1、第七章第七章 氧化还原与电极电势氧化还原与电极电势第一节第一节 氧化还原反应的基本概念氧化还原反应的基本概念引引:氧化还原反应氧化还原反应我们平时常见的一些化学反应，如我们平时常见的一些化学反应，如H2的制备：的制备：Zn +2HCl ZnCl2 +H2 特点：特点：实质：实质：此类反应就称此类反应就称氧化还原反应氧化还原反应另：另：铁在潮湿的空气中生锈、铁在潮湿的空气中生锈、KMnO4的氧化作用，都的氧化作用，都 属于氧化还原反应。属于氧化还原反应。反应中又化合价的升高和降低反应中又化合价的升高和降低有电子的得失有电子的得失一、氧化数一、氧化数1970年，年，IUPAC定义了定义了氧化数氧化
2、数来研究氧化还原反应。来研究氧化还原反应。氧化数：氧化数：元素的氧化数是该元素一个原子的荷电数，这种荷元素的氧化数是该元素一个原子的荷电数，这种荷电数是将成键电子指定给电负性较大的元素而求得的。（元电数是将成键电子指定给电负性较大的元素而求得的。（元素的电负性是原子在分子中吸引成键电子能力的量度。）素的电负性是原子在分子中吸引成键电子能力的量度。）可看出：可看出：它是一个有一定人为性的经验概念，表示某元素在化它是一个有一定人为性的经验概念，表示某元素在化合物中相应原子的形式电荷数，可以是合物中相应原子的形式电荷数，可以是整数整数、分数分数和和零零。确定方法：确定方法：1.在在单质单质中，元素的
3、氧化数为零。中，元素的氧化数为零。2.在在离子化合物离子化合物中，中，3.在在共价化合物共价化合物中，中，即将电子的偏向看成是电子的得失，即将电子的偏向看成是电子的得失，元素的氧化数就等于该元素对应离子的元素的氧化数就等于该元素对应离子的离子电荷数。离子电荷数。元素的氧化数就等于该元素的形式电荷数。元素的氧化数就等于该元素的形式电荷数。规律：规律：4.中性分子中性分子中各原子的氧化数的代数和为零中各原子的氧化数的代数和为零,复杂离子复杂离子的电荷数的电荷数等于各元素氧化数的代数和等于各元素氧化数的代数和。1.氢氢的氧化数一般为的氧化数一般为+1，在金属氢化物中为，在金属氢化物中为-1;例如例如
4、:NaH中中H的氧化数为的氧化数为-1。2.氧氧的氧化数一般为的氧化数一般为-2;在过氧化物中为在过氧化物中为-1;在氧的氟化物中为在氧的氟化物中为+2。例如例如:H2O2中中O的氧化数为的氧化数为-1;OF2中中O的氧化数为的氧化数为+2。注意：注意：要将氧化数与化合价区分开来：要将氧化数与化合价区分开来：氧化数氧化数是一个有一定人为性的经验概念，它是按照一定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，用来表示元素在化合物中各原子的规则指定了的一种数字，用来表示元素在化合物中各原子的形式电荷数。形式电荷数。它可以是整数，也可以是分数。它可以是整数，也可以是分数。化合价化合
5、价表示化合物中各元素的原子结合或置换表示化合物中各元素的原子结合或置换H原子的能原子的能力，是相结合的原子之间的个数比。原子是基本单元，因此，力，是相结合的原子之间的个数比。原子是基本单元，因此，化合价只能是整数，不可能为分数。化合价只能是整数，不可能为分数。例如：例如：Fe3O4中：中：铁的氧化数为：铁的氧化数为：322铁的化合价有两种：铁的化合价有两种：+2，+3二、氧化还原反应二、氧化还原反应氧化还原反应氧化还原反应：有元素氧化数变化的反应：有元素氧化数变化的反应非氧化还原反应非氧化还原反应：无元素氧化数变化的反应：无元素氧化数变化的反应Zn+Cu2+Cu还原剂1氧化剂2氧化剂1还原剂2
