第八章 氧化还原-1

判断题：
1．元素的氧化数和化合价是同一个概念，因此氧化 数不可能有分数。 2．同一物质不可能既作为氧化剂，又作为还原剂。
3．一种物质的氧化态氧化性愈强，则与它共轭的还原 态的还原性也愈强。 4．用导线把电池的两极连接起来，立刻产生电流。电 子从负极经导线进入正极，因此，在负极发生还原反 应，而在正极发生氧化反应。 5．最强的氧化剂应该有最大的电极电势。 6．氢电极的电极电势被人为地规定为零。

0.15 0.34 0.77 1.06 1.78
Cu 2 Cu Fe 2

E Fe3

Br2 Br
H 2O 2 H 2O
B
3 氧化还原平衡
一、电池电动势与化学反应的Gibbs自由能
rG = －W max ＝－nFE
n为电池反应中配平后转移的电子数； F 为法拉第常数， 96485 C/mol.
[例8]已知： Sn4+ +2e ≒ Sn2+ Fe3+ + e ≒ Fe2+
EΘ =+0.151V EΘ =+0.771V
试判断反应2Fe3+ +Sn2+ ≒ 2Fe2+ + Sn4+的方向。 在标准状态下， EΘ值较大的氧化型物质可以氧化EΘ值 较小的还原型物质，并自发地转化为相应的产物。 2Fe3+ + (氧化剂)1 强 Sn2+ ≒ (还原剂)2 强 2Fe2+ + (还原剂)1 弱 Sn4+ (氧化剂)2 弱
[例9] 含Cl-和I-的混合溶液中，使I-氧化为I2，而Cl-不被 氧化，在常用的氧化剂Fe2(SO4)3和KMnO4中，选择哪 一种能符合要求？ I2 + 2e ≒ 2Ie 2e ≒ Fe2+ ≒ 2Cl-
E1 Θ = +0.5355V
E2 Θ = +0.771V E3 Θ = +1.35827V
rG = RTlnK ＝ －2.303RTlgK rG = －nFE
RT 2.303RT 0.059 E ln K lg K lg K nF nF n

n( E正 E负 ) nE lg K 0.059 0.059



【例11】求298.15K下， 反应的标准平衡常数。 解：正极：Cu2+ + 2e- → Cu EΘ(Cu2+/Cu) = + 0.3419V 负极：Zn – 2e- → Zn2+ EΘ(Zn2+/Zn) = - 0.7618V E Θ = EΘ(Cu2+/Cu) － EΘ(Zn2+/Zn) = 0.3419 －( - 0.7618) = 1.1037V
nE 2 1.1037 lg K 37.31 0.059 0.059
K 2.05 10

