判斷氧化劑和還原劑的強弱

1、判斷氧化劑和還原劑的強弱 標準電極電勢數(shù)值越小，其還原型的還原性越強，而氧化型的氧化性越弱例如Zn2+ + 2e= Zn忒=-0.7628VCu2+ + 2e- FCu 酬=-0.337V鋅的電極電勢比銅的電極電勢小得多，表明金屬鋅是較強的還原劑，而鋅離子 能在溶液中較穩(wěn)定地存在，是弱氧化劑.相反,Cu2+是比Zn2+更強的氧化劑，而金屬 銅是比金屬鋅更弱的還原劑.例如:已知：根據(jù)電極電勢越高，其氧化型氧化能力越強，反之其還原型還原能力越弱的原理，有:氧化能力：2+2+Mn04>Cb>Fe2 >Zn2還原能力：Zn>Fe>Cl >Mn2判斷氧化還原反應的方向

2、氧化還原反應自發(fā)進行的方向為強氧化型1 +強還原型2 =弱還原型1 +弱氧化型2在標準狀態(tài)下，標準電極電勢較大的電對的氧化型能氧化標準電極電勢數(shù)值較 小的電對的還原型因此，在標準電極電勢表中，氧化還原反應發(fā)生的方向，是右上 方的還原型與左下方的氧化型作用.可以通俗地總結(jié)成：對角線方向相互反應我們還可以用標準電極電勢定量地判斷氧化還原方向.其具體步驟可總結(jié)如下:(1) 首先根據(jù)氧化數(shù)的變化確定反應中的氧化劑和還原劑(2) 分別查出氧化劑電對的標準電極電勢和還原劑電對的標準電極電勢 以反應物中還原劑的電對作負極，反應物中氧化劑的電對作正極，求出電池標 準狀態(tài)的電動勢：4? E?=O(+)?(-)若

3、>0,則反應自發(fā)正向(向右)進行；o若£<0,則反應逆向(向左)進行例如:判斷Zn + Cu2+= Zn2+ Cu反應是否向右進行？在上述反應中，Zn作還原劑,Cu2+作氧化劑，則電對Zn/Zn2+作負極，電對Cu2+/Cu 作正極.查表得：(-)Zn2+ + 2e-=Zn?=0.7628 V2+ 亠 ?(+) Cu + 2e = Cu =0.337 V則電池電動勢：?JLc a E?=(+)(-)'匚,-.L=0.337-(-0.7628)= 1.10V >0反應向右進行.判斷氧化還原反應進行的程度從熱力學的學習中大家已經(jīng)了解到自發(fā)進行的反應自由能變化為負

4、值，而在本章我們又看到氧化還原反應自發(fā)進行的方向是電池電動勢大于零的方向.將這兩種判斷結(jié)合在一起考慮，就可知體系的自由能在恒溫恒壓下減少的值等于體系作最大有用功的能力（非膨脹功），即AGh-WR.在電池中如果非膨脹功只有電功一 種，那么自由能和電池電動勢之間就有下列關系：電功=電量X電動勢=QE=nFE、G= -nFE(9-1)ArG是自由能變化（kJ）,n是在反應中電子的轉(zhuǎn)移數(shù),F是法拉第常數(shù)96.487kJV-1 mol-1,E 是電動勢(V).當反應物和產(chǎn)物是在標準狀態(tài)時，電池電動勢為E；則G = -nFE(9-2)已經(jīng)介紹過標準自由能變化和平衡常數(shù)的關系:AG = -RTInK(9-3

5、)用以10為底的對數(shù)來表示，得:AG = -2.303RTIgK將（9-2）與上面的方程合并得：G = -nFE = -2.303RTlgKnFE = 2.303RTlgK求 298.15K 時,2.303RT/F 的數(shù)值:-1 -1 -1 -1T= 298.15K R= 8.314J K mol F= 96.487kJV molV1303x3314J-K?1inDr1x2P8.15Kxltr3=0.0552V所以298.15K時平衡常數(shù)和E?的關系式為:nF/0 0592由名廠中700.0532(9-4)式中,n表示總反應得失電子總數(shù)，E?表示標準態(tài)下的電池電動勢.根據(jù)(9-4 )式，已知標

6、準狀態(tài)下正負極的電極電勢，即可求出該電池反應的平衡 常數(shù)K.從(9-4)式可以看出,正，負極標準電勢差值越大，平衡常數(shù)也就越大，反應進行得 越徹底.因此,可以直接用E?的大小來估計反應進行的程度.按一般標準，平衡常數(shù) K=105,反應向右進行的程度就算相當完全了 .綜上所述,標準電極電勢不僅可以用來比較氧化還原劑的強弱 ，而且可以判斷 氧化還原反應進行的方向和程度，它使氧化還原反應的研究定量化了 .因此，標準 電極電勢是氧化還原反應很好的定量標度.但是，也應該注意標準電極電勢并不是 萬能的，它的應用是有條件的，能解決的問題是有限制的.應用標準電極電勢時應該注意的問題(I)?與反應速度無關.？從

7、熱力學的角度衡量反應進行的可能性和進行的程度.是電極處于平衡狀態(tài)時表現(xiàn)出的特征值，它與平衡到達的快慢，反應速度的大小無關.當我們用?來 解釋實驗現(xiàn)象時，特別要注意這一點例如，從標準電極電勢看，鈉的活潑性應小于鋰，但Li,Na與水反應時,鈉與水反 應更為劇烈為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象？我們發(fā)現(xiàn)實驗結(jié)果不僅取決于反應的可 能性，趨勢和程度，還和實現(xiàn)反應的速度快慢有關而?值的大小只能說明反應的 可能性，趨勢和程度的高低由于氧化還原反應進行的速度常常比中和反應和沉淀反應慢，所以，對于氧化還原反應，反應速度常常是不可忽視的問題.？的應用是有條件的.?的數(shù)據(jù)是在標準狀態(tài)下水溶液中測出的，對非水溶液，高溫，固相反應是不適 用的例如,欲判斷C+02二C02反應能否進行,則無能為力了 (3) ?與電極反應中物質(zhì)的計量系數(shù)無關.因為?是電極的強度性質(zhì)，取決于物