6、（氧化产物）（还原产物）Zn2+00氧化反应还原反应氧化反应氧化反应：失去电子，：失去电子，氧化数升高的反应氧化数升高的反应还原反应还原反应：得到电子，：得到电子，氧化数降低的反应氧化数降低的反应氧化剂氧化剂：氧化数较高，反应中得电子的物质：氧化数较高，反应中得电子的物质还原剂还原剂：氧化数较低，反应中失电子的物质：氧化数较低，反应中失电子的物质氧化还原电对（共轭电对）：氧化还原电对（共轭电对）：由同一种元素的氧化态物质（氧化数高的，又由同一种元素的氧化态物质（氧化数高的，又称氧化型）和其对应的还原态物质（氧化数低的，称氧化型）和其对应的还原态物质（氧化数低的，又称还原型）所构成的整体又称还原
7、型）所构成的整体.一般以一般以Ox/Red表示表示如如：Zn2+/Zn，Cu2+/Cu注意：注意：1.1.共轭电对中，还原剂的还原能力越强，则其共轭共轭电对中，还原剂的还原能力越强，则其共轭氧化剂的氧化能力越弱。同理，氧化剂的氧化能力氧化剂的氧化能力越弱。同理，氧化剂的氧化能力越强，其共轭还原剂的还原能力越弱。越强，其共轭还原剂的还原能力越弱。2.2.氧化还原反应中，氧化反应和还原反应必须同时存氧化还原反应中，氧化反应和还原反应必须同时存在，缺一不可的，两者共同组成一个氧化还原反应。在，缺一不可的，两者共同组成一个氧化还原反应。三、氧化还原反应方程式的配平三、氧化还原反应方程式的配平 离子电子
8、法离子电子法 配平原则配平原则:氧化剂、还原剂得失电子数必须相等氧化剂、还原剂得失电子数必须相等(电荷守恒电荷守恒);反应前后各元素原子总数相等反应前后各元素原子总数相等(质量守恒质量守恒).例题例题:配平配平KMnO4+K2SO3 MnSO4+K2SO4(酸性介质中酸性介质中).解解:1.写出未配平的离子方程式写出未配平的离子方程式;MnO4-+SO32-Mn2+SO42-2.拆分为氧化、还原两个半反应拆分为氧化、还原两个半反应,并使左右两边并使左右两边相同元素的原子数目相等相同元素的原子数目相等.3.加减电子数加减电子数,使左右两边电荷数相等使左右两边电荷数相等.乘以适当系乘以适当系数后相
9、加数后相加,整理整理.MnO4-+8H+Mn2+4H2OMnO4-Mn2+SO32-SO42-+4H2O+8H+H2O+2H+2+5e-=SO32-+H2O SO42-+2H+-2e-=5+)2MnO4-+5SO32-+6H+=2Mn2+5SO42-+3H2O根据溶液得酸碱性加上根据溶液得酸碱性加上H+，OH-，H2O4.4.补上不参加氧化还原反应的离子，写成配平补上不参加氧化还原反应的离子，写成配平的分子反应式的分子反应式 对于对于酸性酸性介质介质:多多n个个O,+2n个个H+,另一边另一边+n个个H2O对于对于碱性碱性介质介质:多多n个个O,+n个个H2O,另一边另一边+2n个个OH-.对
10、于对于中性中性介质介质:左边多左边多n个个O,+n个个H2O,右边右边+2n个个OH-;右边多右边多n个个O,+2n个个H+,左边左边n个个H2O.配平过程中半反应左右两边添加配平过程中半反应左右两边添加H+,OH-,H2O的的一一般规律般规律:第二节第二节 原电池与电极电势原电池与电极电势 一、原电池一、原电池原电池：原电池：利用氧化还原反应，利用氧化还原反应，将化学能转变成电能的装置。将化学能转变成电能的装置。右图为铜锌原电池装置示意图右图为铜锌原电池装置示意图 现象：现象：Zn片开始溶解，片开始溶解，Cu片上片上有有Cu沉积，检流计上指针向一沉积，检流计上指针向一方偏转（由偏转方向说明电
11、子方偏转（由偏转方向说明电子由由Zn片移向片移向Cu片）片）解释解释：金属活泼性：金属活泼性：ZnCuZn易失电子而易失电子而Cu易得电子易得电子Zn-2e Zn2+Cu2+2e Cu电极电极:组成原电池的导体组成原电池的导体负极负极:给出电子的电极（发生氧化反应，氧化数给出电子的电极（发生氧化反应，氧化数）正极正极:得到电子的电极（发生还原反应，氧化数得到电子的电极（发生还原反应，氧化数）负极负极氧化反应（氧化数氧化反应（氧化数）正极正极还原反应（氧化数还原反应（氧化数）半电池半电池：这里这里：Zn和和Zn盐，盐，Cu和和Cu盐，分别称为两个半电池，一盐，分别称为两个半电池，一个原电池就是由
