氧化还原ppt课件
合集下载
氧化还原反应ppt课件
根据下列反应判断有关物质还原性强弱的顺序 A
H2SO3 + I2 + H2O === 2HI + H2SO4
2FeCl3 + 2HI === 2FeCl2 + 2HCl + I2 A.H2SO3 > I- > Fe2+ B.I- > Fe2+ > H2SO3 C.Fe2+ > I- > H2SO3 D.Fe2+ > H2SO3 >I-
电子的得失、共用电子对的偏移
氧化反应 还原反应 二者关系
元素化合价
电子的转移
升高
失电子(偏离)
降低
得电子(偏向)
二者是同时进行的
1.下列变化过程中,元素失去电子的是( D )
A.MnO2 → Mn2+
B.CuO → CuCl2
C.Ag+ → Ag2O
D.Sn2+ → Sn4+
2.下列说法正确的是( D ) A.有得、失氧的反应才是氧化还原反应 B.氧化还原反应中,氧化反应与还原反应是先后进行的 C.有电子得失的反应才是氧化还原反应 D.凡是有化合价升降的反应,都是氧化还原反应
高温
C + H2O ===== H2 + CO
CuO + H2 ==== Cu + H2O
物质 CuO
C H2O
C CuO H2
氧化(还原)反应 还原 氧化 还原 氧化 还原 氧化
化合价变化 降低 升高 降低 升高 降低 升高
化合价升高 —— 氧化反应
化合价降低 —— 还原反应
化合价升高,发生氧化反应
Zn + 2HCl ==== ZnCl2 + H2↑
化合价
得失电子
《氧化还原反应》PPT课件(完美版)
应属于氧化还原反应,但不属于四种基本反应类型中的
任何一种。
《 氧 化 还 原 反应》 PPT课件
《 氧 化 还 原 反应》 PPT课件
(2)有单质参加或生成的反应一定是氧化还原反应吗?
提示:不一定。反应3O2
2O3中有单质参加或生
成,但元素的化合价没有变化,不属于氧化还原反应。
《 氧 化 还 原 反应》 PPT课件
《 氧 化 还 原 反应》 PPT课件
《 氧 化 还 原 反应》 PPT课件
2.文字表述
(1)置换反应_一__定__是氧化还原反应。(填“一定”“不 一定”或“一定不”,下同) (2)复分解反应__一__定__不___是氧化还原反应。 (3)化合反应和分解反应_不__一__定__是氧化还原反应。 ①有单质参加的化合反应_一__定__是氧化还原反应。
(4)Na2O+H2O====2NaOH属于氧化还原反应。( ) 提示:×。此反应中各元素的化合价均没有发生变化,因 此为非氧化还原反应。
《 氧 化 还 原 反应》 PPT课件
《 氧 化 还 原 反应》 PPT课件
【情境·思考】 《中国诗词大会》是央视首档全民参与的诗词节目,节 目以“赏中华诗词、寻文化基因、品生活之美”为基 本宗旨,力求通过对诗词知识的比拼及赏析,带动全民 重温那些曾经学过的古诗词,分享诗词之美,感受诗词 之趣,从古人的智慧和情怀中汲取营养,涵养心灵。
《 氧 化 还 原 反应》 PPT课件
《 氧 化 还 原 反应》 PPT课件
(3)当反应中有一种元素被氧化时,一定有另一种元素 被还原。 ( ) 提示:×。可能是同种元素化合价的升降,如 2H2O2====2H2O+O2↑。
《 氧 化 还 原 反应》 PPT课件
氧化还原反应ppt课件
化合价降低,被还原,发生还原反应
+2
0 高温 0
+4
2CuO + C = 2Cu + CO2
有氧参与的反应
化合价升高,被氧化,发生氧化反应
一、氧化还原反应
凡有元素化合价升降的化学反应都是氧化还原反应。
化合价降低,被还原,发生还原反应
+1
0
0
+2
无氧参与的反应
化合价升高,被氧化,发生氧化反应
(2019·抚顺高一期末)下列化学反应中,不属于氧化还原反应的是
