基礎(chǔ)化學(xué)第八章氧化還原反應(yīng)和電極電位課件

第八章氧化還原反應(yīng)和

電極電位Oxidation-ReductionReactionsandElectrodePotential1完整最新版課件第八章氧化還原反應(yīng)和

電極電位Oxidation-Redu內(nèi)容提要氧化還原反應(yīng)氧化值氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)方程式的配平原電池與電極電位原電池電極電位的產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)電極電位電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能電池電動(dòng)勢(shì)與化學(xué)反應(yīng)自由能變的關(guān)系用電池電動(dòng)勢(shì)判斷氧化還原反應(yīng)的自發(fā)性2完整最新版課件內(nèi)容提要氧化還原反應(yīng)2完整最新版課件內(nèi)容提要電極電位的Nernst方程式及影響電極電位的因素電極電位的Nernst方程式電極溶液中各物質(zhì)濃度對(duì)電極電位的影響電位法測(cè)定溶液的pH常用參比電極指示電極電位法測(cè)定溶液的pH值3完整最新版課件內(nèi)容提要電極電位的Nernst方程式及影響電極電位的因素3完教學(xué)基本要求掌握電池組成式的書寫，了解電極電位產(chǎn)生的原因，熟悉標(biāo)準(zhǔn)電極電位概念，掌握用標(biāo)準(zhǔn)電極電位判斷氧化還原反應(yīng)的方向。掌握離子—電子法配平氧化還原反應(yīng)式。掌握電極電位的Nernst方程、影響因素及有關(guān)計(jì)算。了解電位法測(cè)量溶液pH值的原理。熟悉氧化值和氧化還原反應(yīng)的意義，熟練計(jì)算元素氧化值。了解電動(dòng)勢(shì)與自由能的關(guān)系，掌握通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)計(jì)算氧化還原反應(yīng)平衡常數(shù)的方法。4完整最新版課件教學(xué)基本要求掌握電池組成式的書寫，了解電極電位產(chǎn)生的原因，熟第一節(jié)氧化還原反應(yīng)一、氧化值（氧化數(shù)oxidationnumber）1970年IUPAC給出的定義是：氧化值是某元素一個(gè)原子的表觀荷電數(shù)（apparentchargenumber），這種荷電數(shù)是假設(shè)把每一個(gè)化學(xué)鍵中的電子指定給電負(fù)性更大的原子而求得。例：NH3中，N的氧化值是-3，H的氧化值是+1。5完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)一、氧化值（氧化數(shù)oxidation第一節(jié)氧化還原反應(yīng)確定元素氧化值的規(guī)則：?jiǎn)钨|(zhì)中原子的氧化值為零。單原子離子中原子的氧化值等于離子的電荷。例如Na+離子中Na的氧化值為＋1。氧的氧化值在大多數(shù)化合物中為-2，但在過(guò)氧化物中為-1，如在H2O2、Na2O2中；在超氧化物中為-，如在KO2中。氫的氧化值在大多數(shù)化合物中為+1，但在金屬氫化物中為-1，如在NaH、CaH2中。6完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)確定元素氧化值的規(guī)則：6完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)確定元素氧化值的規(guī)則：鹵族元素。氟的氧化值在所有化合物中為-1。其它鹵原子的氧化值在二元化合物中為-1，但在鹵族的二元化合物中，列在周期表中靠前的鹵原子的氧化數(shù)為-1，如Cl在BrCl中；在含氧化合物中按氧化物決定，如ClO2中Cl的氧化值為+4。電中性的化合物中所有原子的氧化值的和為零。多原子離子中所有原子的氧化值的和等于離子的電荷數(shù)。7完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)確定元素氧化值的規(guī)則：7完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)氧化值可為整數(shù)，也可為分?jǐn)?shù)。例：Fe3O4

中，F(xiàn)e：+8/3；

S4O62-

中，S：+5/2。按確定元素氧化值6條規(guī)則的先后順序，就能正確確定化合物中各元素的氧化值。例：KMnO4，先確定K，+1；再確定O，-2；最后確定Mn，+7。8完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)氧化值可為整數(shù)，也可為分?jǐn)?shù)。8完整最新版第一節(jié)氧化還原反應(yīng)二、氧化還原反應(yīng)不同類型的氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移Zn+Cu2+=Cu+Zn2+電子偏移C+O2=CO2這兩類不同的氧化還原反應(yīng)可以用氧化值概念統(tǒng)一：元素的氧化值發(fā)生了變化。9完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)二、氧化還原反應(yīng)9完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)定義氧化還原反應(yīng)元素的氧化值發(fā)生了變化的化學(xué)反應(yīng)稱為氧化還原反應(yīng)。Zn+Cu2+=Cu+Zn2+氧化值升高稱為氧化反應(yīng)，例如Zn→Zn2+

；氧化值降低稱為還原反應(yīng)，例如Cu2+→Cu。電子供體失去電子，稱為還原劑，如Zn；電子受體得到電子，稱為氧化劑，如Cu2+。10完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)定義氧化還原反應(yīng)10完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)

氧化還原半反應(yīng)和氧化還原電對(duì)氧化還原反應(yīng)可以根據(jù)電子的轉(zhuǎn)移，由兩個(gè)氧化還原半反應(yīng)構(gòu)成：Zn+Cu2+=Cu+Zn2+一個(gè)半反應(yīng)是氧化反應(yīng)：Zn-2e-

→Zn2+

；一個(gè)半反應(yīng)為還原反應(yīng)：Cu2++2e-

→

Cu。氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)同時(shí)存在，在反應(yīng)過(guò)程中得失電子的數(shù)目相等。11完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)氧化還原半反應(yīng)和氧化還原電對(duì)11完整最第一節(jié)氧化還原反應(yīng)

氧化還原半反應(yīng)和氧化還原電對(duì)氧化還原半反應(yīng)用通式寫做氧化型+ne-

還原型或Ox+ne-

Red

式中n為半反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目。Ox

表示氧化值相對(duì)較高的氧化型物質(zhì)；Red表示氧化值相對(duì)較低的還原型物質(zhì)。氧化型物質(zhì)及對(duì)應(yīng)的還原型物質(zhì)稱為氧化還原電對(duì)，通常寫成：氧化型/還原型（Ox/Red），如Cu2+/Cu；Zn2+/Zn12完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)氧化還原半反應(yīng)和氧化還原電對(duì)12完整最第一節(jié)氧化還原反應(yīng)

