1、第第七七章章 氧化还原氧化还原反应和反应和电极电势电极电势165-189页页基础化学基础化学学学习习内内容容1.氧化还原反应的基本概念氧化还原反应的基本概念2.原电池原电池5.电势法测定溶液的电势法测定溶液的pH值值(自阅自阅)7 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势3.电极电势电极电势4.电极电势的应用电极电势的应用165-189页页基础化学基础化学Zn +Cu SO4 =ZnSO4+Cu第一节第一节 氧化还原反应的基本概念氧化还原反应的基本概念-e-+e-锌元素被氧化锌元素被氧化铜元素被还原铜元素被还原锌作还原剂锌作还原剂硫酸铜作氧化剂硫酸铜作氧化剂2e-02+02+165页页第七
2、章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势元素所带的荷电数元素所带的荷电数化合价化合价取值：取值：0，1，2，整数整数H2H0NaClNa+1Cl-1Fe3O4中铁元素的一个铁原子的荷电数中铁元素的一个铁原子的荷电数即即Fe的化合价是多少呢？的化合价是多少呢？O-238Fe 不是整数不是整数氧化值氧化值：用来表征一种元素在化合物中所处的化合状态：用来表征一种元素在化合物中所处的化合状态165页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势 7-1 氧化还原反应的基本概念氧化还原反应的基本概念一、一、氧化值氧化值 oxidation number定义：定义：元素的氧化值
3、是指该元素的一个元素的氧化值是指该元素的一个原子的原子的荷电数荷电数，这种荷电数由假，这种荷电数由假设把每个化学键中的电子指定给设把每个化学键中的电子指定给电负性较大电负性较大的原子而求得。的原子而求得。电负性是指成键原子吸引电子的能力。电负性是指成键原子吸引电子的能力。218页页165页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势 求算元素求算元素氧化值氧化值的规则：的规则：1.单质分子中，元素的氧化值为零。单质分子中，元素的氧化值为零。2.简单原子离子中，元素的氧化值简单原子离子中，元素的氧化值 等于它所带的电荷等于它所带的电荷 数；数；H2，O2，F2，Na，Zn，0 0
4、 0 0 0Na+Cl-Ca2+S2-电荷数为电荷数为+1 -1 +2 -2 钠元素氧化值为钠元素氧化值为+1氯氯 为为-1钙钙 为为+2硫硫 为为-2166页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势3.复杂离子中，所有元素的氧化值之和复杂离子中，所有元素的氧化值之和 等于离子的电荷数。等于离子的电荷数。4.一个化合物中所有元素的氧化值之和为零。一个化合物中所有元素的氧化值之和为零。SO42-MnO4-S+6O4-2 2-+6+4(-2)=-2 Mn+7O4-2-+7+4(-2)=-1Na ClCa C2 O4K O H+1 -1+1 -2 +1+2 x -2+1+(-1)
5、=0+1+(-2)+1=0+2+2x+4(-2)=0 x=+3166页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势5.大多数化合物中，氧元素的氧化值为大多数化合物中，氧元素的氧化值为-2，氢元素的氧化值为氢元素的氧化值为+1。例外，例外，过氧化物中过氧化物中 H2O2O-1金属氢化物中金属氢化物中 NaHH-1OF2F-1O+2原因：原因：电负性电负性F 4.0 O 3.5OF的共用电子对的共用电子对 偏向偏向F氟氧化值为氟氧化值为-1，氧的氧化值为氧的氧化值为+2。6.氧化值可以是分数。氧化值可以是分数。Fe3O4O-238Fe 氧化值是由正负化合价的概念分化发展而来氧化值是
6、由正负化合价的概念分化发展而来说明：说明：氧化值包含了化合价，同时还可以是分数。氧化值包含了化合价，同时还可以是分数。氧化值是一个有一定人为性的经验概念，氧化值是一个有一定人为性的经验概念，它是按照一定规则指定了的一种数字，它是按照一定规则指定了的一种数字，用来表征元素在化合状态时的用来表征元素在化合状态时的形式电荷数形式电荷数，与物质与物质结构结构无关。无关。166页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势例例7-1计算计算KMnO4、MnO42-、MnO2、Mn2+中中Mn氧化值。氧化值。解：解：已知已知K的氧化值为的氧化值为+1，O的氧化值为的氧化值为-2设设Mn在这
