(40)-4.5判斷氧化劑還原劑的強(qiáng)弱、氧化還原反應(yīng)的方向

4.5判斷氧化劑還原劑的強(qiáng)弱、氧化還原反應(yīng)的方向同學(xué)們好！根據(jù)Nernst方程分析，增大某電對氧化型物質(zhì)的濃度或還原型物質(zhì)的濃度其電極電勢如何變化？對應(yīng)的氧化型氧化能力及還原型還原能力如何變化？電極電勢是一組非常重要的數(shù)據(jù)，應(yīng)用它們可以比較氧化劑和還原劑的相對強(qiáng)弱；判斷氧化還原反應(yīng)的方向；確定氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度以及計(jì)算原電池的電動勢。本次課我們學(xué)習(xí)電極電勢的應(yīng)用，利用電極電勢比較氧化劑和還原劑的相對強(qiáng)弱；通過電極電勢判斷氧化還原反應(yīng)的方向。（一）利用標(biāo)準(zhǔn)電極電勢比較氧化劑和還原劑的相對強(qiáng)弱標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的高低可以表征得失電子的難易，也就是表明了氧化還原能力的強(qiáng)弱，電極電勢正值越大就表明電極反應(yīng)中氧化型物質(zhì)越容易奪得電子轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的還原型，如φθ(F2/F-)=2.866V，φθ(Cl2/Cl-)=1.35827V說明F2，Cl2都是強(qiáng)氧化劑。電極電勢負(fù)值越大就表明電極反應(yīng)中還原型物質(zhì)越容易失去電子轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氧化型，如φθ(Na/Na+)=-2.71V，φθ(K/K+)=-2.92V，這說明金屬鉀和鈉都是強(qiáng)還原劑。因此，電對的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢值越高，其氧化劑的氧化性越強(qiáng)，還原劑的還原性越弱；電對的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢值越低，其還原劑的還原性越強(qiáng)，氧化劑的氧化性越弱。如φθ(Zn2+/Zn)=－0.7618V，φθ(Cu2+/Cu)=0.3419V，φθ(Cu2+/Cu)>φθ(Zn2+/Zn)，故Cu2+的氧化性比Zn2+強(qiáng)，而Zn的還原性則比Cu強(qiáng)。例1根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢，可以判斷下列電對中各物質(zhì)氧化能力或還原能力強(qiáng)弱順序：Li+/Li、Cl2/Cl-、Hg2+/Hg、F2/F-、MnO4-/Mn2+、Fe3+/Fe2+。解：由附錄四查得：φθ(Li+/Li)=-3.0401Vφθ(Fe3+/Fe2+)=0.771Vφθ(Hg2+/Hg)=0.851V增φθ(Cl2/Cl-)=1.35827V大φθ(MnO4-/Mn2+)=1.507Vφθ(F2/F-)=2.866V故氧化劑強(qiáng)弱順序：F2>MnO4->Cl2>Hg2+>Fe3+>Li+；還原劑強(qiáng)弱順序：Li>Fe2+>Hg>Cl－>Mn2+>F－。（二）判斷氧化還原反應(yīng)的方向氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向可以根據(jù)氧化劑和還原劑的強(qiáng)弱來判斷，即較強(qiáng)的氧化劑和較強(qiáng)的還原劑作用，生成較弱的氧化劑和較弱的還原劑。強(qiáng)氧化劑1＋強(qiáng)還原劑2弱還原劑1＋弱氧化劑2除了直接比較兩對電對的電極電勢大小外，還可以根據(jù)電池的電動勢計(jì)算。根據(jù)ΔrGm＝－QE=－nFE=－nF(φ+-φ-)，在恒溫恒壓條件下：?rGm<0，E>0，φ+>φ-氧化還原反應(yīng)自發(fā)正向進(jìn)行；?rGm>0，E<0，φ+<φ-氧化還原反應(yīng)自發(fā)逆向進(jìn)行；?rGm＝0，E＝0，φ+＝φ-氧化還原反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。由于電極電勢E的大小不僅與Eθ有關(guān)，還與參加反應(yīng)的物質(zhì)的濃度、酸度有關(guān)，因此，如果相關(guān)物質(zhì)的濃度不是1mol·L-1時，則應(yīng)該按照能斯特方程分別算出氧化劑和還原劑的電勢，然后再根據(jù)計(jì)算出的電勢，判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。但如果兩個電對的φθ值相差較大，即E?>0.2V，一般不會因濃度變化而使E?值改變符號。即使不處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，也可直接用

E?確定反應(yīng)方向。否則，必須考慮濃度和酸度的影響，用能斯特方程式計(jì)算電池的E值，再進(jìn)行判斷。例2判斷298K時下列反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向。Hg2+(1.00×10-3mol/L)+2Ag(s)=Hg(l)+2Ag+(1.00mol/L)解：查表得Hg2+＋2e-Hgφθ(Hg2+/Hg)＝0.851VAg+＋e-Agφθ(Ag+/Ag)＝0.7996VE＝φ+－φ-＝φ(Hg2+/Hg)－φ(Ag+/Ag)＝0.762－0.7996＝－0.038V因?yàn)镋＜0，題設(shè)反應(yīng)式正向不能自發(fā)進(jìn)行，故逆向反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。小結(jié)：通過電極電勢可以比較氧化劑和還原劑