化學競賽 氧化還原課件

電化學（初賽要求）氧化態(tài)氧化還原反應的基本概念和反應的書寫與配平原電池、電極符號、電極反應、原電池符號、原電池反應標準電極電勢、用標準電極電勢判斷反應的方向及氧化劑與還原劑的強弱電解池的電極符號與電極反應、電解與電鍍、電化學腐蝕、常見化學電源pH、絡合劑(héjì)、沉淀劑對氧化還原反應影響的定性說明精品資料一、氧化(yǎnghuà)值（或氧化(yǎnghuà)態(tài)）氧化值：是指某元素一個原子的“形式荷電數”，該荷電數是假定把每一化學鍵中的電子(diànzǐ)指定給電負性更大的原子而求得的。化合價：區(qū)別與聯系有電子得失或電子轉移的反應，被稱為氧化還原反應。Cu2+(aq)+Zn(s)=Zn2+(aq)+Cu(s)得失電子H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)電子偏移精品資料確定氧化(yǎnghuà)值的規(guī)則：①單質中，元素(yuánsù)的氧化值為零。H2、Cl2、P4、S8等②單原子離子中，元素(yuánsù)的氧化值等于該離子所帶的電荷數。Na+、Cl–③大多數化合物中，氫的氧化值為+1；特殊：NaH、SiH4、Na[BH4]④通常，氧在化合物中的氧化值為-2；特殊：H2O2、O2–、O3–、OF2、O2F2⑤中性分子中，各元素(yuánsù)原子的氧化值的代數和為零，復雜離子的電荷等于各元素(yuánsù)氧化值的代數和。精品資料例：求H5IO6、S4O62–、Fe3O4和S2O32–的氧化(yǎnghuà)態(tài)+7、+2.5、+8/3和+2LaFe4S6+9/4Na2[Fe(CN)5(NO)]，已知化合物磁矩為0，+2[Fe4S3(NO)7]–，已知Fe的平均(píngjūn)氧化態(tài)–0.5，求每個Fe的氧化態(tài)。設硫的平均氧化態(tài)為x，(+1)7–2+3x=–1，x=–2Fe(B)平均分到1個S原子，故其氧化態(tài)為+2–1=+1；其他三個鐵原子等價，其氧化態(tài)=(–2–1)/3=–1精品資料二、氧化(yǎnghuà)還原半反應氧化還原(huányuán)反應氧化劑還原(huányuán)劑氧化產物還原(huányuán)產物氧化反應還原(huányuán)反應Cu2++Zn=Cu+Zn2+氧化劑還原劑還原產物氧化產物失電子，氧化態(tài)降低還原反應得電子，氧化態(tài)升高氧化反應精品資料氧化(yǎnghuà)還原半反應的書寫一、高氧化態(tài)+ne–低氧化態(tài)二、配平三、一個半反應中氧化態(tài)發(fā)生變化的元素只有一個，人們用“高氧化態(tài)/低氧化態(tài)”來表示上述半反應，并稱之為“電對”。如MnO4–/Mn2+電對表示半反應：MnO4–+8H++5e–Mn2++4H2O四、半反應中各物種按主要存在形態(tài)寫出，如強電解質寫成離子形式(xíngshì)，在堿性介質中Fe3+寫成Fe(OH)3沉淀形式(xíngshì)，難溶物和配離子的存在形態(tài)。五、酸表和堿表酸性溶液：2H++2e–H2堿性溶液：2H2O+2e–H2+2OH–精品資料配平原則(yuánzé)：①電荷守恒：氧化劑得電子數等于還原劑失電子數。②質量守恒：反應前后各元素原子總數相等。三、氧化(yǎnghuà)還原方程式的配平精品資料配平步驟：①用離子式寫出主要反應物和產物(氣體、純液體、固體和弱電解質則寫分子式)。②分別寫出氧化劑被還原和還原劑被氧化的半反應。③分別配平兩個半反應方程式，等號兩邊的各種元素的原子總數各自相等且電荷數相等。④確定兩半反應方程式得、失電子數目的最小公倍數。將兩個半反應方程式中各項分別乘以相應的系數，使得、失電子數目相同。然后(ránhòu)，將兩者合并，就得到了配平的氧化還原反應的離子方程式。有時根據需要可將其改為分子方程式。精品資料酸性(suānxìnɡ)介質：多n個O+2n個H+，另一邊+n個H2O堿性(jiǎnxìnɡ)介質：多n個O+n個H2O，另一邊+2n個OH–精品資料氧化(yǎnghuà)數配平方法1、根據實驗結果寫出反應(fǎnyìng)物與生成物的化學式2、寫出氧化數及其變化情況3、根據氧化態(tài)的變化情況配系數4、觀察法配平原子個數5、注明反應(fǎnyìng)條件、物質狀態(tài)并檢查精品資料2KMnO4+5K2SO3+3H2SO4=2MnSO4+6K2SO4+3H2O精品資料Cu+HNO3(稀)Cu(NO3)2+NO+H2O233Cu+2HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+H2O3Cu+2HNO3(稀)+6HNO33Cu(NO3)2+2NO+3H2O3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+3H2OFeS2+O2=Fe2O3+SO2+5.52–44FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2精品資料有機物轉移的電子數估算(ɡūsuàn)：例：C6H5C2H5C6H5COOH+CO21、先配OC6H5C2H5+4H2OC6H5COOH+CO22、再配HC6H5C2H5+4H2OC6H5COOH+CO2+12H+3、根據電荷平衡得電子數C6H5C2H5+4H2OC6H5COOH+CO2+12H++12e–寫出酸性介質中KMnO4氧化乙苯的反應：5C6H5C2H5+12MnO4–+36H+5C6H5COOH+5CO2+12Mn2++28H2O精品資料在AtI中加入I2和I–的混合(hùnhé)溶液，滴加AgNO3溶液，發(fā)現所得沉淀中只有AgI而沒有共沉淀的AgAt（如果有AgAt，必然會被共沉淀），然而在上述產物中加入Pb(IO3)2卻發(fā)現有砹的共沉淀。寫出有關化學方程式，解釋上述實驗現象。AtI+2I2+5Ag++3H2O=5AgI+AtO3–+6H+I3–7（把I2改為(ɡǎiwéi)I3–也可，但仍應配平）AtO3–與Pb(IO3)2共沉淀。精品資料1、原電池的構造(gòuzào)Cu-Zn原電池裝置(zhuāngzhì)四、原電池鹽橋：1、離子移動K+移向正極Cl–移向負極2、支撐固定作用精品資料