氧化還原半反應(yīng)和氧化還原電對(duì)氧化還原半反應(yīng)用通式寫做Ox+ne-

Red

溶液中的介質(zhì)參與半反應(yīng)時(shí)，雖然它們?cè)诜磻?yīng)中未得失電子，也應(yīng)寫入半反應(yīng)中。如半反應(yīng)MnO4-+8H++5e-Mn2++4H2O氧化型包括MnO4-和H+，還原型為Mn2+(溶劑H2O不包括)。13完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)氧化還原半反應(yīng)和氧化還原電對(duì)13完整最第一節(jié)氧化還原反應(yīng)三、氧化還原反應(yīng)方程式的配平例：KMnO4+HCl→MnCl2+Cl2+H2O寫出離子方程式MnO4-+Cl-

→Mn2++Cl2

＋H2O根據(jù)氧化還原電對(duì)，拆成兩個(gè)半反應(yīng)還原反應(yīng)：MnO4-+H+

→Mn2++H2O氧化反應(yīng)：Cl-

→Cl2物料平衡，使半反應(yīng)式兩邊各原子的數(shù)目相等。如果O原子數(shù)目不等，可選擇適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)如H+和H2O，或OH-和H2O來(lái)配平。14完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)三、氧化還原反應(yīng)方程式的配平14完整最新第一節(jié)氧化還原反應(yīng)MnO4-+8H+

→Mn2++4H2O2Cl-

→Cl2電荷平衡MnO4-+8H++5e-Mn2++4H2O①2Cl--2e-Cl2

②配平氧化還原方程式（得失電子數(shù)相等）①×2：2MnO4-+16H++10e-2Mn2++8H2O②×5：10Cl--10e-5Cl2

2MnO4-+16H++10Cl-2Mn2++5Cl2+

8H2O15完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)MnO4-+8H+→Mn2++第二節(jié)原電池和電極電位一、原電池將氧化還原反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置稱為原電池(primarycell)，簡(jiǎn)稱電池。原電池可以將自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)所產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，同時(shí)做電功。理論上講，任何一個(gè)氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池。

16完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位一、原電池16完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位原電池的組成兩個(gè)半電池（或電極）。半電池包括電極材料（電極板）和電解質(zhì)溶液，電極板是電池反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的導(dǎo)體，氧化還原電對(duì)的電子得失反應(yīng)在溶液中進(jìn)行。鹽橋連接兩個(gè)半電池，溝通原電池的內(nèi)電路。半電池Zn2+/Zn半電池Cu2+/Cu電極板電極板鹽橋17完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位原電池的組成半電池Zn2+/Zn半第二節(jié)原電池和電極電位電池的反應(yīng)將ZnSO4

溶液和Zn片構(gòu)成Zn半電池，是原電池的負(fù)極(anode)；CuSO4溶液和Cu片構(gòu)成Cu半電池，是原電池的正極(cathode)。負(fù)極反應(yīng)Zn→Zn2++2e-

（氧化反應(yīng)）正極反應(yīng)Cu2++2e-

→Cu（還原反應(yīng)）由正極反應(yīng)和負(fù)極反應(yīng)所構(gòu)成的總反應(yīng)，稱為電池反應(yīng)(cellreaction)。Zn+Cu2+Cu+Zn2+18完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位電池的反應(yīng)18完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位原電池組成式“|”表示相界面，同一相的不同物質(zhì)用“,”隔開(kāi)?！皘|”表示鹽橋。溶質(zhì)標(biāo)濃度；氣體標(biāo)壓力。溶液靠鹽橋，電極板在兩邊。負(fù)極在左，正極在。(-)Zn|Zn2+(c1)||Cu2+(c2)|Cu(+)19完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位原電池組成式(-)Zn|Zn2第二節(jié)原電池和電極電位例寫出下列反應(yīng)的電極反應(yīng)和電池組成式MnO4-+Fe2++H+→Mn2++Fe3++H2O解配平半反應(yīng)（電極反應(yīng)）Fe2+Fe3++e-MnO4-+8H++5e-Mn2++4H2O電池組成式(-)Pt|Fe3+,Fe2+|

|MnO4-,Mn2+,H+|Pt(+)20完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位例寫出下列反應(yīng)的電極反應(yīng)和電池組第二節(jié)原電池和電極電位電極類型金屬-金屬離子電極如：Zn2+/Zn電極，電極組成式Zn|Zn2+(c)電極反應(yīng)Zn2++2e-Zn氣體電極如：氯氣電極，電極組成式Pt|Cl2(p)|Cl-(c)電極反應(yīng)Cl2+2e-2Cl-21完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位電極類型21完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位電極類型金屬-金屬難溶鹽-陰離子電極如：Ag-AgCl電極電極組成式Ag|AgCl(s)|Cl-(c)電極反應(yīng)AgCl+e-Ag+Cl-氧化還原電極如：Fe3+/Fe2+電極電極組成式Pt|Fe2+(c1),Fe3+(c2)電極反應(yīng)Fe3++e-Fe2+22完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位電極類型22完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位二、電極電位的產(chǎn)生金屬電極板浸入其鹽溶液中，存在相反的過(guò)程，速率相等時(shí)，建立動(dòng)態(tài)平衡：金屬極板表面上帶有過(guò)剩負(fù)電荷；溶液中等量正電荷的金屬離子受負(fù)電荷吸引，較多地集中在金屬極板附近，形成所謂雙電層結(jié)構(gòu)，其間電位差稱為電極電位。23完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位二、電極電位的產(chǎn)生23完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位三、標(biāo)準(zhǔn)電極電位電極電位符號(hào)ox/red，單位V。電極電位與電對(duì)本性、溫度、濃度有關(guān)。電極電位絕對(duì)值無(wú)法直接測(cè)定，使用的是相對(duì)值，以標(biāo)準(zhǔn)氫電極(SHE)為參照。IUPAC規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)氫電極SHE=0.00000V2H+(aq)+2e-H2(g)T=298.15K，p(H2)=100kPac(H2)=1mol·L-124完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位三、標(biāo)準(zhǔn)電極電位2H+(aq)+第二節(jié)原電池和電極電位三、標(biāo)準(zhǔn)電極電位電極電位的測(cè)定將待測(cè)電極和已知電極組成原電池原電池的電動(dòng)勢(shì)：E=待測(cè)-已知IUPAC建議電極電位應(yīng)是下述電池的平衡電動(dòng)勢(shì)：Pt|H2(100kPa)|H+(a=1)‖Mn+(a)|M25完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位三、標(biāo)準(zhǔn)電極電位Pt|H2(10第二節(jié)原電池和電極電位三、標(biāo)準(zhǔn)電極電位標(biāo)準(zhǔn)電極電位及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下測(cè)得的氧化還原電對(duì)的電極電位就是標(biāo)準(zhǔn)電極電位，符號(hào)oox/red。是熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下的電極電位；反應(yīng)用Ox+ne-Red表示，所以電極電位又稱為還原電位；電極電位是強(qiáng)度性質(zhì)，與物質(zhì)的量無(wú)關(guān)，如Zn2++2e-Zn(Zn2+/Zn)=-0.7618V1/2Zn2++e-

