第五章 氧化还原反应与电化学
氧化还原反应与电化学
![氧化还原反应与电化学](https://img.taocdn.com/s3/m/95e39494680203d8ce2f2424.png)
5. 电极电势
电极电势
关于原电池的疑问
– 为何组成原电池后,电子会自发由负极流向正极?为何两个电极 之间存在电势差? – 不同的电极组成原电池后,哪个为正极,哪个为负极?
电极电势(电极电位)
电极电势
电极电势
标准氢电极
标准电极电势绝对值是无法测定的,于是建立了标准氢电极(SHE)
4. 原电池
原电池
铜锌原电池( Daniell电池) 直接氧化还原反应
negative pole
特点
– Zn + CuSO4 = ZnSO4positive + Cu
pole
氧化反应和还原反应发生在 不同地方
电子通过外电路由发生氧化 – 电子传递直接在氧化剂与还原剂接触面进行 – 化学能转变为热能,无法直接利用 反应的电极传递到发生还原 反应的电极
本题虽未标明,但明显应是碱性环境
电对:ClO-/Cl– 半反应: ClO- + H2O + 2e- = Cl- + 2OH-
电对:Fe(OH)3/FeO42最终结果
– 半反应:Fe(OH)3 + 5OH- = FeO42- + 4H2O + 3e– 2Fe(OH)3 + 3ClO- + 4OH- = 2FeO42- + 3Cl- + 5H2O
电极电势的产生 M(s)
双电层理论
溶解 沉淀
Mz+ + ze-
M活泼 + + + + – – – –
氧化还原反应与电化学
![氧化还原反应与电化学](https://img.taocdn.com/s3/m/7a90379aa48da0116c175f0e7cd184254b351bae.png)
氧化还原反应与电化学氧化还原反应是一种在化学反应中非常重要的类型,它涉及物质的电荷转移和电子流动。
与氧化还原反应密切相关的是电化学,电化学则是研究电荷转移和电流在化学反应中的应用。
本文将探讨氧化还原反应与电化学之间的联系以及它们在现实生活中的应用。
一、氧化还原反应氧化还原反应(简称氧化反应和还原反应)是指物质中原子氧化态和还原态发生变化的过程。
在氧化反应中,物质失去电子并增加氧化态;而在还原反应中,物质获得电子并减少氧化态。
氧化还原反应是一种相互联系的电子流动过程,其中一个物质被氧化,同时另一个物质被还原。
氧化还原反应具有普遍性和广泛性。
它们在自然界和工业生产中都起着非常重要的作用。
例如,许多金属的氧化反应会导致它们产生锈蚀,损失金属的本来特性和价值。
此外,许多生化反应,如呼吸和新陈代谢中产生的能量,也是通过氧化还原反应进行的。
二、电化学基础电化学是研究电荷转移与电流在化学反应中的应用的科学学科。
它探究了氧化还原反应如何与电流和电势相关,并通过控制电流和电势来实现对化学反应的控制和调节。
电化学中的两个重要概念是电解和电池。
电解是一种利用外加电流引起氧化还原反应的过程。
在电解中,阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。
电池是一种将化学能转化为电能的装置,其中氧化还原反应是产生电流的基础。
三、氧化还原反应在电化学中的应用氧化还原反应在电化学中有许多实际应用。
以下是几个常见的例子:1. 腐蚀防护:通过将金属制品镀上一层不易被氧化的物质,例如使用电镀技术将锌镀在铁上,可以防止金属产生氧化反应,减缓腐蚀的速度。
2. 电解水制氢:电解水是一种将水分解为氢气和氧气的反应。
通过将电流通过含水溶液中的两个电极,可以将水分解为氢气和氧气,从而产生可用于能源和化学反应的氢气。
3. 电池技术:电池是一种将化学能转化为电能的设备。
它基于氧化还原反应,通过控制金属离子和氧化物之间的电子传递来产生电流。
电池在我们日常生活中被广泛使用,例如干电池、锂电池和燃料电池。
氧化还原反应、电化学
![氧化还原反应、电化学](https://img.taocdn.com/s3/m/ebe1d1ccd1d233d4b14e852458fb770bf78a3be8.png)
氧化还原反应、电化学知识归纳 2015.4.8一、 氧化还原反应失————升————氧—————还——————氧(被氧化) (做还原剂) (所得产物氧化产物)(发生氧化反应)得————降————还—————氧——————还(被还原) (做氧化剂) (所得产物还原产物) (发生还原反应)氧化剂具有氧化性,还原剂具有还原性氧化剂被还原,发生还原反应; 还原剂被氧化,发生氧化反应1、 利用氧化还原反应原理书写陌生方程式熟记常见的氧化剂及对应的还原产物、还原剂及对应的氧化产物氧化剂 KMnO 4 MnO 2 硝酸、 (H +、NO 3-) 浓硫酸 H 2O 2 O 2Cl 2 Fe 3+ HClO还原产物Mn 2+ NO 2 或NO SO 2 H 2O OH - Cl - Fe 2+ Cl - 还原剂 金属S 2- SO 32- SO 2I - Fe 2+ Br - H 2 C (有机物) H 2O 2氧化产物M n+ S SO 42- I 2 Fe 3+ Br 2 H + CO 2 O 22、建立氧化还原反应方程式的书写模型二、电化学(一)原电池1、原电池正负极的判断:① 、据电极材料:较活泼的电极材料——负极;较不活泼的电极材料——正极(一般规律)②、据电极发生的反应:失电子——负极;负——失——氧(氧化反应)得电子——正极;正——得——还(还原反应)③、根据电流方向或电子流向:电流(外电路),由正极流向负极;电子则由负极经内电路流向原电池的正极。
④ 、、据内电路离子的迁移方向:阳离子流向电池正极.阴离子流向原电池负极。
2、电极反应式的书写(1)根据总反应或者题目的提示,找出氧化剂、还原剂以及对应的产物(2)正极发生还原反应,氧化剂+ n e-==还原产物负极发生氧化反应,还原剂—n e-== 氧化产物(3)利用化合价升降守恒推出正确的转移电子数(4)反应式两端添加电解质中存在的离子,使反应式电荷守恒(5)利用元素守恒写出完整的电极反应式(二)、电解池1、电解池阴阳极的判断:① 、据电源的正负极判断:阳极——与电源的正极相连;阴极——与电源的负极相连②、据电极发生的反应:失电子——阳极;阳(极)——失——氧(氧化反应)得电子——阴极;阴(极)——得——还(还原反应)③、据内电路离子的迁移方向:阳离子流向电解池阴极.阴离子流向电解池阳极。
第五章--氧化还原反应与电化学