(aq)Zn

2eZn(s)：)(

極2-+-氧化反應電子流出負

Cu(s)

2e(aq)Cu：)(

極2+-+還原反應電子流入正Cu(s)(aq)Zn(aq)CuZn(s)

電池反應：22++++原電池構成條件：1)任何一種氧化還原反應，都能裝成原電池2)任何兩種金屬插入電解質溶液都可構成原電池3)原電池使化學能轉化成電能需滿足三個條件：氧化還原反應能自發(fā)進行、氧化反應和還原反應分別在兩極(liǎngjí)上進行、構成電流回路。精品資料/CuCu，/ZnZn

電對：22++

金屬導體如Cu、Zn惰性導體如Pt、石墨棒電極還原型

e

氧化型-+Z精品資料下圖是一種正在投入生產的大型蓄電系統(tǒng)。左右兩側(liǎnɡcè)為電解質儲罐，中央為電池，電解質通過泵不斷在儲罐和電池間循環(huán)；電池中的左右兩側(liǎnɡcè)為電極，中間為離子選擇性膜，在電池放電和充電時該膜可允許鈉離子通過；放電前，被膜隔開的電解質為Na2S2和NaBr3，放電后，分別變?yōu)镹a2S4和NaBr。精品資料5－1左、右儲罐中的電解質分別(fēnbié)為；5－2寫出電池充電時，陽極和陰極的電極反應。5－3寫出電池充、放電的反應方程式。5－4指出在充電過程中鈉離子通過膜的流向。5－1

左

：NaBr3/NaBr（1分；只寫一種也可）右

:Na2S2/Na2S4（1分；只寫一種也可）

5－2

陽極(yángjí)：3NaBr–2e-=NaBr3+2Na+

(1分)