1/2Zn(Zn2+/Zn)=-0.7618V26完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位三、標(biāo)準(zhǔn)電極電位26完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位標(biāo)準(zhǔn)電極電位表(298.15K)半反應(yīng)o/VNa++e-Na-2.71Zn2++2e-Zn-0.7618Pb2++2e-Pb-0.12622H++2e-H20.00000Cu2++2e-Cu0.3419O2+2H++2e-H2O20.695Cl2+2e-2Cl-1.35827MnO4-+8H++5e-Mn2++4H2O1.507氧化劑的氧化能力增強(qiáng)還原劑的還原能力增強(qiáng)27完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位標(biāo)準(zhǔn)電極電位表(298.15K)半第二節(jié)原電池和電極電位標(biāo)準(zhǔn)電極電位及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)電極電位的應(yīng)用判斷氧化還原能力的相對(duì)強(qiáng)弱電極電位愈高，電對(duì)中氧化型物質(zhì)得電子能力愈強(qiáng)，是較強(qiáng)氧化劑；電極電位值愈低，電對(duì)中還原劑型物質(zhì)失電子能力愈強(qiáng)，是較強(qiáng)還原劑。表中，最強(qiáng)的氧化劑是MnO4-，最強(qiáng)的還原劑是Na。較強(qiáng)氧化劑對(duì)應(yīng)的還原劑型物質(zhì)的還原能力較弱，較強(qiáng)還原劑對(duì)應(yīng)的氧化劑型物質(zhì)的氧化能力較弱。28完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位標(biāo)準(zhǔn)電極電位及應(yīng)用28完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位標(biāo)準(zhǔn)電極電位及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)電極電位的應(yīng)用較強(qiáng)氧化劑和較強(qiáng)還原劑作用，生成較弱的還原劑和較弱的氧化劑，這是一個(gè)自發(fā)過(guò)程。如Zn+Cu2+Cu+Zn2+

(Cu2+/Cu)=0.3419V(Zn2+/Zn)=-0.7618V較強(qiáng)氧化劑Cu2+與較強(qiáng)還原劑Zn發(fā)生反應(yīng)，生成較弱還原劑Cu與較弱氧化劑Zn2+。這個(gè)反應(yīng)的逆過(guò)程是非自發(fā)的。29完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位標(biāo)準(zhǔn)電極電位及應(yīng)用29完整最新版課件第三節(jié)電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能一、電池電動(dòng)勢(shì)與化學(xué)反應(yīng)Gibbs自由能變的關(guān)系在等溫等壓下，系統(tǒng)Gibbs降低值等于可逆過(guò)程中對(duì)外所作的最大非體積功。原電池是可逆電池，系統(tǒng)所作的非體積功全部為電功：

Gm=W電功,最大=-qE=-nFEn是轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，單位mol；電動(dòng)勢(shì)E單位V。法拉第常數(shù)F=96485C·mol-1。W單位J。當(dāng)電池中各物質(zhì)均處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)Gom=-nFEo30完整最新版課件第三節(jié)電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能一、電池電動(dòng)勢(shì)與化學(xué)反應(yīng)第三節(jié)電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能二、用電池電動(dòng)勢(shì)判斷氧化還原反應(yīng)的自發(fā)性對(duì)于一個(gè)氧化還原反應(yīng)：Ox1+Red2Red1+Ox2電池組成：Pt|Ox2(aq),Red2(aq)||Ox1(aq),Red1(aq)|Pt原電池電動(dòng)勢(shì)：E=(Ox1/Red1)-(Ox2/Red2)

Gm=-nFE31完整最新版課件第三節(jié)電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能二、用電池電動(dòng)勢(shì)判斷氧化第三節(jié)電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能二、用電池電動(dòng)勢(shì)判斷氧化還原反應(yīng)的自發(fā)性于是有：(Ox1/Red1)>(Ox2/Red2)，E>0，Gm<0,反應(yīng)正向自發(fā)；(Ox1/Red1)<(Ox2/Red2)，E<0，Gm>0,反應(yīng)逆向自發(fā)；(Ox1/Red1)=(Ox2/Red2)，E=0，Gm=0,反應(yīng)達(dá)到平衡。32完整最新版課件第三節(jié)電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能二、用電池電動(dòng)勢(shì)判斷氧化第三節(jié)電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能二、用電池電動(dòng)勢(shì)判斷氧化還原反應(yīng)的自發(fā)性標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下：o

(Ox1/Red1)>o(Ox2/Red2)，Eo>0，Gom<0,反應(yīng)正向自發(fā)；o(Ox1/Red1)<o(Ox2/Red2)，Eo<0，Gom>0,反應(yīng)逆向自發(fā)；o

(Ox1/Red1)=o(Ox2/Red2)，Eo=0，Gom=0,反應(yīng)達(dá)到平衡。33完整最新版課件第三節(jié)電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能二、用電池電動(dòng)勢(shì)判斷氧化第三節(jié)電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能例

計(jì)算Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O的Gom，并判斷反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下是否自發(fā)進(jìn)行。解正極Cr2O72-+14H++6e-2Cr3++7H2O查表得o(Cr2O72-/Cr3+)=1.232V負(fù)極Fe3++e-Fe2+，查表得o

(Fe3+/Fe2+)=0.771V

Eo=o(Cr2O72-/Cr3+)-o

(Fe3+/Fe2+)=1.232V-0.771V=0.461V配平氧化還原方程式中電子轉(zhuǎn)移數(shù)n=6Gom=-nFEo=-266.9kJ·mol-1<0故反應(yīng)正向自發(fā)進(jìn)行。34完整最新版課件第三節(jié)電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能例計(jì)算34完整最新版第三節(jié)電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能三、電池標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)和平衡常數(shù)根據(jù)

Gom=-nFEo又Gom=-RTlnKo即得RTlnKo

=

nFEo將T=298.15K，R=8.314J·K-1·mol-1,F=96485C·mol-1代入，得室溫下，

35完整最新版課件第三節(jié)電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能三、電池標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)和平衡第三節(jié)電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能氧化還原反應(yīng)的平衡常數(shù)有以下規(guī)律：平衡常數(shù)與電池的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)有關(guān)，而與物質(zhì)濃度無(wú)關(guān)；氧化還原反應(yīng)的平衡常數(shù)與電子轉(zhuǎn)移數(shù)，即與反應(yīng)方程式的寫法有關(guān)；氧化還原反應(yīng)的平衡常數(shù)與溫度有關(guān)；一般認(rèn)為，當(dāng)n=2，Eo>0.2V時(shí)，或n=1，Eo>0.4V時(shí)，Ko>106，此平衡常數(shù)已相當(dāng)大，反應(yīng)進(jìn)行得比較完全。36完整最新版課件第三節(jié)電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能氧化還原反應(yīng)的平衡常數(shù)有第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素一、電極電位的Nernst方程式由熱力學(xué)等溫方程Gm=Gom+RTlnQ又Gm=-nFE，