![第五章--氧化还原反应与电化学](https://img.taocdn.com/s3/m/9cd1c07449649b6648d747fd.png)
第五章--氧化还原反应与电化学————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:第五章 氧化还原反应与电化学习题与解答1.下列说法是否正确?如不正确,请说明原因。
(1).氧化数就是某元素的一个原子在化合态时的电荷数。
答:不确切,氧化数是某元素的一个原子在化合态时的形式电荷数。
(2).所有参比电极的电极电势皆为零。
答:错,只有氢标准氢电极的电极电势为零,其它不为零。
(3).因为Δr G m 的值与化学反应计量方程式的写法(即参与反应物质的化学计量数)有关,因此Θϕ也是如此。
答:错,因电极电势的数值反映物种得失电子的倾向,这种性质应当与物质的量无关,因此与电极反应式的写法无关。
对电极反应a 氧化态 + z e - = b 还原态则有a bz ][][lg059.0氧化态还原态-=Θϕϕ; 如果电极反应为 na 氧化态 + nze - = nb 还原态,则有nanb nz ][][lg 059.0氧化态还原态-=Θϕϕ = a b z ][][lg 059.0氧化态还原态-Θϕ,与上式相同。
而Θϕ是指氧化态与还原态都是单位浓度(或标准态压力)时的ϕ,因此与电极反应方程式写法无关,ϕ也是如此。
因Δr G m = J RT G m r ln +Θ∆,而∑=BBm f B m r G G ΘΘ∆ν∆,,所以Δr G m 与化学计量数有关,故Θ∆m r G 也是如此,与化学反应方程式写法有关。
(4).插入水中的铁棒,易被腐蚀的部位是水面以下较深部位。
答:错,水面下的接近水线处的铁棒容易被腐蚀。
(5).凡是电极电势偏离平衡电极电势的现象,都称之为极化现象。
答:对。
2.选择题(将正确答案的标号填入空格内,正确答案可以不止一个) (1)为了提高Fe 2(SO 4)3的氧化能力,可采用下列那些措施( ① )。
①.增加Fe 3+的浓度,降低Fe 2+的浓度; ②.增加Fe 2+的浓度,降低Fe 3+的浓度; ③.增加溶液的pH 值;④.降低溶液的pH 值。
氧化还原反应与电化学
![氧化还原反应与电化学](https://img.taocdn.com/s3/m/ddee0752cd7931b765ce0508763231126edb778b.png)
氧化还原反应与电化学氧化还原反应是化学中最基本的反应类型之一,其与电化学的关系密不可分。
本文将探讨氧化还原反应与电化学之间的联系,并介绍其在实际应用中的意义。
一、氧化还原反应的基本概念氧化还原反应是指物质中电子的转移过程,其中一种物质被氧化(失去电子),另一种物质被还原(获得电子)。
在氧化还原反应中,氧化剂接受电子而被还原,还原剂失去电子而被氧化。
二、氧化还原反应的判别方法为了判断一个反应是否为氧化还原反应,我们可以根据以下几点进行分析:1. 电荷变化:氧化反应中,氧化剂的电荷减少,还原剂的电荷增加。
2. 氧化态的改变:化学物质的氧化态改变可以作为氧化还原反应的标志。
三、电化学的基本概念电化学是研究电与化学反应之间相互转化的科学,主要包括电解和电池两个方面。
1. 电解:将电能转化为化学能的过程称为电解。
电解涉及到正负电极、电解质和电解液等因素。
2. 电池:将化学能转化为电能的装置称为电池。
电池由两个半电池组成,每个半电池都包含一个电解质和一个电极。
四、氧化还原反应与电化学的联系氧化还原反应与电化学密切相关,电子的转移正是氧化还原反应中的核心过程。
氧化剂与还原剂之间的电子转移导致了电流的流动。
1. 电解过程中的氧化还原反应:在电解中,当外加电压大于一定值时,电解液中的化学物质发生氧化还原反应,从而实现电流的通过。
2. 电池中的氧化还原反应:在电池中,化学反应导致了电子的转移和电势的变化。
正极发生氧化反应,负极发生还原反应,电子在电解质中流动,产生了电势差。
五、氧化还原反应与电化学的应用氧化还原反应与电化学在各个领域中都有重要的应用,下面简要介绍其中几个方面:1. 电解产生金属:通过电解可以将金属离子还原为金属,实现金属的提取和纯化。
2. 电池的应用:电池作为一种便携式的能源装置,广泛应用于生活中的电子产品、交通工具和能源储备等方面。
3. 化学分析:电化学分析技术可以用于测定物质的含量、离子浓度和pH值等参数,具有快速、准确、灵敏的特点。
第五章 氧化还原反应与电化学2
![第五章 氧化还原反应与电化学2](https://img.taocdn.com/s3/m/54b6af31ee06eff9aef80773.png)
解:MnO4- (aq) + 8 H+ (aq) + 5e
MnO4-/Mn2+ = 1.507 – (0.059/5)lg
KMnO4能氧化Br–
Ө = 1.317 V > Br2/Br- = 1.07 V
结论:介质的酸碱性对 的影响较大,在电极反应中有 H+ 或 OH- 参加时,应在 Nernst 方程中体现
解: Cd2+ +2e- ↔ Cd
Cd2+/Cd = ӨCd2+/Cd – (0.059/2)lg[1/ (cCd2+/c Ө)]
= - 0.403 + (0.059/2)lg0.01 = - 0.462 V 结论:浓度对金属电极的 影响较小
溶液中氧化态离子浓度变小,则 减小,还原态 还原能力增强
例:用符号表示标准H电极与标准Cd电极构成的原电 池,写出电池反应,并计算电池反应的ΔrG Өm 。 (T=298K) 解: H+/H2 Ө = 0.0000 V 正极 正极反应 2H+ +2e → H2
Cd2+/CdӨ = - 0.4026 V
负极 负极反应 Cd –2e → Cd2+
(-) Cd│Cd2+ (1mol· -1)‖H+ (1mol· -1)│H2(pӨ), Pt (+) L L
Fe3+/Fe2+Ө = 0.77 V
Ce4+/Ce3+Ө = 1.60 V
② 判断电池正负极,求 E, 判断氧化还原反应的方向
高者为正极, 低者为负极,E = 正 - 负
例:有原电池 (-) Zn│Zn2+ (1M)‖ Zn2+ (0.001M)│ Zn (+),
氧化还原反应与电化学
![氧化还原反应与电化学](https://img.taocdn.com/s3/m/1139352c001ca300a6c30c22590102020740f21e.png)
氧化还原反应与电化学一、 实验目的1. 掌握电极电势对氧化还原反应的影响2. 了解氧化型或还原型物质浓度、溶液酸度改变对电极电势的影响。