12、两个半电池组成。个原电池就是由两个半电池组成。故故电极反应电极反应又称为又称为半电池反应半电池反应两个半电池反应两个半电池反应 原电池反应原电池反应铜锌原电池电池反应式：铜锌原电池电池反应式：Zn+Cu2+Zn2+Cu盐桥：盐桥：组成组成：饱和：饱和 KCl+3%琼脂凝胶琼脂凝胶 作用作用：1.1.沟通电路沟通电路2.2.中和电荷中和电荷3.3.消除液接电势消除液接电势二、原电池的组成及其表示二、原电池的组成及其表示为了区分不同得原电池，常用电池组成式来表示原电池为了区分不同得原电池，常用电池组成式来表示原电池如如铜锌原电池的组成式为：铜锌原电池的组成式为：)Cu(|)(Cu|)(Zn|)Zn
13、(2212cc书写原电池组成式的规则：书写原电池组成式的规则：1.1.负极负极“(-)”(-)”在左边在左边,正极正极“(+)”(+)”在右边在右边2.2.半电池中两相界面用半电池中两相界面用“”分开分开;同相不同物种用同相不同物种用“,”,”分分开开;盐桥用盐桥用“”表示表示;非标准态时要注明非标准态时要注明c ci i或或p pi i3.3.若电极反应无金属导体若电极反应无金属导体,用惰性电极用惰性电极Pt 或或C(石墨石墨)4.4.纯液体、固体和气体写在靠惰性电极一边纯液体、固体和气体写在靠惰性电极一边,用用“,”,”分开分开 理论上讲，任何一个氧化还原反应都能组成原电池。理论上讲，任何
14、一个氧化还原反应都能组成原电池。每个原电池都是由两个每个原电池都是由两个半电池半电池 构成构成,对应两个电对。对应两个电对。例题例题:将反应将反应:2Fe2+(1.0molL-1)+Cl2(100kPa)2Fe3+(0.10molL-1)+2Cl-(2.0molL-1)设计成原电池，设计成原电池，并写出电池符号。并写出电池符号。正极正极:Cl2(g)+2e-2Cl-(aq);负极负极:Fe2+(aq)-e-Fe3+(aq).|Cl2(100 kPa),Cl-(2.0molL-1)|Pt(+)Fe3+(0.10molL-1)Fe2+,(-)Pt|解解:三、电池电动势三、电池电动势 电池既然能产生
15、电流，表示正极和负极之间存在着电势电池既然能产生电流，表示正极和负极之间存在着电势差，该电势差就称为电池的差，该电势差就称为电池的电动势电动势（E）E接触电接触电势势（金属（金属-金属）金属）液接液接电势电势（溶液（溶液-溶液）溶液）电极电极电势电势（金属（金属-溶液）溶液）)()(E很小，可忽略不计很小，可忽略不计用盐桥消除用盐桥消除用用 表示表示四、电极电势的产生四、电极电势的产生 金属棒放入含该金属离子的盐溶液中时，有两种倾向存在：金属棒放入含该金属离子的盐溶液中时，有两种倾向存在：a.M（s）M n+（aq）+ne 金属越活泼，溶液越稀，这种金属越活泼，溶液越稀，这种倾向越大。倾向越大
16、。b.M n+（aq）+ne M（s）金属越不活泼，溶液越浓，这种金属越不活泼，溶液越浓，这种倾向越大。倾向越大。一定条件下两过程达到平衡：一定条件下两过程达到平衡：M（s）M n+（aq）+ne 溶解溶解沉积沉积1.产生产生 若若M失去电子的倾向失去电子的倾向M n+获得电子的倾向，则达平衡时，获得电子的倾向，则达平衡时，M n+将进入溶液，使金属棒上留有过剩电子而带负电，靠近金属将进入溶液，使金属棒上留有过剩电子而带负电，靠近金属棒的溶液层带正电。这样棒的溶液层带正电。这样金属表面和紧靠着它的盐溶液层之间形金属表面和紧靠着它的盐溶液层之间形成相反电荷的成相反电荷的双电层双电层，产生了，产生