7、些化合物中的氧化值为在这些化合物中的氧化值为x,在在KMnO4中，中，在在MnO42-中，中，在在MnO2中，中，Mn2+的氧化值为的氧化值为+2+1+x+4(-2)=0 x=+7x+4(-2)=-2 x=+6x+2(-2)=0 x=+4166页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势思考题思考题1指出下列元素的氧化值。指出下列元素的氧化值。NH3K2Cr2O7CO2CH4HNO3Na2S2O3-3+6+4-4+2+5166页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势二、氧化还原反应二、氧化还原反应 oxidation-reductionCu +2 FeC
8、l3 =CuCl2 +2 FeCl2 元素的氧化值发生了变化的化学反应。称元素的氧化值发生了变化的化学反应。称0+2+3+22e-2e-+e-Cu被氧化被氧化Fe被还原被还原Cu还原剂还原剂FeCl3氧化剂氧化剂167页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势氧化剂和还原剂之间发生了电子转移，氧化剂和还原剂之间发生了电子转移，且氧化反应和还原反应同时发生。且氧化反应和还原反应同时发生。氧化反应：氧化反应：还原反应：还原反应：Cu Cu2+2 e-Fe3+e-Fe2+Cu +2 FeCl3 =CuCl2 +2 FeCl22 Fe3+Sn2+2 Fe2+Sn4+氧化反应：氧化反
9、应：还原反应：还原反应：Sn2+Sn4+2 e-Fe3+e-Fe2+两个两个半反应半反应两个两个半反应半反应167页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势如果某元素的氧化值改变如果某元素的氧化值改变 都用都用还原反应还原反应表示表示如：如：Fe3+e-Fe 2+Cu2+2 e-CuCl2 +2 e-2Cl-元素的氧化值元素的氧化值高高 低低得得e物质物质失失e物质物质氧化剂氧化剂还原剂还原剂共轭的氧化还原体系共轭的氧化还原体系某元素某元素高氧化态物质高氧化态物质氧化型氧化型Ox低氧化态物质低氧化态物质还原型还原型RedOx +z e-RedOx +z e-Red还原反应：
10、还原反应：氧化态和它的还原态组成氧化态和它的还原态组成氧化还原电对，氧化还原电对，简称简称 电对电对 redox couple。记为记为 Ox/RedFe3+e-Fe 2+Cu2+2 e-CuCl2 +2 e-2Cl-Sn4+2e-Sn2+Ag+e-Ag 电对电对Cu2+/CuFe3+/Fe2+Cl2/Cl-Sn4+/Sn2+Ag+/Ag167页页Cu2+2 e-Cu 某物质的氧化型的氧化能力某物质的氧化型的氧化能力(+e 能力能力)其共轭的还原型的还原能力其共轭的还原型的还原能力 反之，反之，还原能力强的，其共轭的氧化能力就弱。还原能力强的，其共轭的氧化能力就弱。Zn2+2 e-ZnCu2+
11、易得易得e，Cu 难失难失eZn 易失易失e，Zn2+难得难得e167页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势思考题思考题2写出下列氧化还原反应的电对：写出下列氧化还原反应的电对：2 Fe2+Br2 2 Fe3+2Br-5H2C2O4+2MnO4-+6H+2Mn2+10CO2+8H2O Hg2+Hg Hg22+4 I-+4H+O2 2 I2+2H2O Fe3+/Fe2+Br2/Br-MnO4-/Mn2+CO2/H2C2O4Hg2+/Hg22+Hg22+/HgI2/I-O2/H2O167页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势 7-2 原电池原电池 p
12、rimary cell一、原电池的概念一、原电池的概念 将化学能转变成电能的装置。将化学能转变成电能的装置。图图7-1 铜铜-锌原电池示意图锌原电池示意图eeZnCuZnSO4CuSO4 I产生电流产生电流维持电路畅通维持电路畅通消除液体接触消除液体接触电势差电势差内装饱和内装饱和KCl溶液和琼脂溶液和琼脂制成的凝胶制成的凝胶169页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势Cu2+2 e-Cu Zn -2 e-Zn2+正极反应：正极反应：负极反应：负极反应：正极反应或负极反应正极反应或负极反应 都称为都称为电极反应，电极反应，或或半电池反应半电池反应，简称简称半反应半反应。