3. 进一步理解氧化还原反应的可逆性4. 熟练掌握能斯特方程的应用二、 实验原理氧化还原过程也就是电子的转移过程。
能斯特(Nernst )方程式电对的氧化型物质或还原型物质的浓度,是影响其电极电势的重要因素之一,电对在任一离子浓度下的电极电势,可由能斯特方程算出。
例如Cu-Zn 原电池,若在铜半电池中加入氨水,由于Cu 2+和NH 3能生成深蓝色的、难解离的四氨合铜(II )配离子[Cu(NH 3)4]2+,溶液中的Cu 2+浓度就会降低,从而使电极电势降低:Cu 2++4NH 3=[Cu(NH 3)4]2+ (深蓝色)过氧化氢的氧化还原性(摇摆实验)主要反应方程式:辅助试剂起到调节(1)、(2)反应速率的作用已知在酸性介质中元素电势图:三、 实验仪器与药品Pb(NO 3)2 (0.5mol · L – 1) CuSO 4 (0.5mol · L –1) ZnSO 4(0.5mol · L –1) 锌片 铅粒 铜片 氨水1:1A:量取400 ml H 2O 2(30%)稀释到1000mL ;B:称取40g KIO 3和量取40mL H 2SO 4(2 mol · L –1),稀释到1000mL ;(此溶液相当于HIO 3溶液)C:(辅助试剂):称取15.5g 丙二酸,3.5g MnSO 4·2H 2O 和0.5g 淀粉(先溶于热水)稀释到1000mL 。
四、 实验内容a.电极电势与氧化还原反应的关系分别在5滴 Pb(NO 3)2 (0.5mol · L – 1)和5滴 CuSO 4 (0.5mol · L –1)点滴板穴中,各放入一块表面擦净的锌片,观察锌片表面和溶液颜色有无变化?以表面擦净的铅粒(或铅片)代替锌片,分别与ZnSO 4(0.5mol · L –1)和CuSO 4(0.5mol · L –1)溶液反应,观察有无变化?根据实验结果定性比较Zn 、Pb 、Cu 电极电势的大小。
生物 第五章 氧化还原和电化学
![生物 第五章 氧化还原和电化学](https://img.taocdn.com/s3/m/264f50cbd5bbfd0a79567397.png)
E0 = 0(+) – 0 (-)
如测定半电池: Cu2+(1mol.L-)/Cu(298K)与标准氢电极相 连时为正极,并得 E0=0.34 V. 则 E0 = 0(+) –
0 (-)
0.34= 0 (Cu2+/Cu)- 0(H+/H2)
0.34= 0 (Cu2+/Cu)- 0.0000 0 (Cu2+/Cu)=+0.34 (V)
= 0 + 0.0592 ———— ———lg [氧化型] n [还原型]
式中:(1) n—电极反应中的电子转移数
(2) [氧化型] 中括号里表示的是半反应式中的
[还原型]
各物质浓度次方的乘积
(3) . 纯液体,纯固体的浓度为常数,作1处理, 气体用分压表示.具体写法举例:
(1) Fe 3+ + e-
化合价升高物质称还原剂(Fe)
还原性
5-2
如:
氧化还原半反应式
Cu2+ + Fe = Cu + Fe2 + (还原反应) (氧化反应)
任何氧化还原反应方程式都可以分解成两个半反应式,
Cu2+ + 2e = Cu Fe - 2e = Fe2 +
1. 半反应式由同一元素的两种不同氧化数物种组成。 2. 表示:氧化型 / 还原型 == 电对 3. 标准电极电势表中就是按半反应式 的格式列表的.
标准电极电势是重要的化学参数.有多种理论价 值和实用价值,如:
(1)判断氧化剂和还原剂的强弱 电极电势负值越小,还原型物质的还原性越强; 电极电势正值越大,氧化型物质的氧化性越强。 Zn2+ +2eZn 0 =-0.76 V Cl2 +2e2Cl0 =1.3883 V
第五章 氧化还原反应和电化学
![第五章 氧化还原反应和电化学](https://img.taocdn.com/s3/m/0484505b581b6bd97f19eac4.png)
左边
右边
酸性 多O缺H时,多一个O加2个 加相应的H2O 介质 H+, 缺1个H加1个H+
碱性 多H缺O时,多一个H加1个 加相应的H2O 介质 OH– ,缺1个O加2个OH –
中性 多 n 个 O 加 n个 H2O 介质 加 n 个 H2O
加 2n 个 OH– 多 n个 O 加 2n 个H+
酸性介质中配平的半反应方程式不应出现OH–,在 碱性介质中配平的半反应不应出现H+
氧化值和化合价
• 氧化值是元素在化合状态时的形式电荷,按一定 规则得到,不仅可有正、负值,而且可为分数。 • 化合价是指元素在化合时原子的个数比,它只能 是整数。
1. 多数情况下二者数值相同,也可混用,但它们在 数值上也有不一致的情况 2. 在离子化合物中元素的氧化值等于其离子单原子 的电荷数 3. 在共价化合物中元素的氧化值和共价数常不一致
倍数。找出氧化剂、还原剂的系数。 4. 核对,可用H+, OH–, H2O配平。
例题 (1)
HClO3 + P4 HCl + H3PO4 氧化值升高的元素:
Cl5+ Cl–
氧化值降低 6
P4 4PO43– 氧化值升高20 10 HClO3 + 3P4 10HCl + 12H3PO4 方程式左边比右边少36个H原子,少18个O原子,应 在左边加18个H2O
配平 Cl2 (g) + NaOH → NaCl + NaClO3 解: 半反应
Cl2 (g) + 2e- =2Cl-
(1)
Cl2 (g) + 12OH- = 2ClO3- + 6H2O + 10 e- (2)
氧化还原反应与电化学
![氧化还原反应与电化学](https://img.taocdn.com/s3/m/16e7b11d182e453610661ed9ad51f01dc28157ae.png)
氧化还原反应与电化学氧化还原反应(简称氧化反应或还原反应)是化学反应的一种重要类型,也是电化学研究的基础。
电化学研究了物质在电场和电流的作用下的性质和变化规律,将电能与化学变化联系起来。
本文将着重介绍氧化还原反应与电化学之间的关系,探讨电流与氧化还原反应的本质联系,以及电化学在实际应用中的重要性。
1. 氧化还原反应的基本概念和原理氧化还原反应是指物质中的原子、离子或分子失去电子的过程为氧化反应,而得到电子的过程称为还原反应。
在氧化还原反应中,存在着氧化剂和还原剂两个参与物质,氧化剂接受电子,还原剂失去电子。
这一过程可以用化学方程式表示,例如:2Na + Cl2 → 2NaCl。