17、了电势差电势差电极电势。电极电势。2.表示表示用符号用符号 表示，具体表示方法为表示，具体表示方法为“”“”)/(还原型氧化型 氧化型+ne 还原型Zn2+2e Zn (Zn2+/Zn)Cu2+2e Cu (Cu2+/Cu)3.影响因素影响因素金属愈活泼金属愈活泼,溶液浓度愈稀，温度愈高，则溶液浓度愈稀，温度愈高，则电极电势愈低电极电势愈低。金属愈不活泼金属愈不活泼，溶液浓度愈浓，温度愈低，则，溶液浓度愈浓，温度愈低，则电极电势愈高电极电势愈高。五、标准电极电势五、标准电极电势（一）标准氢电极（一）标准氢电极电极组成式：电极组成式：Pt，H2（p=100kpa）|H+（）1Llmol电极反应：
18、电极反应：2H+(aq)+2e H2(g)铂黑的作用：铂黑的作用：IUPAC规定规定：此种状态下所产生的电势：此种状态下所产生的电势差称为标准氢电极电势（差称为标准氢电极电势（SHE），并指定），并指定其值为零，作为与其它电极电势相比较的其值为零，作为与其它电极电势相比较的相对标准，表示为相对标准，表示为 (H+/H2)=0 V。1.导电导电2.吸附吸附H2（二）标准电极电势的测定（二）标准电极电势的测定即组成如下电池：即组成如下电池：标准氢电极（标准氢电极（SHE）|待测电极（标态）待测电极（标态）)(待测左右E(H+/H2)=(待测)测出电池的标准电动势测出电池的标准电动势E为：为：热力学
19、上规定热力学上规定：凡是组成电极的各物质，处于溶液中其浓：凡是组成电极的各物质，处于溶液中其浓度为度为1molL-1(严格地说，活度严格地说，活度a=1)，气体分压为，气体分压为100kPa,液液体或固体为各自的纯净状态时，电极就处于标准状态。体或固体为各自的纯净状态时，电极就处于标准状态。在标在标准状态下，某电极与标准氢电极之间的电势差称为该电极的准状态下，某电极与标准氢电极之间的电势差称为该电极的标准电极电势标准电极电势，用符号用符号 表示（通常测定温度为表示（通常测定温度为298K）。）。例如电池：例如电池：Cu|)Lmol1(Cu|SHE12测定装置见下图：测定装置见下图：298K时，
20、测得该电池时，测得该电池的 标 准 电 动 势 为的 标 准 电 动 势 为0.3402V 。即铜电极的标准电势即铜电极的标准电势 =+0.3402V。)CuCu(2六、标准电极电势表六、标准电极电势表 本课程标准电极电势表按照本课程标准电极电势表按照IUPAC的系统，氢以上为负，的系统，氢以上为负，氢以下为正。氢以下为正。Cl22+3Zn+2e-Zn-0.7628-0.44020.00000.3370.5350.7701.0851.3583Fe2+2e-+Fe+2e-2+H2+2e-+H2NiNi-0.23+2e-2+CuCu+2e-I2I-2Fe2+2e-FeBr2(l)Br-+2e-2+
21、2e-2Cl-氧化型还原型+ne-/V氧化型的氧化性增强还原型的还原性增强22使用时注意：使用时注意：1.标准电极电势值与电极反应写法无关标准电极电势值与电极反应写法无关2.电极反应中各组分同乘以或除以同一系数，电极反应中各组分同乘以或除以同一系数，值不变值不变 Zn2+2e Zn Zn2+e Zn 212121V7628.0)Zn/Zn(2V7628.0)Zn/Zn(2Zn2+2e Zn Zn Zn2+2eV7628.0)Zn/Zn(2V7628.0)Zn/Zn(23.标准电极电势是指在热力学标准态下的电极电势，应在满标准电极电势是指在热力学标准态下的电极电势，应在满足标准态的条件下使用。足
