高一化学 第六章 电化学基础

高一化学第六章电化学基础
赛点归纳：电化学知识是化学竞赛的常考内容，近年来的全国化学竞赛复赛试题经常考查。

主要考查的内容有：
1. 将一个氧化还原反应设计成原电池，判断反应是否发生。

2. 将原电池电动势与热力学中的吉布斯自由能、热力学平衡常数的数学表达式联系起来，解决与工农业生产、日常生活相关的问题。

3. 改变反应条件，如离子浓度、酸度、温度对电动势的影响，从而来改变化学反应的方向。

4. 考查非标准状态的Nernst方程等。

趋势预测：今后的电化学知识的考查可能主要以综合性为主，如将上面的四种情况有机的融合起来，以工农业生产、日常生活等相关的问题为载体，考查参赛者的灵活运用能力，以体现学以致用的精神。

一. 氧化还原反应
1. 氧化值和氧化态及氧化还原半反应式
氧化还原反应是指元素有氧化数变化的反应。

在反应中氧化数降低的物质为氧化剂；氧化数升高的物质为还原剂。

还原剂在反应中发生氧化反应，自身被氧化，氧化剂在反应中发生还原反应，自身被还原。

所以氧化和还原必然同时发生。

2.氧化还原方程式的配平
（1）氧化数法
以氯酸与磷反应为例，说明用氧化数法配平氧化还原反应式的步骤：
(1)写出基本反应式：
(2)找出氧化剂中原子氧化数降低的数值和还原剂中原子氧化数升高的数值。

(3)调整系数，使氧化数升高的总数等于氧化数降低的总数。

(4)在氧化剂和还原剂的化学式前，各乘以相应的系数。

并使方程式两边相应的原子数相等。

(5)配平反应前后氧化数未发生变化的原子数。

首先检查反应方程式两边的氢原子数目，找出参加反应的水分子数。

最后核对氧原子数。

由于右边多36个氢原子和18个氧原子，左边应加18个水分子，得到配平了的氧化还原方程式。

（2）离子—电子法
离子—电子法和氧化数法配平的原则相似。

它的原则是在氧化还原反应中，得失电子数相等。

以高锰酸钾与盐酸作用为例来说明离子-电子法的配平步骤。

(1)先将反应物的氧化还原产物，以离子形式写出。

(2)将这个反应式分为两个半反应，一个被氧化；一个被还原。

(3)分别配平两个半反应式的原子数，然后配平电荷数
(4)合并半反应方程式。

并使还原反应得电子致等于氧化反应中失电子数。

二. 原电池
1 半电池、原电池符号、电池的分类
原电池是将氧化还原反应的化学能直接转变为电能的装置。

原电池由2个半电池组成，负极失电子被氧化，正极得电子被还原。

例如Cu—Zn原电池中的反应如下：
锌电极：氧化反应Zn →Zn2+ + 2e
铜电极：还原反应Cu2+ +2 e →Cu
电池反应：氧化还原反应Zn + Cu2+ ＝Zn2+ + Cu
以铜锌原电池为例，将各种术语及表示方法列表如下：
电极名称负极正极
电极反应 Zn=Zn2++2e（氧化反应）
Zn（还原剂） Cu2++2e=Cu（还原反应）Cu2+（氧化剂）
电池反应 Zn +Cu2+= Zn2++ Cu（氧化还原反应）
电极电势 E Zn2+/Zn ECu2+/Cu
电池电动势
电池符号ε=E(+)—E(-)；ε= ECu2+/Cu-- Ezn2+/Zn
（一）Zn|Zn2+（1M）‖Cu2+（1M）|Cu（+）
2．电动势、标准氢电池、标准电极电势
a电极电势是如何产生的？当把金属置于其盐溶液中时，便存在两种趋势：
(I)为金属正离子的溶解趋势；(II)为溶液中金属正离子沉积的趋势。

当这两种趋势达到动态平衡时，无论第(I)种趋势大于第(II)种趋势或是小于第(II)种趋势，金属与它的盐溶液间都会形成双电层，这种双电层产生电极电势。

b标准氢电极和标准电极电势
测定电极电势的数值，电极电势的绝对值迄今仍无法测量。

只能选定某种电极作为标准，其他电极与之比较，求得电极电势的相对值，通常选定的是标准氢电极。

标准氢电极是这样构成的：将镀有铂黑的铂片置于氢离子浓度为1M的硫酸溶液中，然后在298K时不断地通入压力为
lat m的纯氢气，使铂黑吸附氢气达到饱和，形成一个氢电极，在这个电极的周围发生了如下的平衡：
H2 ＝2H+ + 2e
这时产生在标准氢电极和硫酸溶液之间的电势，叫做氢的标准电极电势，将它作为电极电势的相对标准，并令其为零。

用标准氢电极与其他各种标准状态下的电极组成原电池，测得这些电池的电动势，从而计算各种电极的标准电极电势。

3. 能斯特方程
对于一般的氧化-还原反应：aA + bB = cC + dD
当温度为25℃时，奈斯特方程为：
电极反应的通式为: 氧化型+ ne ＝还原型
其奈斯特方程可写为:
式中E是指定浓度下的电极电势；Eo是标准电汲电势，n是电极反应中得到或失去的电子数；[氧化型]或[还原型]表示氧化型物质或还原型物质体积摩尔浓度(严格地说应为活度)。

三.用标准电极电势判断反应的方向及氧化剂与还原剂的强弱
(1)判断氧化还原反应进行的方向, 反应自发进行的条件为: ⊿G＜0
(2)判断氧化剂和还原剂的相对强弱
电极电势代数值的大小反映了电对中氧化型物质得电子能力和还原型物质失电子能力的大小。

我们可看到在标准电极电势表中存在着下列关系：
可见，表中最强的还原剂为Li，最强的氧化剂是F2；相应的Li+是最弱的氧化剂，F-则是最弱的还原剂。

四.电解池的电极符号与电极反应。

电解与电镀
五.常见化学电源。

六.pH、络合剂、沉淀剂对氧化还原反应的影响的定性说明。