在这个反应中,钠(Na)失去了电子,发生了氧化反应;氯气(Cl2)接受了钠的电子,发生了还原反应。
2. 电流与氧化还原反应的联系氧化还原反应离不开电流的存在。
电流是指电荷在单位时间内通过导体横截面的量,其方向由正电荷流动的方向确定。
在氧化还原反应中,氧化剂接受电子,必须有电子从还原剂中流向氧化剂,才能维持反应的进行。
这个电子的流动过程形成了电流。
因此,可以说氧化还原反应是电流流动的结果,电流的存在促使了氧化还原反应的进行。
3. 电化学的研究内容电化学研究了物质在电场和电流的作用下的性质和变化规律。
其研究内容主要包括三个方面:电解学、电池学和电化学分析。
(1)电解学:电解学研究了物质在电解过程中的行为和特性。
电解是指将电能转化为化学能的过程,通过电解可以将化合物分解成对应的离子,或将离子还原为相应的化合物。
例如,通过电解水可以将水分解为氢气和氧气。
(2)电池学:电池学研究了电化学电池的工作原理和特性。
电化学电池是指利用氧化还原反应转化化学能为电能的装置。
电池由正极、负极和电解质组成,正极发生氧化反应,负极发生还原反应,通过电路和外部载荷与电解质之间的电子流动将化学能转化为电能。
(3)电化学分析:电化学分析是利用氧化还原反应进行分析的一种方法。
氧化还原反应与电化学
![氧化还原反应与电化学](https://img.taocdn.com/s3/m/60ea7252cd7931b765ce0508763231126edb7787.png)
氧化还原反应与电化学氧化还原反应(Redox Reaction)是化学反应中常见的一种类型,也是电化学的基础。
在氧化还原反应中,物质会发生电荷转移过程,其中一个物质被氧化(失去电子),另一个物质被还原(获得电子)。
这种电荷转移过程伴随着电流的流动,因此氧化还原反应与电化学密切相关。
1. 氧化还原反应的基本原理在氧化还原反应中,常常可以观察到电子的转移与氧原子的参与。
在一些反应中,物质会失去电子,被称为氧化剂(Oxidizing Agent),而另一些物质则会获得电子,被称为还原剂(Reducing Agent)。
这种电子的转移与氧原子的参与使得物质的氧化态和还原态发生变化。
2. 氧化还原反应的重要性氧化还原反应在生活和工业中具有广泛的应用。
例如,我们所熟悉的腐蚀现象就是一种氧化还原反应。
金属物质在与氧气接触时会发生氧化反应,形成金属氧化物。
此外,氧化还原反应还被广泛应用于电池、电解、电镀等方面。
3. 电化学的基本概念电化学是研究化学反应与电流之间关系的学科。
它主要涉及电解反应(Electrolysis)和电化学电池(Electrochemical Cell)两个方面。
3.1 电解反应电解反应是在外加电压的作用下,将化学反应逆转的过程。
电解反应的基本原理是利用外部电压提供能量,使得自发不利反应变得可逆,从而实现物质的分解或转化。
3.2 电化学电池电化学电池是将化学能转化为电能的装置。
它由两个半电池组成,分别包含一个氧化反应和一个还原反应。
这两个半电池通过电解质溶液(Electrolyte)或电解质桥(Salt Bridge)连接起来,形成一个闭合的电路。
4. 电化学电池的工作原理电化学电池中,氧化反应和还原反应在两个半电池中同时进行。
在氧化反应中,电子流从还原剂移动到电解质溶液中;而在还原反应中,电子从电解质溶液流向氧化剂。
这一过程中,电子的流动经过外部电路,形成了电流。
根据电化学电池反应的性质和电流的方向,我们可以将电化学电池分为两类:电解池(Electrolytic Cell)和电池(Galvanic Cell)。
氧化还原反应和电化学
![氧化还原反应和电化学](https://img.taocdn.com/s3/m/388f9c93b04e852458fb770bf78a6529647d35f4.png)
氧化还原反应和电化学氧化还原反应(简称“氧化还原反应”)是化学反应中一种非常重要的类型。
在氧化还原反应中,物质的电荷状态发生变化,原子失去或获得电子,从而形成离子,以完成化学反应。
电化学则是研究电能与化学能之间转化的学科。
一、氧化还原反应1. 概念和基本原理氧化还原反应是指在化学反应中,原子、离子或分子中的电子的互相转移过程。
氧化是指物质失去电子,而还原则是指物质获得电子。
在氧化还原反应中,存在着氧化剂和还原剂的概念。
氧化剂接受电子,自身被还原,而还原剂则失去电子,自身被氧化。
2. 氧化还原反应的应用氧化还原反应广泛应用于生活和工业领域。
例如,在电池中,氧化还原反应产生电能;在腐蚀过程中,金属发生氧化还原反应,导致金属的破坏;在生物体内,呼吸作用中的氧化还原反应产生能量。
二、电化学1. 电化学基本概念电化学是研究电能与化学能之间相互转化的学科。
它涉及到电解、电极反应、电池和电解质溶液等概念。
电化学通常分为两个分支:电解学和电池学。
2. 电化学实验电化学实验是研究电化学现象的重要手段。
在实验中,常见的电化学装置包括电解槽、电极、电解质溶液等。
通过实验可以观察到电流的流动和电极上发生的反应,从而揭示电化学过程的本质。
三、氧化还原反应与电化学的联系氧化还原反应与电化学紧密相关。
在电池中,氧化还原反应产生电能,而在电解槽中,电能则用于促使氧化还原反应发生。
此外,电极反应是电化学研究的重点之一,它涉及到氧化还原反应中电子的转移过程。
结论氧化还原反应是化学反应中重要的类型,通过氧化和还原的相互转化,实现能量的转化。
电化学则是研究电能与化学能之间相互转化的学科,它与氧化还原反应密切相关。
两者的研究和应用对于能源、环保等领域具有重要意义。
通过深入理解氧化还原反应和电化学,我们可以更好地应用于实际生活和工业中,促进科学技术的发展和进步。
这篇文章介绍了氧化还原反应和电化学的基本概念、原理和应用,并强调了两者之间的联系。
氧化还原反应和电化学
![氧化还原反应和电化学](https://img.taocdn.com/s3/m/97f0dc7886c24028915f804d2b160b4e767f81e9.png)
氧化还原反应和电化学氧化还原反应是化学反应中常见的一种反应类型,也是电化学研究的基础。
它涉及到物质的电子转移过程,包括氧化和还原两个半反应。
在氧化还原反应中,物质会失去或者获得电子,产生不同的氧化态。
本文将介绍氧化还原反应的基本概念及其在电化学中的应用。
一、氧化还原反应的概念氧化还原反应是指物质中的原子或离子发生电子转移的过程。
在氧化还原反应中,一个物质被氧化,失去电子,而另一个物质被还原,获得电子。