37
标准平衡常数很大，理论上反应进行很完全。
本 章 小 结
１．掌握氧化还原方程式配平 ２．掌握原电池组成表达式写法及两个半反应
３．根据标准电池电势判断氧化还原性强弱和
反应的方向
Notes：
1. 应在标准态的条件下使用，只适用于水溶液反应， 不适用非水溶液和高温下的固相反应. 2. 标准电极电势表中的电极反应，均以还原形式表示：
氧化型＋ne- ≒ 还原型
3. 注意: Fe2+＋2e≒ Fe Fe3+＋e ≒ Fe2+ E Θ(Fe2+/ Fe ) ＝－0.440V E Θ(Fe3+ / Fe2+)＝ +0.771V
若反应处于标准状态下，则： rG ＝ - nFE
rG < 0，则E > 0 : 自发过程 rG = 0，则E = 0 : 平衡状态 rG > 0，则E < 0 : 非自发过程或逆反应自发
[例10] 求下列电池在298.15K时的rG 和E ，写出反应式， 判断是否能够进行。
4．掌握以下公式：rG = －nFE
n( E正 E负 ) nE lg K 0.059 0.059
作业：p130-131:1(2)(6),2(2)(3),5(1)(2)
练 习
填空题： 1．在氧化还原反应中失________、_________升高的 反应叫做氧化反应；而得________、________降低的 反应叫做还原反应。 2．氧化剂具有___________，在氧化还原反应中_____ 电子，氧化值________，变为它的__________。 3．在原电池中，氧化剂在_____极发生________反应； 还原剂在____极发________反应。 4．书写电池符号时应将________写在左侧，________ 写在右侧，相界面用_____表示，盐桥用______表示。
选择题： 1．在一个氧化还原反应中，如果两个电对的电极电 势值相差越大，则该氧化还原反应符合哪一条（ ） A、反应速率越大 C、反应能自发进行 B、反应速率越小 D、反应不能自发进行
2．在配平好的半反应方程式I2 + e → I中，I2 、 e 和I的系数依次是( )
A、1，1，1
C、1，2，2
有机电解液--锂电池 磷酸燃料电池 燃料电池
碳酸盐熔盐电池
高分子电解质 正极:O2+H2O+ 4e≒4OH燃料电池 负极:2H2 - 4e+4OH-≒4H2O
物理电池
太阳能电池 光热转换
原子能电池
热力电池
光电转换
光化转换 生物电池 微生物电池
4. E Θ为强度性质，与半反应的系数无关。 如： Cl2+2e ≒ 2Cl- E Θ ＝1.358V 1/2Cl2+e ≒ Cl- E Θ ＝1.358V
[例7] 已知 Fe3++ e = Fe2+ E = 0.77V
Cu2++ 2e = Cu
Fe2++ e = Fe
E = 0.34V
E = 0.44V
B、1，1，2
D、1，0，2
化学电池 物理电池 生物电池
一次性电池 二次电池－可充电电池 燃料电池
空气电池--空气锌电池
熔盐电池--热电池 锌锰干电池
汞电池
一次性Βιβλιοθήκη Baidu池
氧化银电池
钮扣式锌银电池
碱性锌锰电池 有机电解液--二氧化锰 锂电池
二次电池可 充电电池
碱 性蓄电池 铅 酸蓄电池
镍铬电池 镍氢电池 空气锌蓄电池 铅蓄电池
Al3++ 3e = Al
则最强的还原剂是：
E = 1.66V
A. Al3+； B. Fe；
C. Cu； D. Al.
D
3. 电极电势的应用
1. 判断氧化剂、还原剂的相对强弱 2. 判断氧化还原反应进行的方向 (1) 标准状态下
E Θ > 0 反应按正方向自发进行。 E Θ = 0 反应达平衡状态。 E Θ < 0 反应按逆方向自发进行。 (2) 非标准状态下 E > 0 反应按正方向自发进行。 E = 0 反应达平衡状态。 E < 0 反应按逆方向自发进行。
(-) Cu ∣Cu2＋(1mol· -1)H＋(1mol· -1 )∣H2 (100kPa)∣Pt(+) L L 解： Cu ＋ 2H＋ H2

Cu2＋ ＋

E E H /H ECu 2 /Cu 0
2

rG nFE 0
所以，不能自发进行。

二、氧化还原反应的标准平衡常数
2.标准电极电势表(298.15K,酸性溶液中) 氧化态 电子数 还原态 E Θ /V
K+ ＋ e Na+ ＋ e 氧 ＋2e 化 Zn2+ ＋2e 剂 Fe2+ ＋2e 的 Sn2+ 氧 Pb2+ ＋2e 化 2H+ ＋2e 能 Cu2+ ＋2e 力 I ＋2e 2 增 Fe3+ ＋ e 强 Ag+ ＋ e MnO4-+8H+ ＋5e F2 ＋ 2e ≒ ≒ ≒ ≒ ≒ ≒ ≒ ≒ ≒ ≒ ≒ ≒ ≒ K Na Zn Fe Sn Pb H2 Cu 2IFe2+ Ag Mn2++4H2O 2F-2.925 -2.713 - 0.7628 - 0.440 - 0.14 - 0.126 0.0000 0.337 0.535 0.771 0.7995 1.51 2.87 还 原 剂 的 还 原 能 力 增 强
Fe3+ + Cl2 +
MnO4-+8H++5e ≒ Mn2++4H2O E4 Θ = +1.507V
[例10]下列各组物质在标准状态下能够共存的是： (A) Fe3+ ， Cu (C) Fe3+ ， Sn2+ (B) Fe3+ ， Br2 (D) Fe2+ ， H2O2
Sn 2
E Sn 4 E E E