22、标准态的条件下使用。标准电极电势表的应用：标准电极电势表的应用：（1）判断判断标态下标态下氧化剂和还原剂的强弱氧化剂和还原剂的强弱 标准电极电势数值越小，其还原型的还原性越强，氧化标准电极电势数值越小，其还原型的还原性越强，氧化型的氧化性越弱，反之亦然。型的氧化性越弱，反之亦然。（2）判断判断标态下标态下反应自发进行的方向反应自发进行的方向标态下反应自发进行的方向标态下反应自发进行的方向：标态时标态时较强的氧化剂和较强的还原剂相互作用，向生成它较强的氧化剂和较强的还原剂相互作用，向生成它们较弱的还原剂和较弱的氧化剂的方向进行。们较弱的还原剂和较弱的氧化剂的方向进行。对角线方向相互反应对角线方向
23、相互反应第三节第三节 影响电极电势的因素影响电极电势的因素影响电极电势的主要因素影响电极电势的主要因素 电极本性电极本性 氧化型和还原型物质的浓度或氧化型和还原型物质的浓度或气体分压气体分压 温度温度 一、能斯特方程式一、能斯特方程式若在电池中发生以下氧化还原反应：若在电池中发生以下氧化还原反应：a A+b B cC+d D 氧氧1 还还2 还还1 氧氧21.电池电动势的能斯特方程式：电池电动势的能斯特方程式：则该电池电动势的能斯特则该电池电动势的能斯特（Nernst）方程式为：方程式为：dcbaDCBAlnnFRTEE298K时：时：dcbaDCBAlg0592.0nEEn为电池反应中的电子
24、得失数为电池反应中的电子得失数 2.电极电势的能斯特方程式电极电势的能斯特方程式 对于任一电极反应：对于任一电极反应：a a 氧化型氧化型+n n e e c c 还原型还原型 298K 时，其电极电势的能斯特方程式为：时，其电极电势的能斯特方程式为：canlg0592.0还原型氧化型注意：注意：（1）氧化型氧化型/还原型还原型 表示参与电极反应表示参与电极反应所有所有氧化型物质浓氧化型物质浓度的乘积与度的乘积与所有所有还原型物质浓度的乘积之比。还原型物质浓度的乘积之比。a、c 分别代表一分别代表一个已配平的电极反应中氧化型和还原型各物质前的系数个已配平的电极反应中氧化型和还原型各物质前的系数
25、。（2）电极反应中有电极反应中有H+或或OH-参加时，这些离子的浓度也应写在参加时，这些离子的浓度也应写在方程式中。方程式中。（3）纯固体或纯液体以及稀溶液中）纯固体或纯液体以及稀溶液中H2O的浓度为常数的浓度为常数1；离子浓度单位用离子浓度单位用molL-1（严格讲要用活度），若有气体物（严格讲要用活度），若有气体物质，可在公式中代入其分压，气体的分压用质，可在公式中代入其分压，气体的分压用相对分压相对分压（即（即100kPa的倍数的倍数*）表示。）表示。二、影响电极电势的因素及有关计算二、影响电极电势的因素及有关计算1.物质浓度对电极电势的影响物质浓度对电极电势的影响【例7-2】试计算29
26、8K时，的电极电势Zn/)Lmol01.0(Zn12解：查表得 Zn2+2e Zn V7628.0Znlg20592.02=0.8220V结论：结论：氧化型物质浓度降低氧化型物质浓度降低,还原剂失电子的能力还原剂失电子的能力（还原性）增强。（还原性）增强。解：解：0001.01lg10592.0771.0FeFelg0592.023n )V(01.140592.0771.0结论：结论：还原型物质浓度降低还原型物质浓度降低,氧化剂得电子能力氧化剂得电子能力（氧化性）增强。（氧化性）增强。【例7-3】求 、时,值。已知 Fe3+e Fe2+13Lmol1Fe12Lmol0001.0Fe)Fe/Fe
27、(23)V(771.02.酸度对电极电势的影响酸度对电极电势的影响 若电极反应中包含若电极反应中包含H+或或OH，则酸度将会对电极电势产生，则酸度将会对电极电势产生影响。影响。)/Mn(MnO24的值计算如下：MnHMnOlg50.0592284)V(61.1)12lg(50592.051.18结论：结论：氧化能力随溶液酸度增大而增强4MnO例如：是一种常见的氧化剂，它在酸性溶液中作氧化剂时，其电极反应为：MnO4+8H+5e Mn2+4H2O =1.51V4KMnO3.沉淀的生成对电极电势的影响沉淀的生成对电极电势的影响 某些沉淀剂或配合剂的加入也会对某些物质的氧化还原能力某些沉淀剂或配合剂
