(-)Pt|Sn2+(c1),Sn4+(c2)||Fe2+(c3),Fe3+(c4)|Pt(+)

寫(xiě)出其電池反應(yīng)解:電極反應(yīng)(-)Sn2+=Sn4++2e(氧化反應(yīng))(+)Fe3++e=Fe2+(還原反應(yīng))

電池反應(yīng)Sn2++2Fe3+=Sn4++2Fe2+一、電極電勢(shì)的產(chǎn)生金屬相對(duì)活潑溶解傾向大于沉積傾向金屬相對(duì)不活潑沉積傾向大于溶解傾向

溶解M(s)Mn+(aq)+ne

沉積

7.3電極電勢(shì)

金屬放入其鹽溶液中金屬表面形成雙電層金屬與溶液間產(chǎn)生電勢(shì)差電極電勢(shì)金屬活潑性不同，電極電勢(shì)不同電流Zn+Cu2+=Zn2++CuE(Zn2+/Zn)E(Cu2+/Cu)E(Zn2+/Zn)E(Cu2+/Cu)二、原電池的電動(dòng)勢(shì)原電池的電動(dòng)勢(shì)EMF等于正極的電極電勢(shì)E(+)減去負(fù)極的電極電勢(shì)E(-)。

EMF可以用電位差計(jì)測(cè)得。EMF=E(+)-E(-)EMF—電動(dòng)勢(shì)EMF

—標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)EMF

=E(+)

-E(-)‖EMF

=E(Cu2+/Cu)

-E(Zn2+/Zn)問(wèn)題：氧化還原電對(duì)的電極電勢(shì)為多少？7.3電極電勢(shì)

三、標(biāo)準(zhǔn)氫電極和甘汞電極1、標(biāo)準(zhǔn)氫電極2H+(aq,1molL-1)+2e=H2(g,100kPa)(Pt)|H2(100kPa)|H+(1molL-1)

E

(H+/H2)=0.000V7.3電極電勢(shì)

三、標(biāo)準(zhǔn)氫電極和甘汞電極2、甘汞電極(SCE)7.3電極電勢(shì)

)L2.8mol(Cl

(s)ClHg

(l)

Hg，Pt122表示方法：--)

KCl

(L2.8mol)Cl(1飽和溶液飽和甘汞電極：--=c1--=Lmol0.1)Cl(

標(biāo)準(zhǔn)甘汞電極：cE(Hg2Cl2/Hg)=0.2415V-++)aq(Cl

22Hg(l)

2e(s)ClHg

電極反應(yīng)22：V268.0/Hg)Cl(Hg22=E四、標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)E(Zn2+/Zn)(－)PtH2(

105Pa)H+(1mol·dm-3)Zn2+(1mol·dm-3)

Zn

(+)EMF

=-0.76VE(Zn2+/Zn)=-0.76V7.3電極電勢(shì)

E(Cu2+/Cu)(－)PtH2(

105Pa)H+(1mol·dm-3)Cu2+(1mol·dm-3)Cu

(+)EMF

=0.34VE(Cu2+/Cu)=0.34V(－)ZnZn2+(1mol·dm-3)

Cu2+(1mol·dm-3)Cu

(+)EMF

=0.34-(-0.76)=1.1V四、標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)7.3電極電勢(shì)

§7.4電極電勢(shì)的應(yīng)用7.4.1判斷氧化劑、還原劑的相對(duì)強(qiáng)弱7.4.2判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向7.4.3確定氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的限度Eθ小的電對(duì)對(duì)應(yīng)的還原型物質(zhì)還原性強(qiáng)；Eθ大的電對(duì)對(duì)應(yīng)的氧化型物質(zhì)氧化性強(qiáng)。例.在標(biāo)