現(xiàn)代基礎(chǔ)化學(xué)：第10章 電化學(xué)基礎(chǔ)和氧化還原平衡

1、mrG oK1. 氧化值的概念氧化值的概念2. 氧化還原反應(yīng)的基本概念氧化還原反應(yīng)的基本概念還原劑還原劑降低降低還原反應(yīng)還原反應(yīng)3. 氧化還原反應(yīng)的特征氧化還原反應(yīng)的特征強(qiáng)還原劑強(qiáng)還原劑 物質(zhì)既有氧化性又有還原性物質(zhì)既有氧化性又有還原性 此外，同一物質(zhì)在同一反應(yīng)中既可作氧化劑，又可作此外，同一物質(zhì)在同一反應(yīng)中既可作氧化劑，又可作還原劑，這樣的反應(yīng)稱為還原劑，這樣的反應(yīng)稱為（或自氧化還原反應(yīng)）（或自氧化還原反應(yīng)）1. 氧化值法氧化值法8682. 離子電子法離子電子法OH+SOK+MnSOSOH+SOK+KMnO24244232424234SO+MnSO+MnO+2+2MnMnO 42423SOS

2、OO4H+Mn=5e+8H+MnO2+2+4e2H+SOOH+SO+222423配平半反應(yīng)中氧原子數(shù)的方法：配平半反應(yīng)中氧原子數(shù)的方法：還原劑還原劑O4H+Mn=5e+8H+MnO2+2+4e2H+SOOH+SO+222423O3H+5SO+2Mn=6H+5SO+2MnO2+2+24234O3H+SO6K+2MnSO=SO3H+SO5K+2KMnO242442324電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理大科學(xué)家大科學(xué)家 法拉第法拉第FzQnBB銅鋅原電池銅鋅原電池的結(jié)構(gòu)示意圖的結(jié)構(gòu)示意圖 Zn Zn2+ + 2eCu2+2e Cu正極正極負(fù)極負(fù)極Cu2+ + Zn Zn2+ + Cu-) Z

3、n Zn2+(c1) Cu2+ (c2) Cu (+銅鋅原電池照片銅鋅原電池照片 25C時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)銅鋅原電池（硫酸銅和硫酸鋅的濃度均時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)銅鋅原電池（硫酸銅和硫酸鋅的濃度均為為1.0 molL1）的電動(dòng)勢為）的電動(dòng)勢為1.10伏特。伏特。原則上，對于任何原則上，對于任何一個(gè)氧化還原反應(yīng)，都一個(gè)氧化還原反應(yīng)，都可設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池。可設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池。但并非所有的原電池反但并非所有的原電池反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)！應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)！1. 電極反應(yīng)的電勢的產(chǎn)生電極反應(yīng)的電勢的產(chǎn)生 雙電層理論雙電層理論2. 標(biāo)準(zhǔn)電極的概念標(biāo)準(zhǔn)電極的概念1.0 molL1，標(biāo)準(zhǔn)電極標(biāo)準(zhǔn)電極3. 電極反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電勢電極反應(yīng)

4、的標(biāo)準(zhǔn)電勢電極反應(yīng)的還原電勢電極反應(yīng)的還原電勢Pt H,Mn,MnO2424Mn /MnO LiZnH2Cu2Cl- -2F- -VE/o電極電極表表1 298K時(shí)電極反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電勢表時(shí)電極反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電勢表負(fù)極負(fù)極氧化氧化VE358271.2Cl2eClo2電極電極VE358271.CleCl21o2電極電極o電極電極E能能 斯斯 特特能斯特能斯特還原型還原型氧化型氧化型qzepqpzFRTEE還還原原型型氧氧化化型型電電極極電電極極lnoqpzEE還還原原型型氧氧化化型型電電極極電電極極lg.o05920C，oBpp10010Lmol .Zn2解：解：Zn2eZn2V .o/ZnZn2762

5、0EV .lg.Znlg.2o/ZnZn/ZnZn228508000102059207620205920EE1100Lmol .ClkPa .2Cl9303p解：解：2Cl2eCl2V .o/ClCl2357931EV .lg.Cllg.oClo/ClCl/ClCl22243141100100930320592035793120592022ppEE，結(jié)結(jié)果果又又如如何何？若若電電極極反反應(yīng)應(yīng)寫寫成成CleCl212思思考考：O4HMn5e8HMnO224解：解：V .o/MnMnO250714EMnHMnOlg.2o/MnMnO/MnMnO228450592044EEV .lg.2/MnMnO