氧化还原反应的关键是电子的转移,可以通过半反应来描述。
在一个氧化还原反应中,通常会有氧化剂和还原剂。
氧化剂是指能够接受电子的物质,它在反应中被还原。
还原剂是指能够捐赠电子的物质,它在反应中被氧化。
氧化还原反应中,物质的氧化态会发生改变。
原子或离子失去电子后,氧化态变大;反之,获得电子后,氧化态变小。
氧化态的改变可以通过氧化数的变化来表示。
二、电化学中的氧化还原反应电化学是研究电与化学反应相互关系的学科。
氧化还原反应在电化学中具有重要的意义,电解和电池就是基于氧化还原反应而发展起来的。
1. 电解电解是指在外加电势的作用下,使溶液中发生氧化还原反应的过程。
在电解中,通过外加电势提供能量,促使物质发生电子转移。
正极受电子,发生还原反应;负极释放电子,发生氧化反应。
电解可以将电能转化为化学能,促使化学反应进行。
电解的应用十分广泛,例如铜的电镀、水的电解等。
2. 电池电池是将化学能转换为电能的装置,它利用氧化还原反应来产生电流。
电池由两个半电池组成,分别是氧化半反应和还原半反应。
在电池中,氧化半反应发生在负极(阴极),还原半反应发生在正极(阳极)。
通过电解质溶液或离子传导体,电子会从负极流向正极,形成电流。
电池的种类有很多,例如干电池、蓄电池、燃料电池等。
它们都利用氧化还原反应的电子转移特性来产生电流,满足人们对电能的需求。
三、电化学的应用电化学在生活和工业中有着广泛的应用,涉及到电解、电池、电镀等领域。
1. 电解用于金属提取和电解制氢电解在金属提取中起着重要的作用,例如铝的电解、锌的电解等。
氧化还原反应与电化学反应
![氧化还原反应与电化学反应](https://img.taocdn.com/s3/m/858abf5ec4da50e2524de518964bcf84b8d52d4c.png)
氧化还原反应与电化学反应氧化还原反应(简称氧化反应或还原反应)和电化学反应是化学领域中重要的两个概念。
尽管它们在某些方面存在联系,但实际上是两个独立的概念,具有不同的定义和特点。
本文将探讨氧化还原反应和电化学反应的概念、区别以及在实际应用中的重要性。
一、氧化还原反应氧化还原反应是指化学反应中物质的氧化态和还原态之间的转变。
在氧化还原反应中,某一物质被氧化,即失去电子,同时另一物质被还原,即获得电子。
典型的氧化还原反应可以表示为以下形式:氧化剂 + 还原剂→ 氧化产物 + 还原产物其中,氧化剂是指能够接受电子的物质,而还原剂是指能够提供电子的物质。
氧化剂在反应中被还原,还原剂在反应中被氧化。
这种电子的转移过程是氧化还原反应的核心。
例如,常见的金属与酸反应产生金属盐和氢气的反应就是典型的氧化还原反应。
在这个反应中,金属被酸氧化失去电子,而酸则被金属还原获得电子。
这种反应过程不仅仅发生在化学实验室中,还存在于自然界的许多过程中,如腐蚀、燃烧等。
二、电化学反应电化学反应是指化学反应中涉及电子转移的反应。
与氧化还原反应类似,电化学反应也涉及物质的氧化态和还原态的转变。
然而,电化学反应更加注重反应过程中的电流和电势差。
电化学反应可以通过电解或电池(包括电解池和电池)进行。
在电解中,外加电势通过电解质中的离子传递,导致氧化还原反应发生。
在电池中,氧化还原反应会产生电流,从而进行能量转换和电化学合成。
电化学反应在许多实际应用中发挥着重要作用。
例如,电解法是一种常用的工业制备金属的方法。
充电电池则是一种广泛使用的能量储存设备。
在电化学反应中,电流和电势差是关键参数,影响反应速率和反应的方向。
三、氧化还原反应与电化学反应的区别尽管氧化还原反应和电化学反应都涉及到物质的氧化态和还原态的转变,但它们在定义、特点和应用方面存在着一些区别。
首先,氧化还原反应是一个广义的概念,而电化学反应则是其中的一种特殊情况。
氧化还原反应可以发生在气相、液相或固相中,而电化学反应通常发生在电解质溶液中。
氧化还原反应与电化学
![氧化还原反应与电化学](https://img.taocdn.com/s3/m/b9f568cf85868762caaedd3383c4bb4cf7ecb785.png)
氧化还原反应与电化学氧化还原反应是化学中一种重要的反应类型,它与电化学密切相关。
本文将对氧化还原反应与电化学的关系进行探讨,并介绍相关的概念和实例。
一、氧化还原反应的概念氧化还原反应(简称氧化反应)是指物质中的原子或离子由高价态转变为低价态的反应过程。
在氧化反应中,电子的转移起到重要的作用,通常涉及到电荷的转移。
二、电化学的基本概念电化学是研究电能与化学变化之间相互转化关系的学科。
它主要研究电流在电解质溶液中的行为以及由此引起的化学反应。
电化学包括两个重要的分支:电解学和电池学。
1. 电解学电解学主要研究在电解质溶液中,电流通过时溶液中的离子的行为。
电解质溶液中的阳离子由阴极吸引,阴离子由阳极吸引,它们在电极表面接受或释放电子,从而发生化学变化。
氧化反应和还原反应就是在电解质溶液中发生的重要的氧化还原反应。
2. 电池学电池学主要研究电化学反应以及由此产生的电能转化。
电池由两个半电池组成,每个半电池包括一个电极和一个溶液或固体电解质。
在电解质溶液中,溶解的离子可在电极表面接受或释放电子,从而产生电流。
电池的工作原理就是将氧化还原反应转化为电能的过程。
三、氧化还原反应与电化学的关系氧化还原反应与电化学密切相关。
在氧化还原反应中,物质中原子和离子的电荷发生变化,即有电子的转移。
而在电化学中,电流通过电极和电解质溶液时,也涉及到电子的转移。
氧化还原反应可以通过电化学手段进行控制和驱动,从而实现能量的转化和化学反应的进行。
1. 氧化还原反应的电动势在氧化还原反应中,每个反应都有一个标准电动势,即反应的电化学势。
标准电动势表示了反应自发进行的趋势,它可以通过实验测量得到。
标准电动势越大,说明反应进行越强烈,越有利于电子的转移。
标准电动势可以用于判断氧化还原反应的方向以及电池的正负极。
2. 氧化还原反应的电解在电化学中,氧化还原反应可以通过电解进行控制。
当外加电压大于氧化还原反应的标准电动势时,反应会发生。
这种电解反应常用于电镀、电解制氢等工业生产中。
氧化还原反应与电化学
![氧化还原反应与电化学](https://img.taocdn.com/s3/m/58b0fd3477c66137ee06eff9aef8941ea76e4b2f.png)
氧化还原反应与电化学氧化还原反应是化学反应中十分重要的一类反应。
与之密切相关的是电化学,它研究的是电流与化学反应之间的关系。