Gom=-nFEo有-nFE=-nFEo

+RTlnQ兩邊同除以-nF，得這就是電池電動(dòng)勢(shì)的Nernst方程。37完整最新版課件第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素一、第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素對(duì)于一個(gè)氧化還原反應(yīng)：aOx1+bRed2

dRed1+eOx2代入電池電動(dòng)勢(shì)的Nernst方程38完整最新版課件第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素對(duì)于第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素注意到：反應(yīng)商Q寫做電池電動(dòng)勢(shì)的Nernst方程變?yōu)?9完整最新版課件第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素注意第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素整理得到：一般地：p

Ox+ne-

qRed這就是電極電位的Nernst方程40完整最新版課件第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素整理第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素從電極電位的Nernst方程可以看出：電極電位不僅取決于電極本性，還取決于溫度和氧化劑、還原劑及相關(guān)介質(zhì)的濃度或分壓。在溫度一定的條件下，氧化型濃度愈大，則值愈大；還原型濃度愈大，則值愈小。決定電極電位高低的主要因素是標(biāo)準(zhǔn)電極電位，只有當(dāng)氧化型或還原型物質(zhì)濃度很大或很小時(shí)，或電極反應(yīng)式中的系數(shù)很大時(shí)才對(duì)電極電位產(chǎn)生顯著的影響。41完整最新版課件第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素從電第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素當(dāng)T=298.15K，將相關(guān)常數(shù)代入電極電位的Nernst方程：根據(jù)已配平的半反應(yīng)可以方便地寫出電極電位的Nernst方程式，例如：Cr2O72-+14H++6e-2Cr3++7H2O

42完整最新版課件第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素當(dāng)T第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素二、溶液中各物質(zhì)濃度對(duì)電極電位的影響酸度對(duì)電極電位的影響若介質(zhì)中的H+和OH-參加了電極反應(yīng)，溶液pH的變化可影響電極電位。例

電極反應(yīng)：Cr2O72-+14H++6e-2Cr3++7H2Oo=1.232V，若Cr2O72-和Cr3+濃度均為1mol·L-1，求298.15K，pH=6時(shí)的電極電位。43完整最新版課件第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素二、第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素解Cr2O72-+14H++6e-2Cr3++7H2O,c(Cr2O72-)=c(Cr3+)=1mol·L-1，pH=6，c(H+)=1×10-6mol·L-1，n=6所以44完整最新版課件第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素解第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素二、溶液中各物質(zhì)濃度對(duì)電極電位的影響沉淀的生成對(duì)電極電位的影響在氧化還原電對(duì)中沉淀生成將顯著地改變氧化型或還原型物質(zhì)濃度，使電極電位發(fā)生變化。例

已知Ag++e-Ag，o=0.7996V若在電極溶液中加入NaCl生成AgCl沉淀，并保持Cl-濃度為1mol·L-1，求298.15K時(shí)的電極電位（已知AgCl的Ksp=1.7710-10）。45完整最新版課件第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素二、第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素解

Ag++e-Agn=1Ag++Cl-

AgCl[Ag+]=Ksp/[Cl-]=1.7710-10=0.7996V-0.577V=0.223V46完整最新版課件第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素解第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素二、溶液中各物質(zhì)濃度對(duì)電極電位的影響生成弱酸(或弱堿)對(duì)電極電位的影響弱酸（或弱堿）生成將使氧化型或還原型物質(zhì)的離子濃度降低，電極電位發(fā)生變化。例

已知o(Pb2+/Pb)=-0.1262V，原電池(-)Pb│Pb2+(1mol·L-1)‖H+(1mol·L-1)│H2(100kPa),Pt(+)問(wèn)：(1)在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，2H++PbH2+Pb2+反應(yīng)能發(fā)生嗎？(2)若在H+溶液中加入NaAc，且使平衡后HAc及Ac-濃度均為1mol·L-1，H2的分壓為100kPa，反應(yīng)方向?qū)l(fā)生變化嗎？47完整最新版課件第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素二、第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素解(1)正極：2H++2e-H2，o(H+/H2)=0.0000V

負(fù)極：Pb2++2e-Pb，o(Pb2+/Pb)=-0.1262V=0.00000V-(-0.1262V)=0.1262V>0由于電池電動(dòng)勢(shì)大于零，該反應(yīng)能正向自發(fā)進(jìn)行。(2)加入NaAc后，氫電極溶液中存在下列平衡：HAcH++Ac-[H+]=[HAc]KHAc/[Ac-]達(dá)平衡后，溶液中HAc及Ac-濃度均為1mol·L-1,48完整最新版課件第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素解第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素

KHAc=1.76×10-5，[H+]=1.76×10-5mol·L-1

=-0.281V-(-0.1262V)=-0.155V<0

反應(yīng)逆向自發(fā)，電池的正負(fù)極也要改變。49完整最新版課件第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素K第五節(jié)電位法測(cè)定溶液的pH一、常用參比電極飽和甘汞電極(SCE)電極組成式Pt|Hg2Cl2(s)|Hg(l)|Cl-(c)電極反應(yīng)Hg2Cl2(s)+2e-2Hg(l)+2Cl-

298.15K時(shí)，SCE=0.2412V。50完整最新版課件第五節(jié)電位法測(cè)定溶液的pH一、常用參比電極50完整最新版課第五節(jié)電位法測(cè)定溶液的pH一、常用參比電極AgCl/Ag電極電極組成式Ag|AgCl(s)|Cl-(c)電極反應(yīng)AgCl+e-Ag+Cl-298.15K時(shí)，(AgCl/Ag)=

o(AgCl/Ag)