陰極：Na2S4+2Na++2e-=2Na2S2

(1分)5－3寫出電池充、放電的反應方程式。

5－4

Na+的流向為從左到右。（1分）

精品資料‖書寫原電池符號(fúhào)的規(guī)則：①負極“–”在左邊，正極“+”在右邊，鹽橋用“‖”表示。③純液體(yètǐ)、固體和氣體寫在惰性電極一邊用“,”分開。②半電池中兩相界面用“”分開，同相不同物種用“,”分開，溶液、氣體要注明cB，pB。五、原電池符號精品資料同一溶液中,不同離子在負極按氧化(yǎnghuà)數升高的順序,正極按下降順序，并用“,”隔開，且注明濃度惰性電極一般(yībān)為Pt和C，在必要時才使用，如果已有金屬，則不用惰性電極；書寫時用括號括起來。含氣體的電極一般將氣體緊接電極材料Pt和C精品資料例1：將下列(xiàliè)反應設計成原電池并以原電池符號表示?！猓?(aq2Cl

2e)g(Cl

極

正2--+)(aqFe

e)(aqFe

極

負

32+-+-精品資料對于反應(fǎnyìng)3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O寫出其正、負極反應(fǎnyìng)及原電池符號對于(duìyú)反應2Fe3++2I–=2Fe2++I2寫出其正、負極反應及原電池符號正極反應：NO3–+4H++3e–=NO+2H2O；負極反應：Cu–2e–=Cu2+原電池符號：(–)Cu|Cu2+(c2)||NO3–(c1)|NO(p),Pt(+)正極反應：Fe3++e–=Fe2+；負極反應：2I––2e–=I2原電池符號：(–)Pt|I–(c1)|I2(c2)||Fe3+(c3),Fe2+(c4)|Pt(+)精品資料電極的分類1、第一類電極——金屬-金屬離子電極第一類電極的電位僅與金屬離子的活度有關。2、第二類電極──金屬-金屬難溶鹽電極二個相界面,常用作參比電極負極：Ag,AgClCl–(c1)；正極：Cl–(c1)AgCl,Ag3、第三類電極──金屬與兩種具有(jùyǒu)相同陰離子難溶鹽（或難離解絡合物）以及第二種難溶鹽（或絡合物）的陽離子所組成體系的電極。Pt,Fe(OH)2,Fe(OH)34、惰性金屬電極PtFe2+(c1),Fe3+(c2)Pt,H2(p1)H+(c1)或H+(c1)Pt,H2(p1)精品資料2MnO4–+10Cl–+16H+=2Mn2++5Cl2+8H2O正極反應負極(fùjí)反應電池符號：Pt,Cl2(p)Cl–(c1)MnO4–(c2),Mn2+(c3),H+(c4)|Pt精品資料六、原電池電動勢1、電流從正極到負極，電子從負極到正極2、正極電勢高于負極電勢3、E=(+)–(–)4、E?=?(+)–?(–)5、上標(shànɡbiāo)“?”代表熱力學標準態(tài)‖精品資料電極電勢產生(chǎnshēng)的原因1、產生原因：雙電層2、影響因素（1）電極的本性：金屬越活潑，失去電子趨勢越強，電極電勢越低（2）外界條件如溫度、介質、離子濃度(nóngdù)等（3）選擇性吸附3、電極電勢的差異是電子流動的根本原因精品資料標準(biāozhǔn)氫電極/HH

電對：2+電極(diànjí)反應：表示為：H+H2(g),Pt標準氫電極(SHE)()V000.0/HH2=+()gH

2eaq)(H22+–+標準氫電極裝置圖精品資料標準(biāozhǔn)電極電勢1.標準(biāozhǔn)電極電勢和標準(biāozhǔn)電動勢電對電對的標準電極電勢：

)(

()()原電池的標準電動勢：–+-=E

精品資料)(

Cu

)L(1.0molCu

12+-+2.電極電勢的測定(cèdìng)