解析 A项,氧化性:Z2>W2,不符合题给信息,反应不能发生; B项,氧化性:Z2>X2,符合题给信息,反应能发生; C项,氧化性:Y2>W2,不符合题给信息,反应不能发生; D项,氧化性:X2>Z2,不符合题给信息,反应不能发生。
二、氧化性、还原性强弱比较
(3)根据反应的难易(反应条件)比较下列物质的氧化性强弱
√A.CaCO3+2HCl===CaCl2+CO2↑+H2O
B.Fe+CuSO4===Cu+FeSO4 高温
C.Fe2O3+3CO===== 2Fe+3CO2 D.2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
判断正误
(1)氧化还原反应中一定有氧元素的得失(× ) (2)氧化还原反应中得电子的物质发生还原反应(√ ) (3)氧化还原反应中所有元素的化合价都一定发生变化(× ) (4)一个反应中可以只有元素化合价升高,而无元素化合价降低(× ) (5)有单质参加的反应一定是氧化还原反应(× )
②Fe+S
△ =====
FeS
可判断氧化性:氯气__>__硫。
1.下列微粒:①Al3+ ②Cl- ③N2 ④S2- ⑧MnO-4 。既具有氧化性又具有还原性的是
+2
0 高温 0
+4
2CuO + C = 2Cu + CO2
有氧参与的反应
化合价升高,被氧化,发生氧化反应
一、氧化还原反应
凡有元素化合价升降的化学反应都是氧化还原反应。
化合价降低,被还原,发生还原反应
+1
0
0
+2
无氧参与的反应
化合价升高,被氧化,发生氧化反应
(2019·抚顺高一期末)下列化学反应中,不属于氧化还原反应的是
解析 A项,氧化性:Z2>W2,不符合题给信息,反应不能发生; B项,氧化性:Z2>X2,符合题给信息,反应能发生; C项,氧化性:Y2>W2,不符合题给信息,反应不能发生; D项,氧化性:X2>Z2,不符合题给信息,反应不能发生。
二、氧化性、还原性强弱比较
(3)根据反应的难易(反应条件)比较下列物质的氧化性强弱
√A.CaCO3+2HCl===CaCl2+CO2↑+H2O
B.Fe+CuSO4===Cu+FeSO4 高温
C.Fe2O3+3CO===== 2Fe+3CO2 D.2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
判断正误
(1)氧化还原反应中一定有氧元素的得失(× ) (2)氧化还原反应中得电子的物质发生还原反应(√ ) (3)氧化还原反应中所有元素的化合价都一定发生变化(× ) (4)一个反应中可以只有元素化合价升高,而无元素化合价降低(× ) (5)有单质参加的反应一定是氧化还原反应(× )
②Fe+S
△ =====
FeS
可判断氧化性:氯气__>__硫。
1.下列微粒:①Al3+ ②Cl- ③N2 ④S2- ⑧MnO-4 。既具有氧化性又具有还原性的是
氧化还原反应ppt课件
VS
拉瓦锡 1743~1794 (法)
弗兰克兰 1825~1899(英)
1852年,弗兰克兰在研究金属有化合物时提出化合价的概念,并逐步得到完善后,人们把化合价升高的反应叫做氧化反应,把化合价降低的反应叫做还原反应。
得失氧的视角
化合价的视角
氧化还原反应
环节一:宏观视角,认识氧化还原反应的特征
元素水平——化合价升降的视角
氧化还原反应
环节三:宏观辨识,归纳氧化还原反应和四大基本反应类型的关系
反应前后物质的类别和数目
反应前后有无元素化合价的变化
氧化还原反应
环节三:宏观辨识,归纳氧化还原反应和四大基本反应类型的关系
氧化还原反应
非氧化还原反应
本节小结
得氧、失氧
元素(宏观视角)
元素化合价升降
电子(微观视角)
电子转移(电子得失或共用电子对的偏移)
物质水平——得失氧的视角
在一个反应中同时发生
氧化还原反应
狭义
一种物质得到氧发生氧化反应,同时另一种物质失去氧发生还原反应的反应叫氧化还原反应。