-0.05916V×lg[Cl-]此電極對(duì)溫度變化不敏感，甚至可在>80℃使用。51完整最新版課件第五節(jié)電位法測(cè)定溶液的pH一、常用參比電極51完整最新版課第五節(jié)電位法測(cè)定溶液的pH二、指示電極玻璃電極電極電位對(duì)H+離子濃度(活度)的變化符合Nernst方程的電極，稱為pH指示電極。使用最廣泛的pH指示電極為玻璃電極(glasselectrode)。玻璃電極的玻璃管的下端接有半球型玻璃薄膜(約為0.1mm)，膜內(nèi)裝有鹽酸溶液，并用氯化銀-銀電極作內(nèi)參比電極。52完整最新版課件第五節(jié)電位法測(cè)定溶液的pH二、指示電極52完整最新版課件第五節(jié)電位法測(cè)定溶液的pH當(dāng)玻璃膜內(nèi)外兩側(cè)的氫離子濃度不等時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)電位差，這種電位差稱為膜電位。膜電位的數(shù)值就取決于膜外待測(cè)溶液的氫離子濃度，即pH值，這就是玻璃電極可用作pH指示電極的基本原理。玻璃電極的電極電位與待測(cè)溶液的氫離子濃度也符合Nernst方程：53完整最新版課件第五節(jié)電位法測(cè)定溶液的pH當(dāng)玻璃膜內(nèi)外兩側(cè)的氫離子濃度不等第五節(jié)電位法測(cè)定溶液的pH復(fù)合電極將指示電極和參比電極組裝在一起就構(gòu)成復(fù)合電極(combinationelectrode)。測(cè)定pH使用的復(fù)合電極通常由玻璃電極、AgCl/Ag電極或玻璃電極-甘汞電極組合而成。參比電極的補(bǔ)充液由外套上端小孔加入。復(fù)合電極的優(yōu)點(diǎn)在于使用方便，并且測(cè)定值較穩(wěn)定。54完整最新版課件第五節(jié)電位法測(cè)定溶液的pH復(fù)合電極54完整最新版課件第五節(jié)電位法測(cè)定溶液的pH三、電位法測(cè)定溶液的pH值測(cè)定溶液的pH，常用玻璃電極作pH指示電極，飽和甘汞電極作參比電極，組成原電池。(-)玻璃電極|待測(cè)pH溶液|SCE(+)電池電動(dòng)勢(shì)為：55完整最新版課件第五節(jié)電位法測(cè)定溶液的pH三、電位法測(cè)定溶液的pH值55完第五節(jié)電位法測(cè)定溶液的pH三、電位法測(cè)定溶液的pH值在一定溫度下，SCE為常數(shù)，K玻未知，需先將玻璃電極和飽和甘汞電極插入pHs的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液中進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定的電池電動(dòng)勢(shì)為Es

聯(lián)立測(cè)定待測(cè)溶液的pH的電池電動(dòng)勢(shì)E：56完整最新版課件第五節(jié)電位法測(cè)定溶液的pH三、電位法測(cè)定溶液的pH值56完第五節(jié)電位法測(cè)定溶液的pH三、電位法測(cè)定溶液的pH值兩式相減，整理得：式中，pHs為已知標(biāo)準(zhǔn)值，E和Es分別為由待測(cè)溶液、標(biāo)準(zhǔn)pHs溶液，與電極組成的電池電動(dòng)勢(shì)，T為測(cè)定時(shí)的溫度，即可求出待測(cè)溶液的pH值。IUPAC確定此式為pH操作定義(operationaldefinitionofpH)。57完整最新版課件第五節(jié)電位法測(cè)定溶液的pH三、電位法測(cè)定溶液的pH值57完此課件下載可自行編輯修改，供參考！感謝您的支持，我們努力做得更好！58完整最新版課件此課件下載可自行編輯修改，供參考！58完整最新版課件此課件下載可自行編輯修改，此課件供參考！部分內(nèi)容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)與我聯(lián)系刪除！感謝你的觀看！此課件下載可自行編輯修改，此課件供參考！此課件下載可自行編輯修改，此課件供參考！部分內(nèi)容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)與我聯(lián)系刪除！感謝你的觀看！此課件下載可自行編輯修改，此課件供參考！此課件下載可自行編輯修改，此課件供參考！部分內(nèi)容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)與我聯(lián)系刪除！感謝你的觀看！此課件下載可自行編輯修改，此課件供參考！第八章氧化還原反應(yīng)和

電極電位Oxidation-ReductionReactionsandElectrodePotential62完整最新版課件第八章氧化還原反應(yīng)和

電極電位Oxidation-Redu內(nèi)容提要氧化還原反應(yīng)氧化值氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)方程式的配平原電池與電極電位原電池電極電位的產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)電極電位電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能電池電動(dòng)勢(shì)與化學(xué)反應(yīng)自由能變的關(guān)系用電池電動(dòng)勢(shì)判斷氧化還原反應(yīng)的自發(fā)性63完整最新版課件內(nèi)容提要氧化還原反應(yīng)2完整最新版課件內(nèi)容提要電極電位的Nernst方程式及影響電極電位的因素電極電位的Nernst方程式電極溶液中各物質(zhì)濃度對(duì)電極電位的影響電位法測(cè)定溶液的pH常用參比電極指示電極電位法測(cè)定溶液的pH值64完整最新版課件內(nèi)容提要電極電位的Nernst方程式及影響電極電位的因素3完教學(xué)基本要求掌握電池組成式的書寫，了解電極電位產(chǎn)生的原因，熟悉標(biāo)準(zhǔn)電極電位概念，掌握用標(biāo)準(zhǔn)電極電位判斷氧化還原反應(yīng)的方向。掌握離子—電子法配平氧化還原反應(yīng)式。掌握電極電位的Nernst方程、影響因素及有關(guān)計(jì)算。了解電位法測(cè)量溶液pH值的原理。熟悉氧化值和氧化還原反應(yīng)的意義，熟練計(jì)算元素氧化值。了解電動(dòng)勢(shì)與自由能的關(guān)系，掌握通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)計(jì)算氧化還原反應(yīng)平衡常數(shù)的方法。65完整最新版課件教學(xué)基本要求掌握電池組成式的書寫，了解電極電位產(chǎn)生的原因，熟第一節(jié)氧化還原反應(yīng)一、氧化值（氧化數(shù)oxidationnumber）1970年IUPAC給出的定義是：氧化值是某元素一個(gè)原子的表觀荷電數(shù)（apparentchargenumber），這種荷電數(shù)是假設(shè)把每一個(gè)化學(xué)鍵中的電子指定給電負(fù)性更大的原子而求得。例：NH3中，N的氧化值是-3，H的氧化值是+1。66完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)一、氧化值（氧化數(shù)oxidation第一節(jié)氧化還原反應(yīng)確定元素氧化值的規(guī)則：?jiǎn)钨|(zhì)中原子的氧化值為零。單原子離子中原子的氧化值等于離子的電荷。例如Na+離子中Na的氧化值為＋1。氧的氧化值在大多數(shù)化合物中為-2，但在過(guò)氧化物中為-1，如在H2O2、Na2O2中；在超氧化物中為-，如在KO2中。氫的氧化值在大多數(shù)化合物中為+1，但在金屬氫化物中為-1，如在NaH、CaH2中。67完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)確定元素氧化值的規(guī)則：6完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)確定元素氧化值的規(guī)則：鹵族元素。氟的氧化值在所有化合物中為-1。其它鹵原子的氧化值在二元化合物中為-1，但在鹵族的二元化合物中，列在周期表中靠前的鹵原子的氧化數(shù)為-1，如Cl在BrCl中；在含氧化合物中按氧化物決定，如ClO2中Cl的氧化值為+4。電中性的化合物中所有原子的氧化值的和為零。多原子離子中所有原子的氧化值的和等于離子的電荷數(shù)。68完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)確定元素氧化值的規(guī)則：7完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)氧化值可為整數(shù)，也可為分?jǐn)?shù)。例：Fe3O4