)L(1.0molH

)(H

,Pt

)(12--+pV340.0)/HH()/CuCu(22=-=++EV340.0)/CuCu(

2=+則H2Cu

H

Cu22++++精品資料①采用還原電勢；與半反應(fǎnyìng)的方向無關3.標準(biāozhǔn)電極電勢表②

小的電對對應的還原型物質還原性強；

大的電對對應的氧化型物質氧化性強。③

無加和性④一些電對的

與介質的酸堿性有關2H++2e–H2；酸性介質：A=0.000V2H2O+2e–H2+2OH–；堿性介質：B=–0.83V

V36.1

(aq)Cl

e(g)Cl21

2=+--

V36.1

(aq)2Cl

2e)g(Cl2=+--精品資料（5）標準電極電勢是熱力學數據，與反應速率無關。如鈣的電極電勢比鈉小，但鈉與水的反應比鈣與水反應激烈得多。（6）標態(tài)下的電極電勢只適用于熱力學標準態(tài)反應的判斷，非標態(tài)下的電極電勢將發(fā)生變化，情況可能發(fā)生逆轉，如標態(tài)下MnO2與HCl反應不能制備出氯氣，事實上我們是可以用MnO2與濃HCl反應來制備出氯氣的。只有當電極電勢改變的幅度(fúdù)不大時，才可以近似用標準電極電勢來處理象氧化劑（還原劑）強弱和反應方向的判斷等問題。（7）電極電勢只適用于水溶液體系，非水溶劑反應和高溫、低溫固相反應不能用電極電勢作任何判斷依據。精品資料七、電極電勢的應用(yìngyòng)（一）判斷(pànduàn)氧化劑、還原劑的相對強弱

小的電對對應的還原型物質還原性強；

大的電對對應的氧化型物質氧化性強。總結P360表11-11、還原型只能與還原型比較氧化型只能與氧化型比較2、還原劑的強弱次序3、氧化劑的強弱次序精品資料（二）判斷氧化(yǎnghuà)還原反應進行的方向E＞0反應正向(zhènɡxiànɡ)自發(fā)進行；E＜0反應逆向自發(fā)進行。對于非標準態(tài)下的反應：反應正向進行；

0

0.2VEE>>反應逆向進行。

0

0.2V-

EE<<判斷用

0.2V

V2.0EE<<-精品資料判斷步驟(bùzhòu)：1、找出氧化劑，并以氧化劑為正極，(+)2、找出還原劑，并以還原劑為負極，(-)3、計算E=(+)–(–)例：2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+（制印刷(yìnshuā)電路板）精品資料例：判斷(pànduàn)在酸性溶液中H2O2與Fe2+混合時，能否發(fā)生氧化還原反應？若能反應，寫出反應方程式。0.2V

V994.0

0.769V1.763V>=-=Fe

OH222+發(fā)生的反應：與解：)aq(OH

2e)aq(2H)g(O222++-+V6945.0=)l(O2H

2e)aq(2H)aq(OH222++-+V763.1=)aq(Fe

e)aq(Fe23++-+=

0.769V

+)s(Fe

2e)aq(Fe2+-

0.4089V

-=

)l(O2H)aq(Fe2)aq(2H

)aq(Fe2)aq(OH23222++++++)Fe/Fe(

)OH/OH(23222-=++E精品資料（三）計算原電池標準(biāozhǔn)電動勢、原電池反應的rGm、KG=Wmax’G為負時，Wmax’已經包含(bāohán)了負號Wmax’=–QE=–nFEG=–nFEG=–nFEF——96487J·V–1·moL–1或96487c·moL–1例：Zn+Cu2+=Zn2++CuG=–296.487kJ·V–1·moL–11.10V=–212kJ·moL–1帶單位運算！精品資料例：Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl–(1)1/2Cl2+Fe2+=Fe3++Cl–(2)注意：1、反應要配平2、G(1)=2G(2)，因為n值不通G=–RTlnK，lnK=nFE/RTlgK=nE/0.0592故：K(1)=[K(2)]2G以及K與方程式書寫(shūxiě)有關例：Zn+Cu2+=Zn2++CuK=1.451037=[Zn2+]/[Cu2+]，說明反應(fǎnyìng)很完全。精品資料Nernstequation(方程(fāngchéng)/公式)F—Farady常數(chángshù)，F=96485.3415C/mole(1mole的電量),當T=298.15K時:八、非標準電極電勢——能斯特方程精品資料例：寫出下列(xiàliè)電對的電極反應和Nernst方程式：Zn2+/Zn：Zn2++2e==ZnBr2/Br-：Br2+2e==2Br-Cl2/Cl-:Cl2+2e==2Cl-