13、电池反应式：电池反应式：Cu2+Zn =Cu +Zn2+原电池原电池利用氧化还原反应将利用氧化还原反应将化学能转变成电能的装置。化学能转变成电能的装置。为了方便，为了方便，常用常用符号符号来表示来表示cell装置。装置。170页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势 7-2 原电池原电池二、原电池二、原电池primary cell的组成式（符号表示法）的组成式（符号表示法）其其书写书写规定：规定：1、负极写在左边，正极写在右边；、负极写在左边，正极写在右边；2、“|”表示相界面；表示相界面；同一相中不同组分，用同一相中不同组分，用“，”分开；分开；“|”表示盐桥；表示盐桥
14、；3、插在溶液中的惰性电极（、插在溶液中的惰性电极（Pt或或C）也应写在电极中；也应写在电极中；4、溶液注明活度、溶液注明活度a,气体注明分压气体注明分压Pi。170页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势图图7-1 铜铜-锌原电池示意图锌原电池示意图eeZnCuZnSO4CuSO4 I 铜铜-锌原电池符号为：锌原电池符号为：(-)ZnZn2+(1mol/L)|Cu2+(1mol/L)(+)Cu|170页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势CuAgAg+Cu2+电池组成式：电池组成式：(-)AgAg+(1mol/L)|Cu2+(1mol/L)(+)
15、Cu|170页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势PtFe2+Fe3+AgAgClCl-(+)：Ag+Cl-e AgClFe3+e Fe 2+(-)：正极组成：正极组成：Fe3+,Fe 2+PtAg AgCl Cl-负极组成：负极组成：该电池组成为：该电池组成为：|(-)(+)Fe3+,Fe 2+PtAg AgCl Cl-170页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势 任何一个任何一个自发自发进行的进行的氧化还原反应氧化还原反应，原则上都可以设计成一个相应的原则上都可以设计成一个相应的原电池原电池。Cu2+Zn =Cu +Zn2+(-)ZnZn2+
16、(1mol/L)|Cu2+(1mol/L)(+)Cu|(-)AgAg+(1mol/L)|Cu2+(1mol/L)(+)Cu|Fe3+,Fe 2+PtAg AgCl Cl-|(-)(+)2Ag+Cu =2Ag +Cu2+Fe3+Ag+Cl-=Fe 2+AgCl 电极类型电极类型电池中电极的种类很多，按其特点分：电池中电极的种类很多，按其特点分：金属金属-金属离子电极金属离子电极金属金属-难溶盐难溶盐-阴离子电极阴离子电极氧化还原电极氧化还原电极气体电极气体电极离子选择性电极离子选择性电极银电极银电极甘汞电极甘汞电极含惰性极板的电极含惰性极板的电极氢电极氢电极玻璃电极玻璃电极了解了解170页页第七
17、章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势银电极：金属银与银离子组成的电极银电极：金属银与银离子组成的电极电极组成：电极组成：电极反应式：电极反应式：电对：电对：Ag+e-Ag Ag+/AgAg+Ag 甘汞电极：甘汞电极：Hg-Hg2Cl2与与KCl溶溶液组成的电极液组成的电极电极组成：电极组成：电极反应式：电极反应式：电对：电对：KCl Hg2Cl2,Hg,PtHg2Cl2 +2e-2Hg+2Cl-Hg2Cl2/Hg,Cl-了了解解170页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势电极组成：电极组成：电极反应式：电极反应式：电对：电对：电极组成：电极组成：电极反
18、应式：电极反应式：电对：电对：含惰性极板的电极含惰性极板的电极:Pt插入含有插入含有Fe3+,Fe2+离子的溶液中组成的电极离子的溶液中组成的电极氢电极氢电极:吸附饱和吸附饱和H2的的Pt插入插入H+溶液中溶液中Fe3+e-Fe 2+Fe3+/Fe2+Fe3+,Fe 2+PtH+H2 PtH+/H2 2H+(aq)+2e-H2(g)了了解解例例7-3将下列氧化还原反应拆成两个半反应，将下列氧化还原反应拆成两个半反应，写出电极组成和电池符号。写出电极组成和电池符号。2MnO4-+5H2O2+6H+=2Mn2+8H2O+5O2 H2O2 2H+O2+2e-MnO4-+8H+5e-Mn2+4H2O(