氧化还原反应
环节一:宏观视角,认识氧化还原反应的特征
元素水平——化合价升降的视角
1774年,拉瓦锡创立氧化学说(既燃烧是物质与氧气的反应)推翻了流行千年的燃素说,以解释燃烧等实验现象,指出动物的呼吸实质上是缓慢氧化。
化合价升高,
化合价降低,
氧化还原反应
环节一:宏观视角,认识氧化还原反应的特征
元素水平——化合价升降的视角
氧化还原反应
非氧化还原反应
无元素化合价变化
有元素化合价变化
氧化还原反应的特征
氧化还原反应
环节一:宏观视角,认识氧化还原反应的特征
拉瓦锡 1743~1794 (法)
弗兰克兰 1825~1899(英)
1852年,弗兰克兰在研究金属有化合物时提出化合价的概念,并逐步得到完善后,人们把化合价升高的反应叫做氧化反应,把化合价降低的反应叫做还原反应。
得失氧的视角
化合价的视角
氧化还原反应
环节一:宏观视角,认识氧化还原反应的特征
元素水平——化合价升降的视角
氧化还原反应
环节三:宏观辨识,归纳氧化还原反应和四大基本反应类型的关系
反应前后物质的类别和数目
反应前后有无元素化合价的变化
氧化还原反应
环节三:宏观辨识,归纳氧化还原反应和四大基本反应类型的关系
氧化还原反应
非氧化还原反应
本节小结
得氧、失氧
元素(宏观视角)
元素化合价升降
电子(微观视角)
电子转移(电子得失或共用电子对的偏移)
物质水平——得失氧的视角
在一个反应中同时发生
氧化还原反应
狭义
一种物质得到氧发生氧化反应,同时另一种物质失去氧发生还原反应的反应叫氧化还原反应。
氧化还原反应
环节一:宏观视角,认识氧化还原反应的特征
元素水平——化合价升降的视角
1774年,拉瓦锡创立氧化学说(既燃烧是物质与氧气的反应)推翻了流行千年的燃素说,以解释燃烧等实验现象,指出动物的呼吸实质上是缓慢氧化。
化合价升高,
化合价降低,
氧化还原反应
环节一:宏观视角,认识氧化还原反应的特征
元素水平——化合价升降的视角
氧化还原反应
非氧化还原反应
无元素化合价变化
有元素化合价变化
氧化还原反应的特征
氧化还原反应
环节一:宏观视角,认识氧化还原反应的特征
《氧化还原反应》完整ppt课件
表示氧化剂和还原剂之间元素的电子转移情况时,将 氧化剂中降价元素与还原剂中升价元素用直线连接起来, 箭头从还原剂指向氧化剂,线上标出电子转移总数,称 为“单线桥法”
2e-
M +4nO2+4HC -1l(浓)加 ==热 =+M 2nCl2+C0l2↑+2H2O
重点:(1)单箭号(在反应物之间) (2)箭号起点为失电子元素,终点为得电子元素(从还原剂指
知识强化:相关概念的辨析
氧化反应: 物质所含元素化合价升高的过程 还原反应: 物质所含元素化合价降低的过程
氧 化 性: 物质(元素、离子)具有得到电子的性质或能力 还 原 性: 物质(元素、离子)具有失去电子的性质或能力
氧 化 剂: 所含元素化合价降低的反应物 还 原 剂: 所含元素化合价升高的物质
从微观粒子的角度认识氧化还原反应
如:钠在氯气中燃烧
微观分析: 2 Na+Cl2 =点=燃= 2NaCl 宏观反应
(三)从电子得失角度分析—NaCl 的形成过程
Na 失去e- Cl
失去e-后 得到e-后
Na+
[Cl]-
Na+ Cl -
失电子,化合价升高,被氧化
00
+1 -1
2Na+Cl2 == 2Na Cl
向氧化剂) (3)只标转移电子总数,不标得与失。
小结:氧化还原反应发展历程
◆从得氧、失氧角度分析 一种物质得到氧被氧化,同时另一种物质失
去氧被还原的化学反应是氧化还原反应。 特点:局限于得氧失氧的反应,是氧化还原反
应的表观现象。是氧化还原反 应。
具有
氧 化 性
物
升、失、氧、还;降、得、还、氧;
试从得失氧的角度分析:上述氢气还原氧化 铜的反应中,氧化铜表现什么性质?氢气表现什 么性质?