O2/OH-：O2+2H2O+4e==4OH-MnO2/Mn2+：MnO2+4H++2e==Mn2++2H2O精品資料例：計算下列電極在298K時的電極電勢1)Cu|Cu2+(mr=0.1);2)(Pt)H2(90kPa)|H+(mr=0.01)解：1)電極反應(fǎnyìng)：Cu2++2e==Cu由Nernst方程得：2)電極(diànjí)反應：2H++2e==H2由Nernst方程得：精品資料對于(duìyú)半反應或電極反應：=+(0.0592/n)lg[氧化型]/[還原型]對于(duìyú)半反應或電極反應：E=E–(0.0592/n)lgJ(濃度商)H+/H2：2H++2e==H2能斯特方程的應用(yìngyòng)1、濃度與氣體壓力對電極電勢的影響定量計算定性分析：增大[氧化型]，增大，氧化型氧化能力增強增大[還原型]，減小，還原型還原能力增強注意：氣體壓力一定要除以100kPa精品資料例：由Ag|Ag+(cr=0.01)和Pb|Pb2+(cr=1.0)電極裝成原電池，判斷正、負極(fùjí)，計算電池的電動勢。解：對于Ag|Ag+(cr=0.01),電極(diànjí)反應：Ag++e==Ag由Nernst方程得：對于Pb|Pb2+(cr=1.0),電極反應：Pb2++2e==Pb因此，Ag+/Ag為正極，Pb2+/Pb為負極電動勢：E=(+)–(-)=0.6816–(–0.1262)=0.8078(V)精品資料2、pH值對電極電勢的影響(1)電極反應中出現H+、OH-時，

pH對有影響；(2)H+、OH-前的系數越大，pH對的影響越大。(3)含氧化合物只有在酸性介質中才表現出氧化型。(4)介質的酸堿性甚至影響產物,MnO4-酸Mn2+(無色溶液);中MnO2(棕色(zōngsè)沉淀);堿MnO42–(亮綠色溶液)：大小氧化性：強弱(5)介質的酸堿性甚至影響反應物的質變如:H2O2+2H++2e==2H2OO2+2H++2e==H2O2pH,H2O2氧化性,充當氧化劑pH,H2O2還原性,充當還原劑精品資料Fe－H2O系電勢(diànshì)－pH圖（298K，101325Pa）氧線：O2+4H++4e-=2H2O=+(0.0592/4)lg[H+]4(p/p)p=p,=-0.0592pH

氫線：2H++2e-=2H2=+(0.0592/2)lg[H+]2(p/p)2p=p,=-0.0592pH

pH(O2/H2O)(H+/H2)01.22900.815-0.414140.401-0.828－pH圖（298K，101325Pa）精品資料1、氧線以上的電對氧化型氧化水如F2+2H2O=4HF+O2↑2、氫線以下電對還原型還原水如2Na+2H2O=2NaOH+H2↑3、中間為水溶液穩(wěn)定區(qū)域Φ(A/B)在氧線以下氫線以上，A、B、H2O穩(wěn)定共存。4、Fe2+容易(róngyì)被氧氣氧化，堿性介質更容易(róngyì)5、I2/I–電對（1）KI溶液在空氣中變黃（2）酸性介質中可與Fe3+反應（3）與KNO3無現象，加酸立即反應精品資料3、弱酸、弱堿(ruòjiǎn)形成對電極電勢的影響求(HAc/H2)HAc+e–=1/2H2+Ac–(HAc/H2)=(H+/H2)=(H+/H2)+0.0592lg[H+]=0.0592lg1.810–5=–0.28V精品資料4、難溶化合物的形成(xíngchéng)對電極電勢的影響已知(Ag+/Ag)=0.7996V，(AgCl/Ag)=0.2223V，求Ksp(AgCl)(AgCl/Ag)=(Ag+/Ag)=(Ag+/Ag)+0.0592lg[Ag+]=(Ag+/Ag)+0.0592lgKspKsp=1.7710–10設計成原電池求解(+)：AgCl+e–=Ag+Cl–(-):Ag-e–=Ag+電池：Ag+AgCl=Ag++Cl–+Ag練習：求[Fe(OH)3/Fe(OH)2]=?預測(yùcè)大小：(Ag+/Ag)>(AgCl/Ag)>(AgBr/Ag)>(AgI/Ag)精品資料5、配合物的形成(xíngchéng)對電極電勢的影響電極反應

lgK穩(wěn)Hg(CN)42–+2e–=Hg+4CN––0.3741.5HgI42–+2e–=Hg+4I––0.0429.6HgBr42–+2e–=Hg+4Br–+0.2121.6HgCl42–+2e–=Hg+4Cl–