6、4121100505920507184EV .lg.2/MnMnO552103505920507184E，的的VHeHoA2022E值值。的的oB22OHHeOHE222解：解：M.OHOHHeOH2201222，對對電電極極反反應(yīng)應(yīng)oH2M.Hpp，所所以以溶溶液液的的141001V.lg.Hlg.Hlg.oHo/HH/HHoO/HH222228290100592005920205920142ppEEE？，求求此此題題已已知知oO/HHo/HH222EEV.Ag,eAgoA7990E1310355 .oAgBrsp,K值值。的的o-BrAgeAgBrE值值。AgBrE解：解：!/AgAgoA

7、gBr/AgEE可可等等效效地地看看作作V.lg.Brlg.Aglg.ospospo/AgAgo/AgAg/AgAgoAgBr/Ag072500592079900592005920KKEEEE 續(xù)解：續(xù)解：V.lg.Brlg.Aglg.ospo/AgAgo/AgAg/AgAgAgBr/Ag13201010355059207990059200592013KEEEE也可直接根據(jù)能斯特方程式：也可直接根據(jù)能斯特方程式：V.lg.Brlg.oAgBr/AgAgBr/Ag13201010592007250105920EE表表2 298K時(shí)甘汞電極的電極電勢時(shí)甘汞電極的電極電勢正極正極負(fù)極負(fù)極負(fù)負(fù)極極正正

8、極極EEECu )Lmol (2.00Cu )Lmol (0.100Zn Zn2112解：解：V .lg.Znlg.2o/ZnZnZn/Zn227920100020592076200205920EEV .lg.Culg.2o/CuCuCu/Cu223506000220592034170205920EEV .).(./ZnZn/CuCu221431792035060EEE22ZnCuCuZnV .Zn/Zn27920EV .Cu/Cu235060E還原型物質(zhì)還原型物質(zhì)的還原能力的還原能力強(qiáng)強(qiáng)，氧化型氧化型物質(zhì)物質(zhì)的氧化能力的氧化能力弱弱。氧化型物質(zhì)氧化型物質(zhì)的氧化能力的氧化能力強(qiáng)強(qiáng)，還原型還原型

9、物質(zhì)物質(zhì)的還原能力的還原能力弱弱。22ZnCuCuZn解：解：kPa) (100HAgI)Lmol 2HI(1.02Ag221 (Pt ,H )Lmol (1.0H)Lmol (1.0I AgI(s)Ag, )2-11V.lg.I lg.Aglg.oAgIsp,oAgIsp,o/AgAgo/AgAg/AgAgoAgI/Ag15200592079900592005920KKEEEE 續(xù)解：續(xù)解：V .).(oAgI/Ago/HH2152015200EEEo電電極極E V .o50E V .o20E oKCu )Lmol (2.00Cu )Lmol (0.100Zn Zn21122o/ZnZn/Z

10、nZnZnlg.22205920EE2o/CuCu/CuCuCulg.22205920EE/CuCu/ZnZn22 EE22ZnCuCuZno/ZnZno/CuCu2222CuZnlg.EE2059202o/CuCu2o/ZnZnCulg.Znlg.22205920205920EEo/ZnZno/CuCuo22lg.EEK205920 37109417620034170059202 .).(.lgooKKoKoK0592005920.lgoooozEEEzK負(fù)負(fù)極極正正極極mrG oKzFEGmr oooomr負(fù)負(fù)極極正正極極EEzFzFEG oomrlnKRTG 根根據(jù)據(jù)：059200592

11、03032.lgooooozEEEzRTzFEK負(fù)負(fù)極極正正極極H5IO6IO3- -HIOI2I- -+7+1.7+5+1.20+1.13+1+1.45+0.990- -1+0.53VE/oACu2+Cu+Cu0.1630.5210.3417VE/oA CueCuV .o/CuCu5210EeCuCu2V .o/CuCu21630E0o/CuCuo/CuCu2EEoEFe3+Fe2+Fe0.771-0.447?VE/oA + 2e + e V .o/FeFe24470EV.o/FeFe237710EV ?o/FeFe3Eooo213GGG ooo221133FEzFEzFEzoEV.).(ooo0410127710144702322113zEzEzE32132211zzzEzEzEzEo3oooo1Eo2Eo3EoEVE/oAIO3- -HIOI2I- -+5+1.20+1+1.450- -1+0.53O2H2O2H2O0.701 1. .7 78 8VE/oA值值。和和o/HIOIOo/IIO33EE解：解：V.o/IIo/IIOo/IIO223309115530120151515EEEV.oHIO/Io/HIOIOo/IIO232