本文将探讨氧化还原反应与电化学之间的联系以及其在实际应用中的重要性。
一、氧化还原反应的基本概念氧化还原反应是指物质失去电子的过程称为氧化,物质获得电子的过程称为还原。
氧化还原反应是通过电子的转移来达到化学变化的。
在氧化还原反应中,被氧化的物质被称为还原剂,因为它促使其他物质被氧化;而被还原的物质被称为氧化剂,因为它促使其他物质被还原。
氧化还原反应中,电子的转移通常会伴随着原子的转移,使得反应物在电荷上发生变化。
二、电化学基础知识电化学是研究电荷与化学反应之间相互转化关系的学科。
其中最重要的概念是电解质溶液和电解池。
电解质溶液是指在溶液中存在自由离子的物质,能够导电。
电解质溶液中,正负离子在电场作用下会迁移,形成电流。
而电解池是由两个电极和其中的电解质溶液构成的系统。
电极又分为阴极和阳极,阴极是在电解质溶液中的负极,而阳极则是正极。
电解质溶液中的离子在电极上发生氧化还原反应,产生电流。
三、氧化还原反应与电化学之间的联系氧化还原反应与电化学密不可分。
在电化学中,氧化还原反应是产生电流的基础。
电化学反应中,阴极上发生还原反应,而阳极上发生氧化反应。
阴极接受来自阳极的电子,使得阴极上的物质还原;而阳极失去电子,使得阳极上的物质氧化。
四、氧化还原反应在实际应用中的重要性氧化还原反应在实际应用中有着广泛的应用。
以下是一些例子:1. 电池:电池是将化学能转化为电能的装置。
其中的电化学反应是氧化还原反应的典型例子。
在电池中,化学反应将化学能转化为电能,提供给我们的日常生活所需。
2. 腐蚀:金属的腐蚀也是一种氧化还原反应。
金属与氧气或其他化合物反应,使金属表面形成氧化物,从而损坏金属的性能。
腐蚀的控制和防治是保护金属材料的重要方法。
3. 电解制氢:电解水是将水分解为氢气和氧气的过程。
在电解水过程中,水发生氧化还原反应,电流通过水分子,将水分解为氧气和氢气。
高二化学总结氧化还原反应与电化学的关系
![高二化学总结氧化还原反应与电化学的关系](https://img.taocdn.com/s3/m/8578bdccb8d528ea81c758f5f61fb7360b4c2b2a.png)
高二化学总结氧化还原反应与电化学的关系氧化还原反应与电化学密切相关,二者在化学领域中扮演着重要的角色。
本文将总结氧化还原反应与电化学的关系,并探讨它们的应用和重要性。
一、氧化还原反应的基本概念氧化还原反应是化学反应中最基本的类型之一,也被称为红ox化-还red原反应。
它涉及到电子的转移过程,其中一个物质失去电子被氧化,另一个物质获得电子被还原,可以描述为一个物质的失去氢或获得氧,或一个物质的获得氢或失去氧。
氧化剂是使别的物质被氧化的物质,还原剂则是使别的物质被还原的物质。
二、电化学的基本概念电化学是研究电与化学之间相互转化的科学,涉及到两个重要的过程:电解和电池。
电解是将化学反应用电能驱动进行的过程,通过电流在溶液中引发氧化还原反应。
而电池则是将化学能转化为电能的装置,其中也涉及到氧化还原反应。
三、氧化还原反应与电化学的关系氧化还原反应与电化学密切相关,电化学可以通过控制电流和电压,促进或抑制氧化还原反应的发生。
氧化还原反应可变换为电催化反应,在电极表面氧化还原,从而实现能量转化和传递。
电解池通过外加电源提供电能,驱使氧化还原反应发生,而电池通过氧化还原反应产生电能。
四、氧化还原反应与电化学的应用1. 电解过程的应用:氯碱工业中的电解氯化钠制取氯气、氢气和氢氧化钠;电镀工业中的电解镀金、镀银等;铝的电解制取等。
2. 电池的应用:干电池、锂离子电池、燃料电池等,广泛应用于电子产品、交通工具以及储能设备等领域。
五、氧化还原反应与电化学的重要性1. 环境保护:电化学方法可用于废水处理、污染物检测和空气净化等环境问题的解决。
2. 新能源开发:燃料电池等电化学设备为人类提供了新的能源选择,减少了对传统能源的依赖。
3. 材料科学:电化学方法广泛应用于电镀、腐蚀和化学电池等领域,为材料科学的研究提供了重要手段。
综上所述,氧化还原反应与电化学有着密不可分的关系。
它们相互促进,相互影响,共同推动着化学领域的发展和进步。
氧化还原反应与电化学
![氧化还原反应与电化学](https://img.taocdn.com/s3/m/525c914f00f69e3143323968011ca300a6c3f6cb.png)
氧化还原反应与电化学氧化还原反应是化学反应中常见的一种类型,它涉及到电荷的转移和原子的氧化态变化。
这些反应在许多自然界和工业过程中起着重要作用,并且在电化学中有着广泛的应用。
一、氧化还原反应的基本概念氧化还原反应是指物质中电子的转移。
在化学反应中,一个物质失去电子,同时另一个物质获得电子,这就是氧化还原反应的基本过程。
在氧化还原反应中,有两个基本的概念:氧化和还原。
氧化是指一个物质失去电子,而还原则是指一个物质获得电子。
例如,当铁与氧气反应生成氧化铁时,铁原子失去了两个电子,被氧气氧化,同时氧气获得这两个电子,被还原成氧化铁。
这个过程可以用以下方程式表示:2Fe + O2 → 2FeO在这个反应中,铁的氧化态从0增加到+2,氧的氧化态从0减少到-2。
这个过程表明铁被氧化,氧气被还原。
二、氧化还原反应的重要性氧化还原反应在自然界和人类的日常生活中起着非常重要的作用。
以下是一些示例:1. 金属的腐蚀:当金属发生氧化还原反应时,金属表面会产生腐蚀。
这是由于金属原子失去电子而被氧化,形成金属离子。
2. 燃烧反应:燃烧是一种快速氧化还原反应。
在燃烧过程中,燃料中的化合物与氧气反应,产生火焰和释放出能量。
3. 食物消化:在人体内部,氧化还原反应也是消化食物和提供能量的关键步骤。
通过氧化还原反应,食物中的营养物质被分解,并在细胞中释放出能量。
三、电化学中的应用氧化还原反应在电化学中有着广泛的应用。
电化学是研究电与化学反应之间关系的科学领域。
1. 电池:电池就是利用氧化还原反应来产生电能的装置。
电池内部的化学反应使得正负极之间形成电势差,从而产生电流。
2. 阴极保护:在金属腐蚀中,将一个更易被氧化的金属作为阴极而保护另一个金属的方法,就是利用氧化还原反应。
这种方法被广泛应用于船舶和管道等金属结构的防腐保护中。
3. 电解过程:电解是利用直流电流使反应发生的化学反应。
在电解过程中,正极发生氧化反应,负极发生还原反应。
氧化还原反应和电化学
![氧化还原反应和电化学](https://img.taocdn.com/s3/m/d74db64b591b6bd97f192279168884868762b8bb.png)