19、+)：MnO4-,Mn2+,H+Pt(-)：Pt O2 H2O2,H+Pt O2 H2O2,H+MnO4-,Mn2+,H+Pt|(-)(+)解：解：两个半反应：两个半反应：电极组成：电极组成：该电池符号：该电池符号：(-)：(+)：7-3 电极电势电极电势 electrode potential一、电极电势的产生一、电极电势的产生电极电势产生的原因很复杂，一般认为是由电极电势产生的原因很复杂，一般认为是由化学作用化学作用引起的。引起的。以金属及其盐溶液组成的电极为例简要说明：以金属及其盐溶液组成的电极为例简要说明：电极组成：电极组成：Mn+MM Mn+(aq)+ne溶解溶解沉积沉积金属活泼金属
20、活泼溶液很稀溶液很稀溶解溶解 沉积沉积e留在留在M中中金属电势降低金属电势降低171页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势二、原电池的电动势二、原电池的电动势 electromotive force定义：定义：电池的正极与负极之间的平衡电势差。电池的正极与负极之间的平衡电势差。符号：符号：(为希腊字母，读为希腊字母，读epsilon)=+-电极电势也用符号电极电势也用符号 电对电对 表示表示电池的电动势：电池的电动势：171页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势 电极电势的大小取决于电极电势的大小取决于金属的金属的本性本性（活泼程度）、（活泼程度
21、）、温度温度、金属离子的金属离子的浓度浓度等。等。电极电势的符号：电极电势的符号：Ox/Red171页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势 电池电动势的大小和方向在物理学上是电池电动势的大小和方向在物理学上是可以测定的。但要得到一个可以测定的。但要得到一个电极的电极电势电极的电极电势的的绝对值绝对值，科学技术至今无法做到。，科学技术至今无法做到。为了获得各种电极的电极电势的相对大小，为了获得各种电极的电极电势的相对大小，必须选定一个电极作为标准。必须选定一个电极作为标准。International Union of Pure and Applied Chemistry
22、IUPAC选定选定“标准氢电极标准氢电极”的电势作为标准，的电势作为标准，人为地规定人为地规定 标准氢电极的电极电势为标准氢电极的电极电势为。171页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势二、标准电极电势二、标准电极电势1、标准氢电极、标准氢电极 standard hydrogen electrode简记简记 SHE铂黑铂黑H2H2图图7-3 标准氢电极标准氢电极 将镀有铂黑将镀有铂黑(铂粉铂粉)的铂的铂片浸入到片浸入到 H+活度为活度为1mol/L的酸溶液中，的酸溶液中，298.15K时连时连续通入压力为续通入压力为100kPa的纯的纯氢气流，使铂黑吸附氢气氢气流，使铂
23、黑吸附氢气达饱和。达饱和。172页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势铂黑铂黑H2H2图图7-3 标准氢电极标准氢电极SHE 电极组成：电极组成：Pt H2(100kPa)H+(1mol/L)电极反应：电极反应：H2 2H+(aq)+2e-规定：规定：2、电极的标准状态：、电极的标准状态：=0.0000 伏特伏特H+/H20298.15K，各电极的反应物浓度各电极的反应物浓度 1mol/L，气体气体P=100kPa物质皆为纯净物物质皆为纯净物0 =03、电极的标准电极电势、电极的标准电极电势符号：符号：定义：定义：标准状态下，某电极与标准氢电极标准状态下，某电极与标准氢
24、电极之间的电势差。之间的电势差。原电池：原电池：(-)标准氢电极标准氢电极SHE待测电极待测电极(+)测得该电池电动势：测得该电池电动势：0H+/H20+-0H+/H2=0.0000V0待测待测=0 172页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势0Cu2+/Cu例例电池电池：(-)SHECu2+(1mol/L)|Cu(+)298.15K时，测得时，测得0 =+0.3394伏特伏特0 =-0SHE0SHE=0.0000V0Cu2+/Cu=+0.3394 V铜电极的标准电极电势比标准氢电极的电势铜电极的标准电极电势比标准氢电极的电势高高 0.3394伏特伏特172页页第七章第
25、七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势0Zn2+/Zn例例电池电池：(-)SHEZn2+(1mol/L)|Zn(+)298.15K时，测得时，测得0 =-0.7621伏特伏特0 =-0SHE0SHE=0.0000V0Zn2+/Zn=-0.7621 V锌电极的标准电极电势比标准氢电极的电势锌电极的标准电极电势比标准氢电极的电势低低 0.7621伏特伏特172页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势三、标准电极电势表三、标准电极电势表1、标准电极电势表、标准电极电势表见见362页页附录五附录五电极组成电极组成0(伏特伏特)Ox +ze Red K+KK+e K-2