+0.3815.2Hg2++2e–=Hg+0.85精品資料6、電極電勢與氧化(yǎnghuà)還原方向的逆轉（1）AsO33–+I2+2OH–=AsO43–+2I–+H2OpH=5~9（2）Bi(OH)3+Cl2+3OH–=BiO3–+2Cl–+3H2OBiO3–+2Cl–+6H+=Bi3++Cl2+3H2O7、濃差電池（–）Ag|Ag+(0.01M)||Ag+(0.1M)|Ag(+)正極反應(fǎnyìng)負極反應(fǎnyìng)電池反應(fǎnyìng)平衡常數K=1，E=0，E0E=0精品資料8、決定金屬活動順序的因素（1）原子(yuánzǐ)化焓，即升華焓（2）電離能（氣態(tài)原子(yuánzǐ)的失去電子能力）：Li<Na<K（3）水合焓生成水合離子的趨勢：Li+>Na+>K+是熱力學討論，不涉及動力學精品資料解：(1)電極反應(–)極：6Cl-–6e==3Cl2(+)極：Cr2O72-+6e+14H+==2Cr3++7H2O∴E=(+)–(-)=1.232–1.3583=–0.1263(V)<0反應(在標準條件下)不能正向進行，而是逆向(nìxiànɡ)自發(fā)例：(1)從數據,判斷下述反應(fǎnyìng)能否進行？Cr2O72-+6Cl-+14H+==2Cr3++7H2O+3Cl2(2)采取什么措施，有利于用該反應(fǎnyìng)來制備氯氣？精品資料(2)要使反應進行，則要求(yāoqiú)E>0，即(+)、(-)由電極反應的Nernst方程有：∴m(Cr2O72-),m(Cl-),m(H+);m(Cr3+),p(Cl2)加大濃度,但溶解度有限(yǒuxiàn)產物m不易且Cl2壓力要高于p外才能出來用濃鹽酸Cr2O72-+6Cl-+14H+==2Cr3++7H2O+3Cl2(–)極：6Cl-–6e==3Cl2(+)極：Cr2O72-+6e+14H+==2Cr3++7H2O精品資料九、元素(yuánsù)電勢圖的應用把同種元素不同氧化態(tài)間的標準電極電勢按照由高到低的順序(shùnxù)排成圖解：又稱拉蒂默(Latimer)圖FeFeO42-Fe3+2.20V0.771VFe2+-0.447V－0.037V精品資料(1)判斷(pànduàn)氧化劑、還原劑的強弱(2)判斷中間氧化(yǎnghuà)態(tài)能否歧化？1.679V1.507V1.224VMnO4–MnO42–MnO2Mn3+Mn2+0.558V2.24V0.907V1.541V(3)計算未知電對的電極電勢精品資料例題：已知Br的元素(yuánsù)電勢圖如下-