氧化还原反应和电化学氧化还原反应(Redox)是化学反应中的一种重要类型,涉及物质间的电子的转移。
它在许多行业中都有广泛应用,尤其在电化学领域中占有重要地位。
一、氧化还原反应基础氧化还原反应是指在化学反应中,原子、离子或分子中的电子由一个物质转移给另一个物质的过程。
其中,电子的转移发生在氧化剂和还原剂之间。
氧化剂是指能够接受电子的物质,而还原剂则是能够捐赠电子的物质。
氧化还原反应常常伴随着物质的氧化与还原状态的改变。
二、氧化还原反应的重要性1. 电池和蓄电池:氧化还原反应是电池工作的基础。
电池中的正极发生氧化反应,负极发生还原反应,通过外部电路,电子从负极流向正极,从而产生电流供应给外部设备。
蓄电池则将反应进行逆转,将电流用于电解还原,实现电能转化和储存。
2. 腐蚀和防腐:许多金属材料在氧化还原环境中容易发生腐蚀现象,因此了解氧化还原反应规律可以帮助我们有效地进行防腐措施,延长材料的使用寿命。
3. 化学分析:氧化还原反应在化学分析中发挥着重要的作用。
比如电位滴定、氧化还原指示剂的应用等,使得化学分析的方法更加全面和准确。
4. 电解和电镀:电解过程是利用外加电流使物质发生化学反应,氧化还原反应是其中关键环节。
电化学反应在电镀工艺中广泛运用,可使金属表面得到保护或改变其性质。
三、电化学基础电化学是研究电能与化学能之间相互转化关系的学科。
它与氧化还原反应有着密切的联系,通过电化学实验可以研究电流与氧化还原反应之间的关系。
电化学反应包括两种基本类型:非自发反应(电解反应)和自发反应(电池反应)。
电解反应是指在外界电源的作用下,使非自发的氧化还原反应发生。
而电池反应则是在没有外界电源的情况下,使自发的氧化还原反应发生,从而产生电能。
电化学反应中的重要参数包括电位和电解质浓度。
电位是物质发生氧化还原反应时与标准氢电极之间电势差的度量。
而电解质浓度的改变会影响电解反应的速率和方向。
电化学反应在电池、电解、电镀、电解分析等领域都有广泛应用。
- 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)。
第五章 氧化还原反应与电化学习题与解答1.下列说法是否正确?如不正确,请说明原因。
(1).氧化数就是某元素的一个原子在化合态时的电荷数。
答:不确切,氧化数是某元素的一个原子在化合态时的形式电荷数。
(2).所有参比电极的电极电势皆为零。
答:错,只有氢标准氢电极的电极电势为零,其它不为零。
(3).因为Δr G m 的值与化学反应计量方程式的写法(即参与反应物质的化学计量数)有关,因此Θϕ也是如此。
答:错,因电极电势的数值反映物种得失电子的倾向,这种性质应当与物 质的量无关,因此与电极反应式的写法无关。
对电极反应a 氧化态 + z e - = b 还原态 则有a bz ][][lg 059.0氧化态还原态-=Θϕϕ; 如果电极反应为 na 氧化态 + nze - = nb 还原态,则有na nb nz ][][lg 059.0氧化态还原态-=Θϕϕ = a b z ][][lg 059.0氧化态还原态-Θϕ,与上式相同。
而Θϕ是指氧化态与还原态都是单位浓度(或标准态压力)时的ϕ,因此与电 极反应方程式写法无关,ϕ也是如此。
因Δr G m = J RT G m r ln +Θ∆,而∑=B Bm f B m r G G ΘΘ∆ν∆,,所以Δr G m 与化学计量数有关,故Θ∆m r G 也是如此,与化学反应方程式写法有关。
(4).插入水中的铁棒,易被腐蚀的部位是水面以下较深部位。
答:错,水面下的接近水线处的铁棒容易被腐蚀。
(5).凡是电极电势偏离平衡电极电势的现象,都称之为极化现象。
答:对。
2.选择题(将正确答案的标号填入空格内,正确答案可以不止一个)(1)为了提高Fe 2(SO 4)3的氧化能力,可采用下列那些措施( ① )。
①.增加Fe 3+的浓度,降低Fe 2+的浓度;②.增加Fe 2+的浓度,降低Fe 3+的浓度;③.增加溶液的pH 值;④.降低溶液的pH 值。
(1)的正确答案是①。
(2)极化的结果总是使( ② ③)。
①.正极的电势升高,负极的电势降低;②.原电池的实际工作电压小于其电动势;③.电解池的实际分解电压大于其理论分解电压。
(2)的正确答案是② ③。
3.试比较下列情况下铜电极电位的高低,并说明依据。
(1)铜在0.01mol ·L -1CuSO 4溶液中;(2)铜在加有Na 2S 的0.01mol ·L -1CuSO 4溶液中。
解:]Cu lg[2059.0)Cu /Cu ()Cu Cu (222++Θ++ϕ=ϕ,S 2—+Cu 2+ =CuS ↓,使[Cu 2+]降低,ϕ降低。
所以(2)中的电极电势较低。
4.试说明下列现象产生的原因。
(1)硝酸能将铜氧化,而盐酸却不能;答:因为/H)(H /Cu)(Cu O)/N (NO 23++-ΘΘΘϕϕϕ (2.0 Θϕ∆V ) 说明:由Nernst 方程a bz ][][lg 059.0氧化态还原态-=Θϕϕ可以看出,浓度的影响在对数项中;影响不太大,一般情况下(除非象+-24/Mn MnO 或+-3272/Cr O Cr 这些电对),V 2.0>Θϕ∆时即可以根据Θϕ的相对大小判断反应方向。
(2)Sn 2+与Fe 3+不能在同一溶液中共存;答:因为 V 2.0)/S n (S n )/Fe (Fe 2423 ++++-ΘΘϕϕ,Fe 3++Sn 2+= Fe 2++Sn 4+,所以Sn 2+与Fe 3+不能在同一溶液中共存。
(3)氟不能用电解含氟化合物的水溶液制得。
答:)F /F (2-ϕ很高,氟的氧化性非常强,能将水分解,释放氧气,同时生成氟化氢。
5.利用电极电势的概念解释下列现象。
(1)配好的Fe 2+溶液要加入一些铁钉;答:(V 77.023Fe Fe =++Θϕ;V 41.0Fe Fe 2-=+Θϕ;)因发生归一反应,既++=+23Fe 3Fe Fe 2,加入铁钉可以减缓Fe 2+被氧化为Fe 3+的速度,(即使加入铁钉也不能完全防止Fe 2+被氧化为Fe 3+。
)(2)H 2SO 3溶液不易保存,只能在使用时临时配制;答:由17.0)S O /S O (2324=ϕ--ΘV 可以看出,-23SO 很容易被空气中的氧气所氧化,难以保存。
(3)海上船舰常镶嵌镁块、锌块或铝合金块,防止船壳体的腐蚀。
答:被镶嵌的镁、锌、铝合金都比较活泼,电势都较低,与船体相连后作为腐蚀电池的阳极被腐蚀,而将作为阴极的船体保护起来。