2e-
M +4nO2+4HC -1l(浓)加 ==热 =+M 2nCl2+C0l2↑+2H2O
重点:(1)单箭号(在反应物之间) (2)箭号起点为失电子元素,终点为得电子元素(从还原剂指
知识强化:相关概念的辨析
氧化反应: 物质所含元素化合价升高的过程 还原反应: 物质所含元素化合价降低的过程
氧 化 性: 物质(元素、离子)具有得到电子的性质或能力 还 原 性: 物质(元素、离子)具有失去电子的性质或能力
氧 化 剂: 所含元素化合价降低的反应物 还 原 剂: 所含元素化合价升高的物质
从微观粒子的角度认识氧化还原反应
如:钠在氯气中燃烧
微观分析: 2 Na+Cl2 =点=燃= 2NaCl 宏观反应
(三)从电子得失角度分析—NaCl 的形成过程
Na 失去e- Cl
失去e-后 得到e-后
Na+
[Cl]-
Na+ Cl -
失电子,化合价升高,被氧化
00
+1 -1
2Na+Cl2 == 2Na Cl
向氧化剂) (3)只标转移电子总数,不标得与失。
小结:氧化还原反应发展历程
◆从得氧、失氧角度分析 一种物质得到氧被氧化,同时另一种物质失
去氧被还原的化学反应是氧化还原反应。 特点:局限于得氧失氧的反应,是氧化还原反
应的表观现象。是氧化还原反 应。
具有
氧 化 性
物
升、失、氧、还;降、得、还、氧;
试从得失氧的角度分析:上述氢气还原氧化 铜的反应中,氧化铜表现什么性质?氢气表现什 么性质?
氧化还原反应ppt课件
氧化还原反应 非氧化还原反应
化学反应按照不同的分类方法可以分为不同 的反应,四大基本反应类型与氧化还原反应 什么关系?
随堂检测
1. 回答下列问题:
① CO2+C 高温 2CO ③ C+H2O(g) 高温 CO+H2 ⑤ CaCO3 高温 CaO+CO2↑
② CaO+H2O===Ca(OH)2 ④ 2H2O 电解 2H2↑+O2↑
00
2Na+Cl2
+1 -1
2NaCl
化合价降低,还原反应
化合价升降的原因:电子的得失
三、从电子转移的角度认识氧化还原反应
微观探析:以H2与Cl2反应为例
H +1 1
都可得1个e-
Cl +17 2 8 7
化合价升高,氧化反应
共用电子对
00
H2+Cl2
点燃
+1 -1
2HCl
化合价降低,还反应
化合价升降的原因:共用电 子对的偏移(偏离或偏向)
一、从得失氧的角度认识氧化还原反应
根据初中学过的氧化反应和还原反应的知识,分析以下反应:
得到氧
2Cu+O2
2CuO
➢ 铜: 得__到__氧变成了氧化铜,发生 氧___化_反应,被氧气_氧___化。
一、从得失氧的角度认识氧化还原反应
根据初中学过的氧化反应和还原反应的知识,分析以下反应:
得到氧
2CuO+H2
还原反应
化合价升高
0 +2
Fe+ CuSO4
+2
0
FeSO4+Cu
化合价降低 ➢ Fe元素:化合价升高,发生氧化反应,被氧化。
➢ Cu元素:化合价降低,发生还原反应,被还原。 虽没有物质得氧、失氧,但反应前后却有元素化合价的变化。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
Fe-H2O-O2体系的Eh-pH图
15
第一步:确定该系统中铁的种类(存在形式)
溶解组分考虑Fe2+和Fe3+ ;固体组分考虑Fe(OH)2和 Fe(OH)3 。
第二步:列出化学反应并查出或计算出标准电位或 反应平衡常数
16
序号 电极反应
标准电位或反应平衡常数
1
Fe2+(aq)+2e = Fe(s)
0.059
Eh E0
lg
aox
n ared
oxidation state reduction state
式中:E0为标准氧化还原电位。n为反应转移的电子数。aox
和ared分别为氧化态和还原态的活度(单位mol/l)
3
达到反应平衡时,E0可按下式求得:
Gr E0
nF
式中:△Gr为标准自由能变化(k J/mol), F为法拉第 常数,n为反应中的电子数
n
n [OX]
7
pE 1 lg K 1 lg [RED]
n
n [OX]