26、.936Zn2+ZnZn2+2e ZnCu2+CuCu2+2e Cu-0.7621+0.33940.0000MnO4-,Mn2+,H+PtMnO4-+8H+5e Mn2+4H2O+1.512H+H2,Pt2H+2e H2 按电极电势由低到高的顺序排列；按电极电势由低到高的顺序排列；标准电极电势表标准电极电势表 高低反映了氧化还原电对得失电子的难易程度高低反映了氧化还原电对得失电子的难易程度 使用此表注意几个问题：使用此表注意几个问题：越大越大 越小越小电对电对Ox/RedRed易失易失 e还原能力越强还原能力越强Ox易得易得 e氧化能力越强氧化能力越强 值是在标准状态下的水溶液中测得的。值是在
27、标准状态下的水溶液中测得的。不适用于非水溶液系统及高温下的固相间不适用于非水溶液系统及高温下的固相间的反应。的反应。表中所列表中所列 值的正负号不因电极反应值的正负号不因电极反应 进行的方向而改变；进行的方向而改变；电极反应中，氧化型电极反应中，氧化型+ze-还原型还原型包括反应所需的包括反应所需的H+、OH-、H2O等等MnO4-+8H+5e-Mn2+4H2OMnO4-+2H2O+3e-MnO2+4OH-氧化型氧化型还原型还原型Zn Zn2+2e Zn2+2e Zn0Zn2+/Zn0Zn2+/Zn=-0.7621 V=?V-0.7621 是电极处于平衡状态下的电势是电极处于平衡状态下的电势
28、电极的标准电极电势具有电极的标准电极电势具有强度性质强度性质，与物质的数量无关。，与物质的数量无关。似温度：似温度：25水水+25水水25水水Fe3+e-Fe2+4Fe3+4e-4Fe2+0Fe3+/Fe2+=+0.769 V=V0Fe3+/Fe2+0.769362页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势 实际上大多数化学反应都是在实际上大多数化学反应都是在非标准状态非标准状态下进行的，且溶液中的离子浓度随时改变。下进行的，且溶液中的离子浓度随时改变。如果电极反应如果电极反应不是在标准状态时不是在标准状态时，电极的电极电势该是多少呢？电极的电极电势该是多少呢？一个电极的电
29、极电势的大小不仅与电极的一个电极的电极电势的大小不仅与电极的本性本性有关，而且与溶液中的有关，而且与溶液中的离子浓度、温度离子浓度、温度等等因素有关。这些相关性体现在因素有关。这些相关性体现在 Nernst 方程式中方程式中172页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势五五、Nernst equation（电极在非标准状态下电极电势的计算公式）（电极在非标准状态下电极电势的计算公式）电极反应：电极反应：a Ox +ze-b Red电极电势的能斯特方程式：电极电势的能斯特方程式：电对电对Ox/Red在指定在指定浓度下的浓度下的电极电势电极电势电对电对Ox/Red的的标准标准
30、电极电势电极电势R：摩尔气体常数摩尔气体常数T：绝对温度绝对温度F：Faraday常数常数badReOxlnzFRT 174页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势=+RTzFlnOxaRedbR=8.314 J mol-1 K-1T=(273.15+t )KF=96485 C mol-1 =96485 J V-1 mol-1ln x=2.303 lg x25 即即 T =273.15+25 =298.15(K)2.303RTF=2.303 8.314 298.1596485=0.0591625时，电极电势的时，电极电势的Nernst方程式方程式:Ox/Red=Ox/Re
31、d+0.05916zlgOxaRedb7式式175页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势 正确书写能斯特方程式正确书写能斯特方程式1、必须配平半反应；、必须配平半反应；2、Red包含半反应中右边所有的物质，包含半反应中右边所有的物质，Ox包含半反应中左边所有的物质；包含半反应中左边所有的物质；3、对于纯固体、纯液体（包括溶剂水），、对于纯固体、纯液体（包括溶剂水），其浓度看为其浓度看为 1 mol/L；4、对于气态物质，其浓度用相对压力代入、对于气态物质，其浓度用相对压力代入P分压分压/100 kPa a Ox +ze-b Red175页页第七章第七章 氧化还原反应和电