28、的加入也会对某些物质的氧化还原能力发生影响，使电极电势发生改变。发生影响，使电极电势发生改变。例如：电对 Ag+e Ag 如果在溶液中加入NaCl溶液，便产生AgCl沉淀V7996.0AgClClAg已知 ，当反应达平衡时，若维持 ，10108.1(AgCl)spK1Lmol1Cl则：)L(mol108.11(AgCl)Cl(AgCl)Ag110-spspKK此时因NaCl的加入而产生AgCl沉淀，形成新的AgCl/Ag电极。该电极反应为：AgCl(s)+e Ag(s)+Cl其电极电势(AgCl/Ag)可用能斯特方程式计算：)V(2227.0)108.1lg(0592.07996.0Aglg1
29、0592.0)/AgAg(/Ag)(Ag(AgCl/Ag)10结论：结论：由于沉淀的生成，降低了 ，使电对 的电极电势下降。AgAg/Ag三、电极的类型三、电极的类型（一）金属（一）金属-金属离子电极金属离子电极（一方是电子导体，一方在溶（一方是电子导体，一方在溶液中）液中）如如银电极银电极：电极组成式：电极组成式：Ag|Ag电极反应：电极反应：Ag +e Ag298K时，时，Aglg0592.07996.0（二）氧化还原电极（二）氧化还原电极 （电极反应全部组分在溶液中，用惰（电极反应全部组分在溶液中，用惰性电子导体传导电子）性电子导体传导电子）如如PtPt插入含有插入含有FeFe3+3+和
30、和FeFe2+2+的溶液中：的溶液中：电极组成式：电极组成式：23Fe,Fe|Pt电极反应：电极反应：Fe3+e Fe2+298K时，时，FeFelg0592.0771.0)Fe/Fe(2323（三）气体（三）气体-离子电极离子电极（一方是气体，一方在溶液中）（一方是气体，一方在溶液中）如氢电极如氢电极 ：电极组成式：电极组成式：Pt),g(H|H2电极反应：电极反应：2H+2e H2298K、H2的分压为的分压为100kPa时，时，pH0592.0H g05921.0（四）金属（四）金属-金属难溶盐金属难溶盐-阴离子电极阴离子电极（溶液中存在着能（溶液中存在着能和金属离子形成难溶沉淀的离子）
31、和金属离子形成难溶沉淀的离子）1.饱和甘汞电极饱和甘汞电极 电极组成式：电极组成式：Pt，Cl|Hg(l)(s),ClHg22电极反应：电极反应：Hg2Cl2 +2e 2 Hg +2Cl 298K时，时，Cllg0592.02678.0甘汞2.氯化银电极氯化银电极 由覆盖着一薄层难溶的由覆盖着一薄层难溶的AgCl的银丝插于的银丝插于KCl或盐酸溶液或盐酸溶液中所组成中所组成 电极组成式：电极组成式：Cl|Ag,AgCl电极反应：电极反应：AgCl +e Ag+Cl298K时，时，l0.0592lgC0.2223)Cl(AgCl/Ag,（五）离子选择性电极（膜电极（五）离子选择性电极（膜电极 ）
32、离子选择电极基本电极敏化电极晶体电极非晶体电极均相膜电极非均相膜电极刚性基质电极流动载体电极气敏电极酶电极带正电荷载体电极带负电荷载体电极中性载体电极分类：分类：第四节第四节 电极电势和电池电动势的应用电极电势和电池电动势的应用一、判断氧化剂、还原剂的相对强弱一、判断氧化剂、还原剂的相对强弱电对的电对的 值值愈小愈小，表明在标准状态下，电对中的，表明在标准状态下，电对中的还原型物质的还原型物质的还原能力愈强还原能力愈强，而其共轭的，而其共轭的氧化型物质的氧化能力就愈弱氧化型物质的氧化能力就愈弱。电对的电对的 值值愈大愈大，表明在标准状态下，电对中的，表明在标准状态下，电对中的氧化型物质的氧化型