中，F(xiàn)e：+8/3；

S4O62-

中，S：+5/2。按確定元素氧化值6條規(guī)則的先后順序，就能正確確定化合物中各元素的氧化值。例：KMnO4，先確定K，+1；再確定O，-2；最后確定Mn，+7。69完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)氧化值可為整數(shù)，也可為分?jǐn)?shù)。8完整最新版第一節(jié)氧化還原反應(yīng)二、氧化還原反應(yīng)不同類型的氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移Zn+Cu2+=Cu+Zn2+電子偏移C+O2=CO2這兩類不同的氧化還原反應(yīng)可以用氧化值概念統(tǒng)一：元素的氧化值發(fā)生了變化。70完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)二、氧化還原反應(yīng)9完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)定義氧化還原反應(yīng)元素的氧化值發(fā)生了變化的化學(xué)反應(yīng)稱為氧化還原反應(yīng)。Zn+Cu2+=Cu+Zn2+氧化值升高稱為氧化反應(yīng)，例如Zn→Zn2+

；氧化值降低稱為還原反應(yīng)，例如Cu2+→Cu。電子供體失去電子，稱為還原劑，如Zn；電子受體得到電子，稱為氧化劑，如Cu2+。71完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)定義氧化還原反應(yīng)10完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)

氧化還原半反應(yīng)和氧化還原電對(duì)氧化還原反應(yīng)可以根據(jù)電子的轉(zhuǎn)移，由兩個(gè)氧化還原半反應(yīng)構(gòu)成：Zn+Cu2+=Cu+Zn2+一個(gè)半反應(yīng)是氧化反應(yīng)：Zn-2e-

→Zn2+

；一個(gè)半反應(yīng)為還原反應(yīng)：Cu2++2e-

→

Cu。氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)同時(shí)存在，在反應(yīng)過(guò)程中得失電子的數(shù)目相等。72完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)氧化還原半反應(yīng)和氧化還原電對(duì)11完整最第一節(jié)氧化還原反應(yīng)

氧化還原半反應(yīng)和氧化還原電對(duì)氧化還原半反應(yīng)用通式寫做氧化型+ne-

還原型或Ox+ne-

Red

式中n為半反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目。Ox

表示氧化值相對(duì)較高的氧化型物質(zhì)；Red表示氧化值相對(duì)較低的還原型物質(zhì)。氧化型物質(zhì)及對(duì)應(yīng)的還原型物質(zhì)稱為氧化還原電對(duì)，通常寫成：氧化型/還原型（Ox/Red），如Cu2+/Cu；Zn2+/Zn73完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)氧化還原半反應(yīng)和氧化還原電對(duì)12完整最第一節(jié)氧化還原反應(yīng)

氧化還原半反應(yīng)和氧化還原電對(duì)氧化還原半反應(yīng)用通式寫做Ox+ne-

Red

溶液中的介質(zhì)參與半反應(yīng)時(shí)，雖然它們?cè)诜磻?yīng)中未得失電子，也應(yīng)寫入半反應(yīng)中。如半反應(yīng)MnO4-+8H++5e-Mn2++4H2O氧化型包括MnO4-和H+，還原型為Mn2+(溶劑H2O不包括)。74完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)氧化還原半反應(yīng)和氧化還原電對(duì)13完整最第一節(jié)氧化還原反應(yīng)三、氧化還原反應(yīng)方程式的配平例：KMnO4+HCl→MnCl2+Cl2+H2O寫出離子方程式MnO4-+Cl-

→Mn2++Cl2

＋H2O根據(jù)氧化還原電對(duì)，拆成兩個(gè)半反應(yīng)還原反應(yīng)：MnO4-+H+

→Mn2++H2O氧化反應(yīng)：Cl-

→Cl2物料平衡，使半反應(yīng)式兩邊各原子的數(shù)目相等。如果O原子數(shù)目不等，可選擇適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)如H+和H2O，或OH-和H2O來(lái)配平。75完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)三、氧化還原反應(yīng)方程式的配平14完整最新第一節(jié)氧化還原反應(yīng)MnO4-+8H+

→Mn2++4H2O2Cl-

→Cl2電荷平衡MnO4-+8H++5e-Mn2++4H2O①2Cl--2e-Cl2

②配平氧化還原方程式（得失電子數(shù)相等）①×2：2MnO4-+16H++10e-2Mn2++8H2O②×5：10Cl--10e-5Cl2

2MnO4-+16H++10Cl-2Mn2++5Cl2+

8H2O76完整最新版課件第一節(jié)氧化還原反應(yīng)MnO4-+8H+→Mn2++第二節(jié)原電池和電極電位一、原電池將氧化還原反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置稱為原電池(primarycell)，簡(jiǎn)稱電池。原電池可以將自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)所產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽瑫r(shí)做電功。理論上講，任何一個(gè)氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池。

77完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位一、原電池16完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位原電池的組成兩個(gè)半電池（或電極）。半電池包括電極材料（電極板）和電解質(zhì)溶液，電極板是電池反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的導(dǎo)體，氧化還原電對(duì)的電子得失反應(yīng)在溶液中進(jìn)行。鹽橋連接兩個(gè)半電池，溝通原電池的內(nèi)電路。半電池Zn2+/Zn半電池Cu2+/Cu電極板電極板鹽橋78完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位原電池的組成半電池Zn2+/Zn半第二節(jié)原電池和電極電位電池的反應(yīng)將ZnSO4

溶液和Zn片構(gòu)成Zn半電池，是原電池的負(fù)極(anode)；CuSO4溶液和Cu片構(gòu)成Cu半電池，是原電池的正極(cathode)。負(fù)極反應(yīng)Zn→Zn2++2e-

