第四章 氧化还原反应02（课件）《无机化学》同步教学（高教版）

第四章 氧化还原反应 本章主要内容 第一节、氧化还原方程式的配平 (Balancing Oxidation-Reduction Reaction) 第二节、电极电势(Electrode Potentials) 难点 第三节、氧化还原反应的方向和限度 重点 (Direction and Limit of oxidation-Reduction Reaction) 第四节、元素电势图及其应用 (Application of Element E-Potential chart ) 第五节、化学电源(Chemistry electrical source) 第四节 元素电势图及其应用 主要内容 一、Nernst方程 二、Nernst方程的应用 三、酸度对氧化还原方向的影响 返回 四、影响电极电势的因素（温度和浓度） 返回 1、Nernst方程的推导 非标态下，电极电势如何求算？ Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+ 非标态下，自由能变可用下式计算 Cu2+ + 2e = Cu Zn2+ + 2e = Zn 1、Nernst方程 返回 对任一电极反应 [氧化型] + ne = [还原型] 注意：C氧化型和C还原型，并非只包括同一元素的不同氧化态，而是参与电极反应的所有物质的的系数次方的乘积。 举例 返回 课堂练习 2、计算非标态下原电池的电动势 返回 例1(－)Cd |Cd2+(0.1M)|| Sn4+ (0.1M), Sn2+ (0.01M),| Pt(+) 解：查表得 降低氧化剂电对中还原型(Sn2+) 浓度，可增强其氧化型(Sn4+)的氧化能力。 降低还原剂电对中氧化型(Cd2+) 浓度，可增强其还原型(Cd)的还原能力。 2、判断非标态氧还反应方向 返回 (ε=E+－E－= E氧化剂－E还原剂>0) 例1、判断Sn+Pb2+ = Pb+Sn2+ 在下列条件下能否正向进行？ (1)C(Pb2+)= C(Sn2+)=1.0M; (2) C(Pb2+)=0.10M, C(Sn2+)=2.0M. 解:(1)即标态下能否进行，查表得 (2)非标态下能否进行，需先计算在非标态下的电极电势 非标态(条件)下，ε<0 该反应不能正向进行，只能逆向进行. 说明：当Eo相差不大时，可通过改变离子浓度来改变反应方向. 当Eo相差较大时，不能通过改变离子浓度来改变反应方向。 五、标准电极电势表的应用 返回 1、判断氧化剂、还原剂的相对大小 Eo氧化型/还原型 越小，电对中的还原型的还原能力越强 Eo氧化型/还原型 越大，电对中的氧化型的氧化能力越强 2、判断标态下氧化还原反应的方向：影响化学反应的因素很多，如物质的酸度、浓度、温度、压力。但在标态下这些值都成为定值，反应方向仅取决于氧化剂、还原剂的本性。 定性地：强[Ox] + 强[Re] = 弱[Ox] + 弱[Re] 定量地：氧化剂电对和还原剂电对组成原电池，一定有 Eo大的电对中的氧化型和 Eo小的电对中的还原型反应生成 Eo大的电对中的还原型和 Eo小的电对中的氧化型。 A氧化型 + ne = A还原型　Eo1 ∧ ∨ 　∧ B氧化型 + ne = B还原型　Eo2 解、查标准电极电势表得 I2 + 2e = 2I-　　 Eo =0.535V Fe3++ 3e = Fe2+ Eo =0.770V Br2 + 2e = 2Br- Eo =1.065V Cl2 + 2e = 2Cl-　 Eo =1.358V MnO4-+8H++5e = Mn2++4H2O　Eo =1.49V 由 Eo 可知,只能选Fe3+ 返回 例1 Cl-、Br-、I-三种离子的混合液，欲使I-被氧化成I2，又不使Br-、Cl-被氧化，应选用Fe2(SO4)3还是KMnO4？ ： 例2 根据Eo说明为什么FeCl3 能腐蚀铜板? 解、查标准电极电势表得： Cu2+ + 2e = Cu　Eo =0.337V Fe3++ 3e = Fe2+ Eo =0.770V 由Eo 可知,反应是可以进行 Fe3+ + Cu = Cu2+ + Fe2+ 七、电极电势与平衡常数的关系 返回 热力学上：ΔG < 0 正向进行 ΔG > 0 逆向进行 电化学上：ε> 0 正向进行 ε< 0 逆向进行 ? 关系：恒温怛压下，体系自由能的减少应等于对外所作的最大有用功 标态下： 当T=298.15K,R=8.314,F=96548时： 例1：求298K时,反应 Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+ 的平衡常数 Ko 返回 解：上述反应直接求算有一定困难，可将其改为电子转移反