33、物质的氧化能力愈强氧化能力愈强，而其共轭的，而其共轭的还原型物质的还原能力就愈弱还原型物质的还原能力就愈弱。例：根据标准电极电势表，将下列氧化剂、还原剂例：根据标准电极电势表，将下列氧化剂、还原剂按照由强到弱分别排列成序：按照由强到弱分别排列成序：I I2 2 、FeFe3+3+、I I-、FeFe2+2+。解：查表得：解：查表得：I2+2e 2I Fe3+e Fe2+V535.0V771.0)/Fe(Fe)/I(I232还原性：I-Fe2+氧化性：Fe3+I2二、判断氧化还原反应进行的方向二、判断氧化还原反应进行的方向 氧化还原反应自发进行的方向：氧化还原反应自发进行的方向：较强氧化剂较强氧
34、化剂1+较强还原剂较强还原剂2较弱还原剂较弱还原剂1+较弱氧化剂较弱氧化剂21.标准状态下标准状态下 （1）“对角线方向相互反应对角线方向相互反应”规规则则（2）0，反应正向自发进行，反应正向自发进行EE 0，反应逆向自发进行，反应逆向自发进行E =0，反应达到平衡状态，反应达到平衡状态2.非标准状态非标准状态 E 0，反应正向自发进行，反应正向自发进行 0，反应逆向自发进行，反应逆向自发进行=0，反应达到平衡状态，反应达到平衡状态【例例7-5】试判断反应试判断反应2Fe3+2I2Fe2+I2标准状态下和标准状态下和Fe3+=0.001 molL1，I=0.001 molL1、Fe+=molL
35、1时，反应进行的方向。时，反应进行的方向。0.535V)/I(I20.771V)/Fe(Fe23已知【例例7-6】试判断在中性溶液中，其它物质浓试判断在中性溶液中，其它物质浓度均为时，下列反应进行的方向。度均为时，下列反应进行的方向。H3AsO4+2I+2H+H3AsO3+I2+H2O)Lmol10H(171Lmol1已知0.535V)/(2II0.559V)/(3343AsOHAsOH三、判断氧化还原反应进行的顺序和限度三、判断氧化还原反应进行的顺序和限度（一）判断氧化还原反应进行的顺序（一）判断氧化还原反应进行的顺序可查得可查得:(Zn2+/Zn)=-0.7631V;(Fe2+/Fe)=-
36、0.447V;(Cu2+/Cu)=+0.3419V。例题例题:在含在含1molL-1 Fe2+，Cu2+的溶液中加入的溶液中加入Zn，哪种离子先被还原哪种离子先被还原?何时第二种离子再被还原何时第二种离子再被还原?解解:一般是一般是电动势最大的两电对优先发生反应电动势最大的两电对优先发生反应.(Cu2+/Cu)-(Zn2+/Zn)=0.3419-(-0.7631)=1.105V;(Fe2+/Fe)-(Zn2+/Zn)=-0.447-(-0.7631)=0.316 V。可见，可见，Cu2+优先被还原优先被还原。当当 (Cu2+/Cu)=(Cu2+/Cu)+(0.0592/2)lgCu2+=(Fe
37、2+/Fe)时，时，Fe2+同时被还原同时被还原。0.3419+(0.0592/2)lgCu2+=-0.447解得解得:Cu2+=1.810-27 molL-1。当当Fe2+开始被还原时，开始被还原时，Cu2+实际上已被还原完全。实际上已被还原完全。（二）判断氧化还原反应进行的限度（二）判断氧化还原反应进行的限度RTnFEK303.2lg298K时时：0592.0)(0592.0lg)()(nEnK【例例7-8】判断反应】判断反应Cl2(g)2Br2Cl+Br2 进行的程度。进行的程度。已知已知1.36V)/Cl(Cl1.07V,)/Br(Br22【例【例7-9】求下列氧化还原反应】求下列氧化
38、还原反应Ag+Fe2Ag+Fe3+在在298K时的平衡常数。若反应开始时，时的平衡常数。若反应开始时，求平衡时求平衡时,L0.10mol)Fe(,L1.0mol)Ag(121cc?Fe3已知已知0.779V/Ag)(Ag0.771V,)/Fe(Fe23第五节元素电势图第五节元素电势图一、一、元素的电势图元素的电势图 若一个元素具有多种氧化态，我们可以从高氧化态到低氧若一个元素具有多种氧化态，我们可以从高氧化态到低氧化态，把它们的标准电极电势值以图解方式表示出来，这种表化态，把它们的标准电极电势值以图解方式表示出来，这种表示同一元素处于不同氧化态时的标准电极电势之间的关系图，示同一元素处于不同氧