（氧化反應(yīng)）正極反應(yīng)Cu2++2e-

→Cu（還原反應(yīng)）由正極反應(yīng)和負(fù)極反應(yīng)所構(gòu)成的總反應(yīng)，稱為電池反應(yīng)(cellreaction)。Zn+Cu2+Cu+Zn2+79完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位電池的反應(yīng)18完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位原電池組成式“|”表示相界面，同一相的不同物質(zhì)用“,”隔開(kāi)。“||”表示鹽橋。溶質(zhì)標(biāo)濃度；氣體標(biāo)壓力。溶液靠鹽橋，電極板在兩邊。負(fù)極在左，正極在。(-)Zn|Zn2+(c1)||Cu2+(c2)|Cu(+)80完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位原電池組成式(-)Zn|Zn2第二節(jié)原電池和電極電位例寫出下列反應(yīng)的電極反應(yīng)和電池組成式MnO4-+Fe2++H+→Mn2++Fe3++H2O解配平半反應(yīng)（電極反應(yīng)）Fe2+Fe3++e-MnO4-+8H++5e-Mn2++4H2O電池組成式(-)Pt|Fe3+,Fe2+|

|MnO4-,Mn2+,H+|Pt(+)81完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位例寫出下列反應(yīng)的電極反應(yīng)和電池組第二節(jié)原電池和電極電位電極類型金屬-金屬離子電極如：Zn2+/Zn電極，電極組成式Zn|Zn2+(c)電極反應(yīng)Zn2++2e-Zn氣體電極如：氯氣電極，電極組成式Pt|Cl2(p)|Cl-(c)電極反應(yīng)Cl2+2e-2Cl-82完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位電極類型21完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位電極類型金屬-金屬難溶鹽-陰離子電極如：Ag-AgCl電極電極組成式Ag|AgCl(s)|Cl-(c)電極反應(yīng)AgCl+e-Ag+Cl-氧化還原電極如：Fe3+/Fe2+電極電極組成式Pt|Fe2+(c1),Fe3+(c2)電極反應(yīng)Fe3++e-Fe2+83完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位電極類型22完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位二、電極電位的產(chǎn)生金屬電極板浸入其鹽溶液中，存在相反的過(guò)程，速率相等時(shí)，建立動(dòng)態(tài)平衡：金屬極板表面上帶有過(guò)剩負(fù)電荷；溶液中等量正電荷的金屬離子受負(fù)電荷吸引，較多地集中在金屬極板附近，形成所謂雙電層結(jié)構(gòu)，其間電位差稱為電極電位。84完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位二、電極電位的產(chǎn)生23完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位三、標(biāo)準(zhǔn)電極電位電極電位符號(hào)ox/red，單位V。電極電位與電對(duì)本性、溫度、濃度有關(guān)。電極電位絕對(duì)值無(wú)法直接測(cè)定，使用的是相對(duì)值，以標(biāo)準(zhǔn)氫電極(SHE)為參照。IUPAC規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)氫電極SHE=0.00000V2H+(aq)+2e-H2(g)T=298.15K，p(H2)=100kPac(H2)=1mol·L-185完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位三、標(biāo)準(zhǔn)電極電位2H+(aq)+第二節(jié)原電池和電極電位三、標(biāo)準(zhǔn)電極電位電極電位的測(cè)定將待測(cè)電極和已知電極組成原電池原電池的電動(dòng)勢(shì)：E=待測(cè)-已知IUPAC建議電極電位應(yīng)是下述電池的平衡電動(dòng)勢(shì)：Pt|H2(100kPa)|H+(a=1)‖Mn+(a)|M86完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位三、標(biāo)準(zhǔn)電極電位Pt|H2(10第二節(jié)原電池和電極電位三、標(biāo)準(zhǔn)電極電位標(biāo)準(zhǔn)電極電位及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下測(cè)得的氧化還原電對(duì)的電極電位就是標(biāo)準(zhǔn)電極電位，符號(hào)oox/red。是熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下的電極電位；反應(yīng)用Ox+ne-Red表示，所以電極電位又稱為還原電位；電極電位是強(qiáng)度性質(zhì)，與物質(zhì)的量無(wú)關(guān)，如Zn2++2e-Zn(Zn2+/Zn)=-0.7618V1/2Zn2++e-

1/2Zn(Zn2+/Zn)=-0.7618V87完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位三、標(biāo)準(zhǔn)電極電位26完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位標(biāo)準(zhǔn)電極電位表(298.15K)半反應(yīng)o/VNa++e-Na-2.71Zn2++2e-Zn-0.7618Pb2++2e-Pb-0.12622H++2e-H20.00000Cu2++2e-Cu0.3419O2+2H++2e-H2O20.695Cl2+2e-2Cl-1.35827MnO4-+8H++5e-Mn2++4H2O1.507氧化劑的氧化能力增強(qiáng)還原劑的還原能力增強(qiáng)88完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位標(biāo)準(zhǔn)電極電位表(298.15K)半第二節(jié)原電池和電極電位標(biāo)準(zhǔn)電極電位及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)電極電位的應(yīng)用判斷氧化還原能力的相對(duì)強(qiáng)弱電極電位愈高，電對(duì)中氧化型物質(zhì)得電子能力愈強(qiáng)，是較強(qiáng)氧化劑；電極電位值愈低，電對(duì)中還原劑型物質(zhì)失電子能力愈強(qiáng)，是較強(qiáng)還原劑。表中，最強(qiáng)的氧化劑是MnO4-，最強(qiáng)的還原劑是Na。較強(qiáng)氧化劑對(duì)應(yīng)的還原劑型物質(zhì)的還原能力較弱，較強(qiáng)還原劑對(duì)應(yīng)的氧化劑型物質(zhì)的氧化能力較弱。89完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位標(biāo)準(zhǔn)電極電位及應(yīng)用28完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位標(biāo)準(zhǔn)電極電位及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)電極電位的應(yīng)用較強(qiáng)氧化劑和較強(qiáng)還原劑作用，生成較弱的還原劑和較弱的氧化劑，這是一個(gè)自發(fā)過(guò)程。如Zn+Cu2+Cu+Zn2+

(Cu2+/Cu)=0.3419V(Zn2+/Zn)=-0.7618V較強(qiáng)氧化劑Cu2+與較強(qiáng)還原劑Zn發(fā)生反應(yīng)，生成較弱還原劑Cu與較弱氧化劑Zn2+。這個(gè)反應(yīng)的逆過(guò)程是非自發(fā)的。90完整最新版課件第二節(jié)原電池和電極電位標(biāo)準(zhǔn)電極電位及應(yīng)用29完整最新版課件第三節(jié)電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能一、電池電動(dòng)勢(shì)與化學(xué)反應(yīng)Gibbs自由能變的關(guān)系在等溫等壓下，系統(tǒng)Gibbs降低值等于可逆過(guò)程中對(duì)外所作的最大非體積功。原電池是可逆電池，系統(tǒng)所作的非體積功全部為電功：

Gm=W電功,最大=-qE=-nFEn是轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，單位mol；電動(dòng)勢(shì)E單位V。法拉第常數(shù)F=96485C·mol-1。W單位J。當(dāng)電池中各物質(zhì)均處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)Gom=-nFEo91完整最新版課件第三節(jié)電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能一、電池電動(dòng)勢(shì)與化學(xué)反應(yīng)第三節(jié)電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能二、用電池電動(dòng)勢(shì)判斷氧化還原反應(yīng)的自發(fā)性對(duì)于一個(gè)氧化還原反應(yīng)：Ox1+Red2Red1+Ox2電池組成：Pt|Ox2(aq),Red2(aq)||Ox1(aq),Red1(aq)|Pt原電池電動(dòng)勢(shì)：E=(Ox1/Red1)-(Ox2/Red2)