32、极电势氧化还原反应和电极电势写出下列电极在写出下列电极在298.15K时的时的Nernst方程式方程式:1.Zn2+2e-ZnZn2+/Zn=Zn2+/Zn+0.059162lgZn2+2.Br2()+2e-2Br-Br2/Br-=Br2/Br-+0.059162lg1Br-2175页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势3.Cl2 (g)+2e 2Cl-298.15K，Cl2/Cl-=Cl2/Cl-+0.059162lgP分压分压/PCl-24.Cr2O72-+14H+6e 2Cr3+7H2OCr2O72-,H+/Cr3+=+0.059166lgCr3+2Cr2O72-
33、H+14175页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势25时，电极电势的时，电极电势的Nernst方程式方程式:a Ox +ze-b Red本性本性温度温度浓度浓度badReOxlnzFRT badRe/OxdRe/OxdReOxlgz05916.0 175页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势计算计算298.15K时，时，Zn|Zn2+(0.01mol/L)的电极电势。的电极电势。解：解：查表查表 Zn2+2e ZnE =-0.7621 V=-0.7621+(0.05916/2)lg0.010.059162lgZn2+Zn2+/Zn=Zn2+/Z
34、n+=-0.8213(V)计算结果计算结果E降低降低 ，说明，说明Zn失电子能力增强失电子能力增强。175页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势例例7-6 已知已知 298.15K时，时，Fe3+/Fe2+=0.769V。计算将铂丝插在计算将铂丝插在c(Fe3+)=1.0mol/L,c(Fe2+)=0.10mol/L溶液中组溶液中组成成Fe3+/Fe2+电极的电极电势。电极的电极电势。解：解：298.15 K 时，时，Fe3+/Fe2+电极的电极电势为：电极的电极电势为：)Fe(c)Fe(clg05916.023Fe/FeFe/Fe2323 10.00.1lg05916
35、.0769.0 =0.828(V)计算结果计算结果:电极电势相应地由电极电势相应地由0.769 V增大增大 0.828V，说明，说明Fe3+得电子能力增强。得电子能力增强。176页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势第四节第四节 电极电势的应用电极电势的应用*比较氧化剂和还原剂的相对强弱比较氧化剂和还原剂的相对强弱 计算原电池的电动势计算原电池的电动势 判断氧化还原反应进行的方向判断氧化还原反应进行的方向 确定氧化还原反应进行的程度确定氧化还原反应进行的程度 计算标准平衡常数值计算标准平衡常数值K 元素电势图（自学）元素电势图（自学）176页页第七章第七章 氧化还原反应
36、和电极电势氧化还原反应和电极电势一、一、比较氧化剂和还原剂的相对强弱比较氧化剂和还原剂的相对强弱 电极电势反映出电极中氧化型物质得到电子电极电势反映出电极中氧化型物质得到电子的能力和还原型物质失去电子的能力。的能力和还原型物质失去电子的能力。OxeRedz电极反应：电极反应：电极电势越大，越易得电子，强的氧化剂；电极电势越大，越易得电子，强的氧化剂；电极电势越小，越易失电子，强的还原剂；电极电势越小，越易失电子，强的还原剂；176页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势例例7-9 在在298.15K、标准状态下，从下列电对中选择、标准状态下，从下列电对中选择出最强的氧化剂
37、和最强的还原剂，并列出各种氧化型出最强的氧化剂和最强的还原剂，并列出各种氧化型物质的氧化能力和还原型物质的还原能力的强弱顺序物质的氧化能力和还原型物质的还原能力的强弱顺序3+2+2+4+2+22Fe/Fe,Cu/Cu,I/I,Sn/Sn,Cl/Cl解：解：查得查得 Fe3+/Fe2+=0.769V Cu2+/Cu=0.3394V Sn4+/Sn2+=0.153V Cl2/Cl-=1.360V I2/I-=0.5345V最强的氧化剂最强的氧化剂:Cl2最强的还原剂最强的还原剂:Sn2+氧化能力：氧化能力：还原能力：还原能力：3+2+4+22Cl Fe I CuSn2+2+SnCuI FeCl17