39、化态时的标准电极电势之间的关系图，称称元素电势图元素电势图。+0.69 +1.776 O2 H2O2 H2O A/V:+1.229例如：氧的元素电势图：例如：氧的元素电势图：注意：注意：电势的高低顺序有两种书写方式，一种是电势的高低顺序有两种书写方式，一种是从左向从左向右，氧化态由高到低右，氧化态由高到低；另一种是从左向右，氧化态由；另一种是从左向右，氧化态由低到高。低到高。根据溶液的根据溶液的pH值不同，可分为两大类：（酸性溶值不同，可分为两大类：（酸性溶液）表示溶液的液）表示溶液的pH=0；（碱性溶液）表示溶液的；（碱性溶液）表示溶液的pH=14。书写某一元素电势图时，既可以将全部氧化态列
40、书写某一元素电势图时，既可以将全部氧化态列出，也可根据需要只列出其中一部分。出，也可根据需要只列出其中一部分。例如例如:溴的元素电势图溴的元素电势图:在酸性介质中在酸性介质中:+1.49 +1.59 +1.087BrO3-HBrO Br2 Br-A/V:+1.52+1.33+1.44在碱性介质中在碱性介质中:+0.52 +0.54 +0.45 +1.09BrO3-BrO-Br2 Br-B/V:+0.62二、二、元素电势图的应用元素电势图的应用（一）判断歧化反应能否发生（一）判断歧化反应能否发生歧化反应歧化反应：如果某元素具有各种高低不同氧化态，则处于中：如果某元素具有各种高低不同氧化态，则处于
41、中间氧化态的物质就可能在适当条件下（加热或加酸或碱）发间氧化态的物质就可能在适当条件下（加热或加酸或碱）发生一部分转化为较高氧化态，而另一部分转化为较低氧化态生一部分转化为较高氧化态，而另一部分转化为较低氧化态的反应，又称之为的反应，又称之为自身氧化还原反应自身氧化还原反应。规律规律若若 右右 左左时，处于中间氧化值的物质时，处于中间氧化值的物质M+就容易就容易发生歧化发生歧化：2M+M2+M 左左 右右 M2+M+M对于元素电势图对于元素电势图:+0.153 +0.52 Cu2+Cu+Cu (Cu+/Cu)(Cu2+/Cu+)，Cu+在溶液中不稳定，在溶液中不稳定，易发生歧化。易发生歧化。例
42、如：铜的元素电势图：例如：铜的元素电势图：若若 右右 左左时，处于中间氧化值的物质时，处于中间氧化值的物质M+就不发生就不发生歧化，而是发生歧化反应的逆反应（歧化，而是发生歧化反应的逆反应（反歧化反应反歧化反应）。）。M2+M 2M+例如：汞的元素电势图：例如：汞的元素电势图：+0.92 +0.793 Hg2+Hg22+Hg (Hg22+/Hg)(Hg2+/Hg22+)，Hg22+在溶液中不在溶液中不发生歧化，而是发生发生歧化，而是发生Hg2+Hg Hg22+。1 2 3A BCD n1 n2 n3n（二）计算未知电对的电极电势（二）计算未知电对的电极电势某元素的元素电势图为某元素的元素电势图为:则理论上可以推导出则理论上可以推导出:n =n1 1 +n2 2 +n3 3 若共有若共有i i个相邻电对，则：个相邻电对，则：iiinnnnnnnn321332211例题：例题：据下列酸性介质中铁的元素电势图求据下列酸性介质中铁的元素电势图求(Fe3+/Fe).+0.771 -0.447 Fe3+Fe2+Fe n1 n2 n=?,=?解解:n (Fe3+/Fe)=n1 (Fe3+/Fe2+)+n2 (Fe2+/Fe)=(0.7711)+(-0.4472)/3=-0.0410V.Have a break !嘿嘿嘿嘿!