-

-

Br

1.0774

Br

0.4556

BrO

BrO

2

3

0.61262

3

1

(1)求1、2、3。(2)判斷哪些物種(wùzhǒng)可以歧化?(3)Br2(l)和NaOH(aq)混合最穩(wěn)定的產物是什么？寫出反應方程式并求其K。精品資料(1)1=0.5357V2=0.7665V3=0.5196V(2)Br2和BrO-可以歧化。(3)Br2(l)和NaOH(aq)混合(hùnhé)最穩(wěn)定的產物是BrO3–和Br–離子。K=1.291047精品資料十、電解(diànjiě)(一)電解池的組成和電極(diànjí)反應陰極陽極–+M+X-H+OH-得e還原反應氧化數失e氧化反應氧化數放電電極符號：1、惰性電極，Pt,H2|H+2、金屬電極，Cu2+|Cu一般用氧化型|還原型表示界面用“|”表示，非界面用“，”表示氣體靠近電極材料精品資料陰極陽極–+M+X-H+OH-得e還原反應氧化數失e氧化反應氧化數放電陰極上?離子(先)得到電子?陽極上?離子(先)失去電子?什么離子先放電？陰極與陽極的劃分(huàfēn)電極反應：陰極反應、陽極反應精練(jīngliàn)銅：陰極反應：Cu2++2e=Cu(析出、鍍層)陽極反應：Cu-2e=Cu2+(溶解)精品資料的影響：首先,陰極上放電的總是+離子,即氧化態(tài)物質(M+,H+等)陰極：的氧化態(tài)物質，∵氧化性較強，得e能力較強，更易得到e,∴先放電陽極：的還原(huányuán)態(tài)物質，∵還原(huányuán)性較強，失e能力較強，更易失去e,∴先放電因此，在每一極上，只要計算出可能放電的各種離子的電極電勢，便不難判斷放電的先后次序:陰極：的氧化態(tài)物質優(yōu)先(yōuxiān)陽極：的還原態(tài)物質優(yōu)先(yōuxiān)(二)影響電極反應的主要因素精品資料例:用C電極(diànjí),p下電解cr=1.0的CuCl2中性水溶液陰極陽極Cu2+Cl-H+OH-電極(diànjí)反應：Cu2++2e==Cu2H++2e==H2Cl2+2e==2Cl-O2+2H2O+4e==4OH-陰極：(Cu2+/Cu)=(Cu2+/Cu)=0.3419(V)(H+/H2)=(H+/H2)+(0.059/2)lg[cr2(H+)/pr(H2)]=-0.413(V)陽極:(Cl2/Cl-)=+(0.059/2)lg[pr/cr2(Cl-)]=1.3583–0.0178=1.3405(V)(O2/OH-)=+(0.059/4)lg[pr/cr4(OH-)]=0.401+0.413=0.814(V)精品資料電極的極化(jíhuà)和超電勢由電極極化(jíhuà)導致電解池中陽極和陰極的實際析出電勢都與理論析出電勢有差別：實析≠理析陽極：實析較高:實析–理析=|實析–理析|=陽陰極：實析較低:理析–實析=|實析–理析|=陰超電勢(diànshì)都>0理析I=0平衡I≠0電解陽陰理析實析實析V理論分解V實際分解I陽極陰極精品資料已知：陰極陽極的氧化態(tài)物質先放電的還原態(tài)物質先放電在接近電極表面處“+”離子“–”離子放電后，余來不放電后因擴散不及(bùjí),濃度及擴散到位，濃度(1)

濃差極化(jíhuà)(2)電化學極化陰極陽極H+·H2O==H++H2OOH–·H2O==OH–+H2OH++e==H2OH––2e==H2O+OH+H==H2O+O==O2大量H2

氣泡大量O2

氣泡精品資料分解(fēnjiě)電壓與超電壓理析0I≠0陽陰理析實析實析V理分V實分I陽極陰極精品資料電化學(huàxué)腐蝕與常見化學(huàxué)電源(一)電化學腐蝕(fǔshí)鐵的生銹過程原電池反應：(–)Fe–2e=Fe2+；負極上的氧化反應常叫陽極(+)O2+4e+4H+=2H2O；正極上發(fā)生還原反應常叫陰極電池總反應：2Fe+O2+4H+=2Fe2++2H2O精品資料(二)電化學腐蝕的防腐1、電化學腐蝕的必備條件是（1）金屬表面有不同電極電勢的區(qū)域；（2）有電解質溶液的存在2、根據陰極上發(fā)生的還原反應類型分為析氫腐蝕：2H++2e=H2吸氧腐蝕：O2+2H2O+4e==4OH-3、電子從陽極(yángjí)到陰極4、電化學腐蝕的防腐有犧牲陽極(yángjí)法、外加電流法等等。精品資料1、一次電池(diànchí)普通鋅錳電池鋅筒石墨棒MnO2和C普通鋅-錳干電池的結構NH4Cl、ZnCl2和

H2O等負極(fùjí)正極電池反應：（Zn）：Zn–2e–

=Zn2+（MnO2和C）：MnO2(s)+2NH4+(aq)+2e–=

Mn2O3(s)+2NH3+H2OZn+MnO2(s)+2NH4+(aq)=Zn2++Mn2O3(s)+2NH3+H2O

缺點：放電量小，放電過程中漏液（三）常見化學電源精品資料堿性(jiǎnxìnɡ)鋅-錳干電池負極(fùjí)：正極：電池反應：電解質：KOH——Zn——MnO2Zn+2OH–