38、7页页二、计算原电池的电动势二、计算原电池的电动势例例7-9 在在298.15K 时，将银丝插入时，将银丝插入 AgNO3 溶液中，铂溶液中，铂片插入片插入FeSO4和和 Fe2(SO4)3 混合溶液中组成原电池。试混合溶液中组成原电池。试分别计算出下列两种情况下原电池的电动势，并写出分别计算出下列两种情况下原电池的电动势，并写出原电池符号、电极反应和电池反应。原电池符号、电极反应和电池反应。+3+2+1(1)(Ag)=(Fe)=(Fe)=1.0mol L;ccc+2+1(2)(Ag)=(Fe)=0.010mol L,cc3+(Fe)cc解：解：Fe3+/Fe2+=0.769V Ag+/Ag=
39、0.7991V在标准状态下将电对在标准状态下将电对AgAg+/Ag/Ag和和FeFe3+3+/Fe/Fe2+2+组成原电池，组成原电池，标准电极电势较大的电对标准电极电势较大的电对Ag+/Ag为原电池正极，标为原电池正极，标准电极电势较小的电对准电极电势较小的电对Fe3+/Fe2+为原电池的负极。为原电池的负极。177页页E=0.7991V-0.769V=0.030V原电池的电动势为：原电池的电动势为：（1）原电池符号为：）原电池符号为：()Pt|Fe2+(1.0mol/L),Fe3+(1.0mol/L)|Ag+(1.0mol/L)|Ag(+)正极反应式：正极反应式：Ag+e-Ag负极反应式：
40、负极反应式：Fe2+-e-Fe3+电池反应式：电池反应式：Ag+Fe2+=Ag+Fe3+178页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势（2）非标准状态时，）非标准状态时，)Fe(c)Fe(clg05916.023Fe/FeFe/Fe2323 )V(887.0010.00.1lg05916.0769.0 )Ag(clg05916.0Ag/AgAg/Ag )V(6808.0010.0lg05916.07991.0 Fe3+/Fe2+Ag+/Ag,电对电对Fe3+/Fe2+为正极，电对为正极，电对Ag+/Ag为负极为负极178页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应
41、和电极电势E=0.887V-0.681V=0.206V原电池的电动势为：原电池的电动势为：（2）原电池符号为：）原电池符号为：()Ag|Ag+(0.010mol/L)|Fe3+(1.0mol/L),Fe2+(0.010mol/L)|Pt(+)正极反应式：正极反应式：Ag e-Ag+负极反应式：负极反应式：Fe3+e-Fe2+电池反应式：电池反应式：Ag+Fe3+=Ag+Fe2+178页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势 三、三、判断氧化还原反应进行的方向判断氧化还原反应进行的方向标准状态下，由此反应组成的原电池的标准状态下，由此反应组成的原电池的标准电动势：标准电动势
42、：氧化还原反应总是自发地由氧化还原反应总是自发地由较强的氧化剂较强的氧化剂从从强的还原剂强的还原剂那夺取电子，向着生成那夺取电子，向着生成较弱的还较弱的还原剂原剂和和弱的氧化剂弱的氧化剂的方向进行。的方向进行。0，氧化还原反应氧化还原反应正向正向自发进行；自发进行；0，氧化还原反应氧化还原反应正向正向自发进行；自发进行；0由于由于 0，所以标准状态下反应正向进行。所以标准状态下反应正向进行。179页页第七章第七章 氧化还原反应和电极电势氧化还原反应和电极电势判断判断2Fe3+2I-2Fe2+I2 在标准状态下和在标准状态下和Fe3+=I-=0.001mol/L,Fe2+=1mol/L时，反应时
43、，反应进行的方向。进行的方向。例例解：解：非标准状态时，假设反应正向进行，则非标准状态时，假设反应正向进行，则+=Fe3+/Fe2+0.05916lg(Fe3+/Fe2+)Fe3+e-Fe2+正极：正极：负极：负极：2I-2e-I20 =+0.769 V=0.769+0.05916 lg(0.001/1)=0.591(V)0-=+0.5345 V-=I2/I-+(0.05916/2)lg(I2/I-2)=0.5345+0.02958 lg(1/0.0012)=0.712(V)由于由于 0，所以非标准状态下反应逆向进行。，所以非标准状态下反应逆向进行。=+-=0.591-0.712 0例例判断标准状态下，下列氧化还原反应判断标准状态下，下列氧化还原反应自发进行的方向。自发进行的方向。2Fe2+Br2 2Fe3+2Br-解：解：查表查表0Fe3+/Fe2+=+0.769 V0Br2/Br-=+1.0774 V较强氧化剂是较强氧化剂是 Br2较强还原剂是较强还原剂是 Fe2+氧化还原反应自发进行的方向是正向。氧化还原反应自发进行的方向是正向。2Fe2+Br2 2Fe3+2Br-即即
