无机化学课件7-氧化还原反应-电化学基础PPT课件下载推荐.ppt
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例:
中性分子中,各元素原子的氧化值的代数和为零,复杂离子的电荷等于各元素氧化值的代数和。
配平原则配平原则:
电荷守恒电荷守恒:
氧化剂得电子数等于还原剂失电子数。
质量守恒质量守恒:
反应前后各元素原子总数相等。
7.1.2氧化还原反应方程式的配平氧化还原反应方程式的配平配平步骤:
用离子式写出主要反应物和产物(气体、纯液体、固体和弱电解质则写分子式)。
分别写出氧化剂被还原和还原剂被氧化的半反应。
分别配平两个半反应方程式,等号两边的各种元素的原子总数各自相等且电荷数相等。
例1:
配平反应方程式确定两半反应方程式得、失电子数目的最小公倍数。
将两个半反应方程式中各项分别乘以相应的系数,使得、失电子数目相同。
然后,将两者合并,就得到了配平的氧化还原反应的离子方程式。
有时根据需要可将其改为分子方程式。
+)42-+-+=+10e10H5SOO5H5SO223+-+-+=+O8H2Mn10e16H2MnO224+-+-+=+O4HMn5e8HMnO224-+-+=+2e2HSOOHSO242232+5得O3HSOK6MnSO22424+=O3H5SO2Mn6H5SO2MnO2242234+=+-+-+-+MnSOSOMnO2242343HSOSO5K2KMnO4324+2例2:
配平5+得:
化简得:
28+3得例3:
配平方程式解:
O8H6KBrCrO2K242+=O8H6Br2CrO224+=-3+2得:
KBrCrOKKOH42+(l)Br(s)Cr(OH)23+BrCrO24+-(l)Br2(s)Cr(OH)3+2Br2e=+-(l)Br23eO4H3OHCrO8OH224+=+-(s)Cr(OH)33eO4HCrO5OH即:
224+=+-(s)Cr(OH)310OH+-(s)Cr(OH)32(l)Br23+10KOH+(s)Cr(OH)32(l)Br23+例4:
配平方程式酸性介质:
多n个O+2n个H+,另一边+n个H2O碱性介质:
多n个O+n个H2O,另一边+2n个OH-小结:
7.2电化学电池电化学电池7.2.1原电池的构造原电池的构造*7.2.2电解池与电解池与Faraday定律定律7.2.3原原电池电动势的测定电池电动势的测定7.2.4原原电池的最大功与电池的最大功与Gibbs函数函数7.2.1原电池的构造原电池的构造Cu-Zn原电池装置/CuCu,/ZnZn电对:
22+金属导体如Cu、Zn惰性导体如Pt、石墨棒电极(aq)Zn2eZn(s):
)(极2-+-氧化反应电子流出负Cu(s)2e(aq)Cu:
)(极2+-+还原反应电子流入正Cu(s)(aq)Zn(aq)CuZn(s)电池反应:
22+还原型e氧化型-+Z书写原电池符号的规则:
负极“-”在左边,正极“+”在右边,盐桥用“”表示。
原电池符号(电池图示):
纯液体、固体和气体写在惰性电极一边用“,”分开。
半电池中两相界面用“”分开,同相不同物种用“,”分开,溶液、气体要注明cB,pB。
将下列反应设计成原电池并以原电池符号表示。
解:
)(aq2Cl2e)g(Cl极正2-+)(aqFee)(aqFe极负32+-+-*7.2.2电解池与电解池与Faraday定律定律1.电解池利用电能发生氧化还原反应的装置被称为电解池。
2.Faraday定律1834年,M.Faraday提出电化学过程的定量学说:
在电化学电池中,两极所产生或消耗的物质B的质量与通过电池的电量成正比。
例如,铜电极,Z=2,析出铜的质量1mol电子所带电量:
F=1.602177310-19C6.0221371023mol-1=9.648531104Cmol-1F被称为Faraday常数。
m当给定的电量通过电池时,电极上所产生或消失B的质量正比于它的摩尔质量被相应转移的电子数除的商。
7.2.3原原电池电动势的测定电池电动势的测定EMF电动势,可以由数字电压表或电位差计来测定。
锌原电池标准电动势,例如,铜-。
V10.1=7.2.4原原电池的最大功与池的最大功与Gibbs函数函数EMF电动势(V)F法拉第常数96485(Cmol-1)Z电池反应中转移的电子的物质的量电功(J)=电量(C)电势差(V)电池反应:
标准状态:
MFmrZFEG-=D7.3电极极电势7.3.1标准氢电极和甘汞电极标准氢电极和甘汞电极7.3.2标准电极电势标准电极电势7.3.3Nernst方程式方程式*7.3.4E-pH图图7.3.1标准氢电极和甘汞电极标准氢电极和甘汞电极/HH电对:
2+电极反应:
H+H2(g)Pt1.标准氢电极(SHE)()V000.0/HH2=+E()gH2eaq)(H22+-+表示为:
2.甘汞电极(SCE)L2.8mol(Cl(s)ClHg(l)Hg,Pt122表示方法:
-)KCl(L2.8mol)Cl(1饱和溶液饱和甘汞电极:
-=c1-=Lmol0.1)Cl(标准甘汞电极:
cE(Hg2Cl2/Hg)=0.2415V-+)aq(Cl22Hg(l)2e(s)ClHg:
电极反应22:
V268.0/Hg)Cl(Hg22=E7.3.2标准电极电势标准电极电势1.标准电极电势和标准电动势电对电对的标准电极电势:
E)()()原电池的标准电动势:
-+-=EEEMF)(Cu)L(1.0molCu12+-+2.电极电势的测定)L(1.0molH)(H,Pt)(12-+pV340.0)/HH()/CuCu(22MF=-=+EEEV340.0)/CuCu(2=+则EH2CuHCu22+采用还原电势;
3.标准电极电势表E小的电对对应的还原型物质还原性强;
E大的电对对应的氧化型物质氧化性强。
E无加和性一些电对的E与介质的酸碱性有关酸性介质:
;
碱性介质:
V36.1(aq)Cle(g)Cl212=+-EV36.1(aq)2Cl2e)g(Cl2=+-Emr与电极电势的关系4.GDm
(1)r2)s(Cu2e)aq(Cu)(GD+-+-+m
(2)r2)g(H2e)aq(2H)(GD+-e-+Z还原型氧化型电极反应:
)()(mr电对电对ZFEG-=D-=D)()(mr电对电对电极反应:
ZFEGH2CuHCu22+)()(mr电对电对ZFEG-=D)H/(H/Cu)(Cu22MFEEE-=+/Cu)(Cu2E=+MFmr因为ZFEG-=D/Cu)(Cum
(1)r2mr所以GZFEGD=-=D+/Cu)(Cuaq),(Cu22mf即ZFEG=D+-=D)()(mr电对电对电极反应:
ZFEG1mol147.062kJ-=1mol147062J-=2V7621.0)/ZnZn(+-=例:
已知E。
2mfaq),(Zn+D求:
G2Zn(s)e2)aq(Zn-+解:
2mfmraq),(Zn+D-=DGG2mr/Zn)(Zn+-=DZFEG22mf/Zn)(Znaq),(Zn+-=D-ZFEG12mf0.7621V)(molC964852aq),(Zn-+-=DG7.3.3Nernst方程方程代入得:
F:
mol96485C1=-RT,Kmol8.314J将,时298.15K当11=-电池反应:
1.Nernst方程JRTlg2.303+=JRTZFEFElg2.303ZMFMF+-=-FJRTEElgZ2.303MFMF-=JZ.EElgV05920)K298()K298(MFMF-=()/MnMnO24+-E,298.15K=T时e-+Z还原型氧化型电极反应:
O4HMn5e8HMnO224+-+-+例:
)(lg3032-=ccZFRT.EE氧化型还原型氧化型)(还原型)(lg0.0592V)K298()K298(-=ccZEE4)Mn()H()MnO(lg5V0592.0)/MnMnO(2824+-+-+cccE)()(cc,氧化型还原型)(c,还原型)(c,氧化型2.影响电极电势的因素e还原型氧化型电极反应:
Z+-)()(lg3032氧化型还原型ccZFRT.EE-=)()(lg3032还原型氧化型ccZFRT.EE+=或E则:
氧化型或还原型的浓度或分压)/ClClO(3A-E?
)/ClClO(时L10.0mol)H(31=-+Ec,L1.0mol)Cl()ClO(13=-cc,求:
当介质的酸碱性V45.1)/ClClO(3A=-E已知例:
3)Cl()H()ClO(lg60.0592V)/ClClO(63A+=-+-cccE)l(O3H)aq(Cl6e)aq(6H)aq(ClO解:
23+-+-V51.10.10lg6V0592.06=+=1.45V0.400V=)100.1lg(4V0592.01.229V414+=-O)/H(O22ELmol100.1)H(即14pH114=-+,cV229.1O)/H(O298K22A=,已知例:
E?
O)/H(O14pH)O(222=时,若:
求Epp?
)/OH(O2B=-E/)H(/)O(lg4V0592.0O)/H(O4222A+=+ccppE)l(O2H4e)aq(4H)g(O解:
22+-+V400.0)O/HO(22=ELmol0.1)OH(即14,pH1=-当c0.400V)/OH(O2B=-E)aq(4OH4e)l(O2H)g(O22+-,Ag沉淀的生成对电极电势的影响()108.1)AgCl(?
Ag)/(AgCl?
Ag)/(AgLmol0.1)Cl(sAgClNaClAgAgV799.0Ag)/(Ag10sp1-+-+=KEEcE并求时,当会产生加入电池中组成的半和,若在已知例:
0.222V=108.1lgV0592.00.799V10+=-)Ag/Ag(+E)aq(Cl)aq(Ag(s)AgCl+-+解:
Ag(s)e)aq(Ag+-+(AgCl)Cl()Ag(sp=-+Kcc(AgCl)Ag(,Lmol0.1)Cl(sp1=+-时若Kcc)Ag(lgV0592.0)Ag/Ag(+=+cEAgCl)(lgV0592.0)Ag/Ag(sp+=+KEV222.0=+)/AgAg(=E)aq(ClAg(s)eAgCl(s)+-1=-+AgCl)()Ag(,Lmol0.1)Cl(sp时当Kcc)/AgAgCl(E+AgCl)(lgV0592.0)/AgAg(sp+=KEAgIAgBrAgCl减小spK(AgI/Ag)(AgBr/Ag)(AgCl/Ag)EEENaOH,达到平衡时保持的半电池中加入?
)FeFe(,Lmol0.1)OH(231=+-求此时Ec,108.2)(OH)Fe(393sp=-KV769.0)FeFe(23=+,已知例:
EFeFe1086.4)(OH)Fe(23172sp=+-组成和,在K?
)(OH)Fe/F
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