6.铜制水龙头与铁制水管接头处,哪个部位容易遭受腐蚀?这种腐蚀现象与钉入木头的铁钉的腐蚀在机理上有什么不同?试简要说明之。
答:铜与铁在水中能形成腐蚀原电池,铁作为阳极被腐蚀,铜为阴极促进了铁的腐蚀,发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀,而钉入木材的铁钉的腐蚀是差异充气腐蚀。
7.填充题(1)由标准氢电极和标准镍电极组成原电池,测得其电动势为 0.23V ,则该原电池的正极为 标准氢电极 , 负极为标准镍电极(查表) ,此电池的反应方向为 2H + + Ni = H 2 + Ni 2+,镍电极的标准电极电势为 -0.23 ,当c (Ni 2+)降到0.01mol ·L -1时,原电池电动势 降低 。
答案为(标准氢电极)(负极为标准镍电极)(2H + + Ni = H 2 + Ni 2+)(-0.23)(降低)。
8.写出下列物质中元素符号右上角标 * 元素的氧化数。
KCl *O 3 Cu 2*O Na 2O 2* S 8* Na 2S 2*O 3 Na 2S 4*O 6 O *F 2 K 2Cr 2*O 7 N 2*O N *H +4 Pb *3O 4 N 2*H 4(肼) AlN *(氮化铝)9.如果将下列氧化还原反应装配成电池,试用符号表示所组成的原电池。
(1)Zn (s )+ Ag +(aq ) = Zn 2+(aq )+ Ag (s )(2)Cu (s )+FeCl 3(aq ) = CuCl (aq )+ FeCl 2(aq )(3)Sn 2+(aq )+2Fe 3+(aq ) = Sn 4+(aq )+ 2Fe 2+(aq )(4)Zn (s )+2HCl (aq ) = ZnCl 2(aq )+ H 2(g )(5)MnO 4-(0.1mol ·L -1)+8H +(10-4mol ·L -1)+ 5Fe 2+(0.1mol ·L -1) =Mn 2+(0.1mol ·L -1)+ 5Fe (0.1mol ·L -1)+ 4H 2O (l )解:(1) (–) Zn | Zn 2+ (C 1) || Ag + (C 2) | Ag (+)(2) (–) Cu | Cu + (c 1) || Fe 3+ (c 2), Fe 2+ (c 3) | Pt (+)(3) (–) Pt | Sn 2+ (c 1), Sn 4+ (c 2) || Fe 3+ (c 3), Fe 2+ (c 4) | Pt (+)(4) (–) Zn | Zn 2+ (c 1) || H + (c 2) | H 2 (p ),(Pt) (+)(5) (–) Pt | Fe 2+ (0.1 mol ·L-1), Fe 3+ ( 0.1mol ·L -1) ||MnO -4 (0.1mol ·L -1), Mn 2+ (0.1mo1·L -1), H + (10-4 mo1·L -1) | Pt (+)10.下列物质SnCl 2、FeCl 2、KI 、Zn 、H 2、Mg 、Al 、HS 2-在一定条件下都可以做还原剂。
试根据标准电极电势数据,把这些物质按其还原能力递增顺序重新排列,并写出它们对应的氧化产物。
解:还原能力由低到高的排列顺序(氧化产物写在括号中)是:FeCl 2 (Fe 3+), KI (I 2), SnCl 2 (Sn 4+), H 2 (H +),S 2-(S ),Zn (Zn 2+), Al (Al 3+),Mg (Mg 2+)。
11.判断下列反应在标准态时进行的方向,如能正向进行,试估计进行的程度大小。
已知0.44V /Fe)(Fe 2Θ-=+ϕ(1)Fe (s )+ 2Fe 3+(aq ) = 3Fe 2+(aq )(2)Sn 4+(aq )+2Fe 2+(aq ) = Sn 2+(aq )+ 3Fe 3+(aq )判断下列反应在标准态时进行的方向,并估计进行的限度。
解:(1))(++23Fe /Fe θϕ > )(Fe /Fe 2+θϕ ∴反应正向进行。
1g K 41059.0)]44.0(77.0[2059.0=--⨯==ΘΘnE ;K Θ=1041 ; ∴反应进行程度很大。
(2)∵)/Fe (Fe )/S n (S n 2324++++<ΘΘϕϕ; ∴反应逆向进行。
12.在pH 分别为3和6时,KMnO 4能否氧化I - 和Br - [假设MnO 4-被还原成Mn 2+,且c (MnO 4-)= c (Mn 2+)= c (I -)=c (Br -)=1mol ·L -1]。
解: ① pH=3时,反应式为O H 8)(Mn e 5)(H 8)(MnO 224+=+++-+-aq aq aqϕ(MnO 4 / Mn 2+) = 1.507+ g 15059.0)(Mn )(H )(MnO 284++-⋅c c c = 1.507 +241015059.0-g = 1.507 – 0.283 = 1.224V( 已知:Θϕ(Br 2 / Br -)=1.066V , Θϕ(I 2 / I - ) = 0.536V )∵1.224V > Θϕ( Br 2 / Br -) > Θϕ (I 2 / I -); ∴可以氧化溴离子和碘离子。
② pH = 6 中性应该还原成MnO 2, 反应式为 )(HO 4(s)MnO e 3O H 2)(MnO 224aq aq ---+=++ Θϕ(+-24/Mn MnO ) = 0.509 +g 13059.0)(OH )(MnO 44--c c 若设还原产物为Mn 2+,可按①中的关系式算出ϕ(MnO 4 / Mn 2+) = 0.941Θϕ(Br 2 / Br - ) > 0.941 > Θϕ(I 2 / I - ) ∴可氧化碘离子,不能氧化溴离子。
13.今有一种含有Cl -、Br -、I -三种离子的混合溶液,欲使I - 氧化成I 2,又不使Br -、Cl - 离子氧化,在常用氧化剂Fe 2(SO 4)3和KMnO 4中应选哪一种?解:查表:Θϕ( Br 2 / Br -) =1.066V , Θϕ( I 2 / I -)=0.535V ,Θϕ(C12 / C1–)=1.358V ; Θϕ(Fe 3+ / Fe 2+) = 0.77V ,Θϕ(MnO 4– / Mn 2+) = 1.507V ; ∵Θϕ(MnO 4 / Mn 2+) > Θϕ(C12 / C1-) > Θϕ (Br 2 / Br -) > Θϕ(Fe 3+ / Fe 2+) > Θϕ(I 2 / I -), ∴标态下, 只能选用硫酸铁。