Gm=-nFE92完整最新版課件第三節(jié)電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能二、用電池電動(dòng)勢(shì)判斷氧化第三節(jié)電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能二、用電池電動(dòng)勢(shì)判斷氧化還原反應(yīng)的自發(fā)性于是有：(Ox1/Red1)>(Ox2/Red2)，E>0，Gm<0,反應(yīng)正向自發(fā)；(Ox1/Red1)<(Ox2/Red2)，E<0，Gm>0,反應(yīng)逆向自發(fā)；(Ox1/Red1)=(Ox2/Red2)，E=0，Gm=0,反應(yīng)達(dá)到平衡。93完整最新版課件第三節(jié)電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能二、用電池電動(dòng)勢(shì)判斷氧化第三節(jié)電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能二、用電池電動(dòng)勢(shì)判斷氧化還原反應(yīng)的自發(fā)性標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下：o

(Ox1/Red1)>o(Ox2/Red2)，Eo>0，Gom<0,反應(yīng)正向自發(fā)；o(Ox1/Red1)<o(Ox2/Red2)，Eo<0，Gom>0,反應(yīng)逆向自發(fā)；o

(Ox1/Red1)=o(Ox2/Red2)，Eo=0，Gom=0,反應(yīng)達(dá)到平衡。94完整最新版課件第三節(jié)電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能二、用電池電動(dòng)勢(shì)判斷氧化第三節(jié)電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能例

計(jì)算Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O的Gom，并判斷反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下是否自發(fā)進(jìn)行。解正極Cr2O72-+14H++6e-2Cr3++7H2O查表得o(Cr2O72-/Cr3+)=1.232V負(fù)極Fe3++e-Fe2+，查表得o

(Fe3+/Fe2+)=0.771V

Eo=o(Cr2O72-/Cr3+)-o

(Fe3+/Fe2+)=1.232V-0.771V=0.461V配平氧化還原方程式中電子轉(zhuǎn)移數(shù)n=6Gom=-nFEo=-266.9kJ·mol-1<0故反應(yīng)正向自發(fā)進(jìn)行。95完整最新版課件第三節(jié)電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能例計(jì)算34完整最新版第三節(jié)電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能三、電池標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)和平衡常數(shù)根據(jù)

Gom=-nFEo又Gom=-RTlnKo即得RTlnKo

=

nFEo將T=298.15K，R=8.314J·K-1·mol-1,F=96485C·mol-1代入，得室溫下，

96完整最新版課件第三節(jié)電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能三、電池標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)和平衡第三節(jié)電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能氧化還原反應(yīng)的平衡常數(shù)有以下規(guī)律：平衡常數(shù)與電池的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)有關(guān)，而與物質(zhì)濃度無(wú)關(guān)；氧化還原反應(yīng)的平衡常數(shù)與電子轉(zhuǎn)移數(shù)，即與反應(yīng)方程式的寫法有關(guān)；氧化還原反應(yīng)的平衡常數(shù)與溫度有關(guān)；一般認(rèn)為，當(dāng)n=2，Eo>0.2V時(shí)，或n=1，Eo>0.4V時(shí)，Ko>106，此平衡常數(shù)已相當(dāng)大，反應(yīng)進(jìn)行得比較完全。97完整最新版課件第三節(jié)電池電動(dòng)勢(shì)與Gibbs自由能氧化還原反應(yīng)的平衡常數(shù)有第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素一、電極電位的Nernst方程式由熱力學(xué)等溫方程Gm=Gom+RTlnQ又Gm=-nFE，

Gom=-nFEo有-nFE=-nFEo

+RTlnQ兩邊同除以-nF，得這就是電池電動(dòng)勢(shì)的Nernst方程。98完整最新版課件第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素一、第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素對(duì)于一個(gè)氧化還原反應(yīng)：aOx1+bRed2

dRed1+eOx2代入電池電動(dòng)勢(shì)的Nernst方程99完整最新版課件第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素對(duì)于第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素注意到：反應(yīng)商Q寫做電池電動(dòng)勢(shì)的Nernst方程變?yōu)?00完整最新版課件第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素注意第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素整理得到：一般地：p

Ox+ne-

qRed這就是電極電位的Nernst方程101完整最新版課件第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素整理第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素從電極電位的Nernst方程可以看出：電極電位不僅取決于電極本性，還取決于溫度和氧化劑、還原劑及相關(guān)介質(zhì)的濃度或分壓。在溫度一定的條件下，氧化型濃度愈大，則值愈大；還原型濃度愈大，則值愈小。決定電極電位高低的主要因素是標(biāo)準(zhǔn)電極電位，只有當(dāng)氧化型或還原型物質(zhì)濃度很大或很小時(shí)，或電極反應(yīng)式中的系數(shù)很大時(shí)才對(duì)電極電位產(chǎn)生顯著的影響。102完整最新版課件第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素從電第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素當(dāng)T=298.15K，將相關(guān)常數(shù)代入電極電位的Nernst方程：根據(jù)已配平的半反應(yīng)可以方便地寫出電極電位的Nernst方程式，例如：Cr2O72-+14H++6e-2Cr3++7H2O

103完整最新版課件第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素當(dāng)T第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素二、溶液中各物質(zhì)濃度對(duì)電極電位的影響酸度對(duì)電極電位的影響若介質(zhì)中的H+和OH-參加了電極反應(yīng)，溶液pH的變化可影響電極電位。例

電極反應(yīng)：Cr2O72-+14H++6e-2Cr3++7H2Oo=1.232V，若Cr2O72-和Cr3+濃度均為1mol·L-1，求298.15K，pH=6時(shí)的電極電位。104完整最新版課件第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素二、第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素解Cr2O72-+14H++6e-2Cr3++7H2O,c(Cr2O72-)=c(Cr3+)=1mol·L-1，pH=6，c(H+)=1×10-6mol·L-1，n=6所以105完整最新版課件第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素解第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素二、溶液中各物質(zhì)濃度對(duì)電極電位的影響沉淀的生成對(duì)電極電位的影響在氧化還原電對(duì)中沉淀生成將顯著地改變氧化型或還原型物質(zhì)濃度，使電極電位發(fā)生變化。例

已知Ag++e-Ag，o=0.7996V若在電極溶液中加入NaCl生成AgCl沉淀，并保持Cl-濃度為1mol·L-1，求298.15K時(shí)的電極電位（已知AgCl的Ksp=1.7710-10）。106完整最新版課件第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素二、第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素解

Ag++e-Agn=1Ag++Cl-

AgCl[Ag+]=Ksp/[Cl-]=1.7710-10=0.7996V-0.577V=0.223V107完整最新版課件第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素解第四節(jié)電極電位的Nerst方程式

及影響電極電位的因素二、溶液