Eh
E0
RT nF
ln
OX RED
RT nF
ln K
RT nF
ln
OX RED
2.3 0 3RT nF
lg K
lg
OX RED
Eh
2.3 0 3RT F
1 n
1
例2:地下水中微生物通过加速氧化或还原作用,去除污染物: 氯乙烯的氧化:
C(-I)HCl + 5N(V)O3- + H2O(l) + 6H+ 8C(IV)O2 + 5N(-III)H4+ + 4Cl-
例3:金属硫化物的氧化导致形成酸性水: 黄铁矿的氧化:
4Fe(II)S(-I)2 + 15O(0)2 +14H2O 4Fe(III)(OH)3 + 8S(VI)O42- + 16H+
1 pE 20.78 4 lg PO2 pH
Eh 0.0 5 9p E
0.059 Eh 1.23 4 lg PO2 0.059pH
在近地表的环境中,O2的分压Po2一般不会大于1atm,所以选定 Po2=1atm 作为其上限。
Eh 1.23 0.059pH 水的稳定场的上限
2
Fe3++e = Fe2+
E0=-0.41(V) E0=0.77(V)
3
Fe(OH)2(s) = Fe2+(aq)+2OH-
K=10-16.29
4
Fe(OH)3(s) = Fe3+(aq)+3OH-
K=10-38.52
5
Fe(OH)3(s)+3H++e = Fe2++3H2O
质子在水溶液中可以以自由离子形式存在,电子则不 能。水溶液中任何一种组分失去的电子,必然被另一 种组分所得到。
2
一、氧化还原电位和电子活度
1、氧化还原电位 还原剂 氧化剂 n电子
还原剂(被氧化 ,化合价升高 ), 氧化剂(被还原,化合价降 低).
氧化还原电位用Nernst方程计算(25℃):
12
水稳定场的下限由半反应确定: 2H+ + 2e = H2
Eh
E0
0.059 2
lg
pH2 [H ]2
在近地表的环境中,H2的分压PH2一般不会大于1atm,所以选定PH2=1atm 作 为其下限。
Eh E0 0.059 pH
由于(3.3-23)式中H+和H2的 Gf 都为零,故 Gr = 0。E0 = 0,上式可变为
E0值的大小表征其相应的氧化还原能力。
4
2、电子活度(Electron Activity )
虽然在溶液中不存在自由电子,但为了计算和表达的 方便,一些学者建议引入电子活度(pE)的概念,来代替 氧化还原电位Eh:
pE=-lg[e]
pE与Eh的关系为:
F
pE
Eh
2.3 0 3RT
5
pE与Eh的上述关系可根据反应达到平衡状态时的 平衡常数表达式来推导。氧化还原反应是一种可 逆反应,可用质量作用定律来描述,并有相应的 平衡常数。
对于反应:
aA+Bb+ne=cC+dD
K
[C ]c [ D ]d [ A]a[B]b[e]n
6
对于反应:
OX + ne = RED
[R ED] K
[OX][e] n
[e]n 1 [RED]
K [OX]
nlg[e] lg K lg [RED] [OX]
pE 1 lg K 1 lg [RED]
10
二、Eh-pH图的应用
通常在等温状况下,以pH为横坐标, 以Eh或pE为纵坐标,绘出Eh随pH变化的 关系图,这种关系图叫作Eh-pH图或pE-pH 图。
实际资料表明,不同环境中的天然水 及其所含元素和化合物都有一定的Eh-pH 范围。而且都不会超过水的稳定场。
11
1、水的Eh-pH稳定场
水稳定场的上限由半反应确定: O2 + 4H+ + 4e = 2H2O
lg K
1 n
lg
OX RED
2.3 0 3RT F
pE
pE F Eh 2.3 0 3RT
标准状态下: pE 16.89Eh
Eh
0.059pE
8
在250C时,水中存在 [还原剂]=[氧化剂]时
Eh0 (V)
pE0
一般来说,Eh越大或pE越大,水的 氧化性越强
3.2 氧化还原作用
自然界一类重要的化学反应. 电子在反应物与生成物之间的转移
氧化还原反应引起离(原)子电价的变化, 从而大大改变物质 (离、原子)的溶解度、迁移特性及其他化学性质.
