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《第八章 氧化還原反應(yīng)與電極電位.ppt》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第八章氧化還原反應(yīng)與電極電位本章學(xué)習(xí)要求1、掌握氧化數(shù)的概念及氧化數(shù)規(guī)則，氧化還原反應(yīng)的基本概念。2、掌握原電池的組成，電極反應(yīng)，電池符號；標(biāo)準(zhǔn)電極電位的意義，標(biāo)準(zhǔn)電極電位的應(yīng)用。3、掌握Nernst方程并能運(yùn)用Nernst方程式進(jìn)行計(jì)算。4、掌握原電池電動勢Eθ與電池反應(yīng)△rGmθ的關(guān)系，掌握標(biāo)準(zhǔn)電動勢與氧化還原反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Kθ的關(guān)系。一、氧化還原反應(yīng)的基本概念氧化數(shù)是假設(shè)把原子間每個(gè)鍵中的電子指定給電負(fù)性大的原子時(shí)所求得的原子所帶的電荷數(shù)。是指某元素一個(gè)原子的表觀荷電數(shù)。規(guī)定：1）單質(zhì)中元素的氧化數(shù)為零2）簡單離
2、子中元素的氧化數(shù)為該元素離子的電荷數(shù)1.氧化數(shù)3）共價(jià)化合物中,把兩個(gè)原子共用的電子對指定給電負(fù)性較大的原子后,各原子所具有的形式電荷數(shù)即為他們的氧化數(shù).4）在化合物中，氫的氧化數(shù)一般為+1(在活潑金屬氫化物中為-1);氧的氧化數(shù)一般為-2(在過氧化物中為-1;在超氧化物KO2中為-1/2;在OF2中為+2);堿金屬元素氧化數(shù)為+1;氟的氧化數(shù)為–1。5）中性分子中各元素氧化數(shù)的代數(shù)和為零，復(fù)雜離子中各元素氧化數(shù)的代數(shù)和等于離子所帶電荷數(shù)。按確定元素氧化數(shù)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
3、，先確定K，+1；再確定O，-2；最后確定Mn，+7氧化數(shù)可為整數(shù)，也可為分?jǐn)?shù)。例：Fe3O4中，F(xiàn)e：+8/3例：求S2O32-，S2O82-，Na2S4O6中S的氧化數(shù)。2、氧化還原反應(yīng)1)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)可以用氧化數(shù)概念統(tǒng)一：元素的氧化數(shù)發(fā)生了變化。2)定義氧化還原反應(yīng)元素的氧化數(shù)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+氧化數(shù)升高稱為氧化反應(yīng)，例如Zn→Zn2+；氧化數(shù)降低稱為還原反應(yīng)，例如Cu
4、2+→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+。3)氧化還原半反應(yīng)和氧化還原電對氧化還原反應(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)過程中得失電子的數(shù)目相等。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表示氧化數(shù)相對較高的氧化型物質(zhì)；Red表示氧化數(shù)相對較低的還原
5、型物質(zhì)。同一元素的氧化型和還原型構(gòu)成的共軛體系稱為氧化還原電對。用“氧化型/還原型”（Ox/Red）表示。氧化還原電對的書寫形式與反應(yīng)式有關(guān)。半反應(yīng)電對MnO4-+8H++5e=Mn2++4H2OMnO4-/Mn2+MnO4-+2H2O+3e=MnO2+4OH-MnO4-/MnO2二、原電池和電極電位1、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。1
6、）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2）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
7、為電池反應(yīng)(cellreaction)。Zn+Cu2+Cu+Zn2+3）原電池組成式“
8、”表示相界面，同一相的不同物質(zhì)用“,”隔開。“
9、
10、”表示鹽橋。溶液標(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，正極在右。(-)Zn
11、Zn2+(c1)
12、
13、Cu2+(c2)
14、Cu(+)2、電極電位的產(chǎn)生金屬電極板浸入其鹽溶液中，存在相反的過程，速率相等時(shí)，建立動態(tài)平衡：金屬極板表面上帶有過剩負(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。3、標(biāo)準(zhǔn)電極電位電極
15、電位符號?ox/red，單位V。電極電位與電對本性、溫度、濃度有關(guān)。電極電位絕對值無法直接測定，使用的是相對值，以標(biāo)準(zhǔn)氫電極(SHE)為參照。1）IUPAC規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)氫電極?SHE=0.00000V2H+(aq)+2e-H2(g)p(H2)=100kPac(H+)=1mol·L-12）電極電位的測定將待測電極和已知電極