–2e–

=Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e–=2MnOOH+2OH–

Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2堿性電池

精品資料在電池制作過程中，為了使電池放電速度快、電位穩(wěn)定，常常在電池中加入(jiārù)汞、鎘和鉛等重金屬離子。精品資料鉛蓄電池2.二次電池(diànchí)精品資料鉛蓄電池放電(fàngdiàn)時總反應：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O負極(fùjí)：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正極：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O負極：正極：電解質：H2SO４溶液——Pb——PbO2放電過程精品資料Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)

充電(chōngdiàn)過程PbSO4(s)+2e–=Pb(s)+SO42–(aq)陰極(yīnjí)：陽極：2PbSO4(s)+2H2O(l)–2e–=PbO2(s)+H+(aq)+SO42–(aq)氧化反應接電源負極接電源正極充電過程總反應：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)鉛蓄電池的充放電過程：放電充電精品資料鎳鎘電池(diànchí)該電池電動勢約l.4V，它可以作為電源用于充電式計算器、電子(diànzǐ)閃光燈、電動剃須刀。Cd(s)+2OH–(aq)→Cd(OH)2(s)+2e–NiO2(s)+2H2O(l)+2e–→Ni(OH)2(s)+2OH–(aq)NiO2極（正極）總反應：Cd(s)+NiO2(s)+2H2O(l)=Cd(OH)2(s)+Ni(OH)2(s)Cd極（負極）精品資料3．燃料電池(ránliàodiànchí)負極(fùjí)：H2+2OH–=2H2O+2e–正極：O2+2H2O+4e–=4OH–（1）氫氧燃料電池精品資料需要解決的問題(wèntí)：設備腐蝕嚴重；電極材料；產生的水及時移去；提高能量利用效率等。阿波羅飛船的燃料電池是由三組堿式氫——氧燃料電池組成，生成的水用作冷卻水，電壓為27~31V，功率為563—1420W。精品資料（2）生物(shēngwù)燃料電池以生物酶作為催化劑的一類燃料電池，一般以生物相容性物質作為燃料，如葡萄糖、O2、乙醇(yǐchún)等，能作為特定植入器官的動力來源、一些特殊環(huán)境下檢測的儀器的能源等。特點：清潔、無污染、生物相容性、燃料來源廣泛等。精品資料精品資料精品資料氣體(qìtǐ)（初賽要求）1、理想氣體標準狀態(tài)2、理想氣體狀態(tài)方程3、氣體密度(mìdù)4、分壓定律5、氣體相對質量測定6、氣體溶解度（亨利定律）精品資料第二章理想氣體(lǐxiǎnɡqìtǐ)標準狀態(tài)2-1理想氣體1、定義：假設氣體分子之間距離足夠遠，即分子本身體積可以忽略，而且分子之間沒有作用力，這樣的氣體可看作(kànzuò)理想氣體。2、存在條件：低壓和高溫下3、理想氣體標準狀態(tài)298K，p=100kPa精品資料2-2理想氣體狀態(tài)方程（克拉貝龍方程）pV=nRT1、實用于理想氣體，在溫度(wēndù)不太低、壓力不太高的情況下可以近似應用2、單位：R=8.314Pa.M3.mol–1.K–13、pV=nRT=mRT/Mp=RT/M精品資料例1：25oC時，用250cm3的燒瓶收集了氣壓為7.33104Pa的一種(yīzhǒnɡ)天然氣體，稱量得到該氣體的靜質量為0.118g，求此氣體的分子量。7.3310425010–6=n8.31298n=7.4010–3molM=0.118/7.4010–3=15.9g/mol精品資料例2：25.0oC和1.013105Pa的壓力(yālì)下，測得某氣體的密度為1.340g/dm3。并測得該氣體的組成為79.8%的C和20.2%的H。求該氣體的最簡式、分子量和分子式。1、C:H=(79.8%12.0)(20.2%1.01)=1:32、p=RT/MM=RT/p=1.340(kg/m3)8.314298.0/1.013105=0.3277kg/mol=32.77