例1:某些金属元素在一种氧化态比另一种氧化态下更易溶 解和迁移:Cr(VI)较之Cr(III); U(VI)较之U(IV). 这些特性被应用于污染治理和成矿研究中。
Eh 0.059pH 水的稳定场的下限
13
1200 0
Байду номын сангаас
A 氧化水
O2
H2O
水的稳定区域
400
Eh (mV) pE
B 还原水
H2O H2
0
14
14
2 变价元素-水系统稳定场
在假定满足热力学平衡条件下的前提下,我们可以用Eh
(pE)- pH图表示变价元素的存在形式。
例子:
以Fe元素的Eh- pH图为例说明各种形式铁的稳定场范围
9
基于平衡常数求pE: O2 + 4H+ + 4e = 2H2O
K
[H2O]2 PO2 [H ]4[e]4
1083.1
K
1 PO2 [H ]4[e]4
1083.1
pE
20.78
1 4
lg
PO2
pH
尽管溶液中有多种组分,但达到平衡时,只有一个pE (Eh)值。理论预测 与实际的差别:复杂体系,一些缓慢的反应未达到平衡。Eh的测量
15
第一步:确定该系统中铁的种类(存在形式)
溶解组分考虑Fe2+和Fe3+ ;固体组分考虑Fe(OH)2和 Fe(OH)3 。
第二步:列出化学反应并查出或计算出标准电位或 反应平衡常数
16
序号 电极反应
标准电位或反应平衡常数
1
Fe2+(aq)+2e = Fe(s)
0.059
Eh E0
lg
aox
n ared
oxidation state reduction state
式中:E0为标准氧化还原电位。n为反应转移的电子数。aox
和ared分别为氧化态和还原态的活度(单位mol/l)
3
达到反应平衡时,E0可按下式求得:
Gr E0
nF
式中:△Gr为标准自由能变化(k J/mol), F为法拉第 常数,n为反应中的电子数
n
n [OX]
7
pE 1 lg K 1 lg [RED]
n
n [OX]
Eh
E0
RT nF
ln
OX RED
RT nF
ln K
RT nF
ln
OX RED
2.3 0 3RT nF
lg K
lg
OX RED
Eh
2.3 0 3RT F
1 n
1
例2:地下水中微生物通过加速氧化或还原作用,去除污染物: 氯乙烯的氧化:
C(-I)HCl + 5N(V)O3- + H2O(l) + 6H+ 8C(IV)O2 + 5N(-III)H4+ + 4Cl-
例3:金属硫化物的氧化导致形成酸性水: 黄铁矿的氧化:
4Fe(II)S(-I)2 + 15O(0)2 +14H2O 4Fe(III)(OH)3 + 8S(VI)O42- + 16H+
1 pE 20.78 4 lg PO2 pH
Eh 0.0 5 9p E
0.059 Eh 1.23 4 lg PO2 0.059pH
在近地表的环境中,O2的分压Po2一般不会大于1atm,所以选定 Po2=1atm 作为其上限。
Eh 1.23 0.059pH 水的稳定场的上限
2
Fe3++e = Fe2+
E0=-0.41(V) E0=0.77(V)
3
Fe(OH)2(s) = Fe2+(aq)+2OH-
K=10-16.29
4
Fe(OH)3(s) = Fe3+(aq)+3OH-
K=10-38.52
5
Fe(OH)3(s)+3H++e = Fe2++3H2O
质子在水溶液中可以以自由离子形式存在,电子则不 能。水溶液中任何一种组分失去的电子,必然被另一 种组分所得到。
2
一、氧化还原电位和电子活度
1、氧化还原电位 还原剂 氧化剂 n电子
还原剂(被氧化 ,化合价升高 ), 氧化剂(被还原,化合价降 低).
氧化还原电位用Nernst方程计算(25℃):
12
水稳定场的下限由半反应确定: 2H+ + 2e = H2
Eh
E0
0.059 2
lg
pH2 [H ]2
在近地表的环境中,H2的分压PH2一般不会大于1atm,所以选定PH2=1atm 作 为其下限。
Eh E0 0.059 pH
由于(3.3-23)式中H+和H2的 Gf 都为零,故 Gr = 0。E0 = 0,上式可变为
E0值的大小表征其相应的氧化还原能力。
4
2、电子活度(Electron Activity )
虽然在溶液中不存在自由电子,但为了计算和表达的 方便,一些学者建议引入电子活度(pE)的概念,来代替 氧化还原电位Eh:
pE=-lg[e]
pE与Eh的关系为:
F
pE
Eh
2.3 0 3RT
5
pE与Eh的上述关系可根据反应达到平衡状态时的 平衡常数表达式来推导。氧化还原反应是一种可 逆反应,可用质量作用定律来描述,并有相应的 平衡常数。
对于反应:
aA+Bb+ne=cC+dD
K
[C ]c [ D ]d [ A]a[B]b[e]n
6
对于反应:
OX + ne = RED
[R ED] K
[OX][e] n
[e]n 1 [RED]
K [OX]
nlg[e] lg K lg [RED] [OX]
pE 1 lg K 1 lg [RED]
10
二、Eh-pH图的应用
通常在等温状况下,以pH为横坐标, 以Eh或pE为纵坐标,绘出Eh随pH变化的 关系图,这种关系图叫作Eh-pH图或pE-pH 图。
实际资料表明,不同环境中的天然水 及其所含元素和化合物都有一定的Eh-pH 范围。而且都不会超过水的稳定场。
11
1、水的Eh-pH稳定场
水稳定场的上限由半反应确定: O2 + 4H+ + 4e = 2H2O
lg K
1 n
lg
OX RED
2.3 0 3RT F
pE
pE F Eh 2.3 0 3RT
标准状态下: pE 16.89Eh
Eh
0.059pE
8
在250C时,水中存在 [还原剂]=[氧化剂]时
Eh0 (V)
pE0
一般来说,Eh越大或pE越大,水的 氧化性越强
3.2 氧化还原作用
自然界一类重要的化学反应. 电子在反应物与生成物之间的转移
氧化还原反应引起离(原)子电价的变化, 从而大大改变物质 (离、原子)的溶解度、迁移特性及其他化学性质.
例1:某些金属元素在一种氧化态比另一种氧化态下更易溶 解和迁移:Cr(VI)较之Cr(III); U(VI)较之U(IV). 这些特性被应用于污染治理和成矿研究中。
Eh 0.059pH 水的稳定场的下限
13
1200 0
Байду номын сангаас
A 氧化水
O2
H2O
水的稳定区域
400
Eh (mV) pE
B 还原水
H2O H2
0
14
14
2 变价元素-水系统稳定场
在假定满足热力学平衡条件下的前提下,我们可以用Eh
(pE)- pH图表示变价元素的存在形式。
例子:
以Fe元素的Eh- pH图为例说明各种形式铁的稳定场范围
9
基于平衡常数求pE: O2 + 4H+ + 4e = 2H2O
K
[H2O]2 PO2 [H ]4[e]4
1083.1
K
1 PO2 [H ]4[e]4
1083.1
pE
20.78
1 4
lg
PO2
pH
尽管溶液中有多种组分,但达到平衡时,只有一个pE (Eh)值。理论预测 与实际的差别:复杂体系,一些缓慢的反应未达到平衡。Eh的测量