氧化还原反应和电极电位
氧化还原反应与电极电位
当H+, OH– 出现在 氧化型时,H+, OH– 写在方程分 子项中, H+, OH– 出现在还原方时,H+, OH –写在 方程中分母项中。
MnO4 + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O
从电极电位的Nernst方程可以看出:
❖ 电极电位不仅取决于电极本性,还取决于温度和氧 化剂、还原剂及相关介质的浓度或分压。
电极电位的Nernst方程 p Ox + ne- q Red
Ox/Red O θ x/ReR dnFTlnccR qO pexd
298K时
q 0.059lg2ca(O)x
n cb(Re)d
应用Nernst公式时应注意:
1) 电极反应中固体.纯液体.不写入公式。 2) 对气体,以相对压力代入公式。 3) 除氧化态、还原态物质外,参加电极反应 的其它物质(如H+、 OH-)浓度也应写入。
例:已知:
θ O2/OH
0.40V
求pOH=1, p(O2)=100kPa时, 电极反应(298K)
O2 + 2H2O + 4e = 4OH 的 O2/OH
例:原电池的组成为(-)Zn|Zn2+ (0.001mol·L-1) Zn2+ (1.0mol·L-1)| Zn (+) 计算298K时,该原电池的电动势。
❖ 当Eθ>0 即θ+> θ- 正反应能自发进行 ❖ 当Eθ=0 即θ+= θ- 反应达到平衡 ❖ 当Eθ<0 即θ+< θ- 逆反应能自发进行
例:判断反应在标准状态下能否自发进行。
Pb + Sn2+
化学反应中的氧化还原电位与电极
化学反应中的氧化还原电位与电极氧化还原反应是化学反应中非常重要的一种类型。
在氧化还原反应中,电子的转移导致了原子或离子的氧化和还原。
这种电子转移过程涉及到电极和氧化还原电位的概念。
一、电极电极是指在氧化还原反应中起着电子转移的作用的物质。
电极分为两种类型,即负极和正极。
负极又称为还原电极,它是氧化还原反应中接受电子的地方,通常是由还原剂构成。
正极又称为氧化电极,它是氧化还原反应中提供电子的地方,通常是由氧化剂构成。
二、氧化还原电位氧化还原电位是评估氧化还原反应中电子转移的能力的物理量。
它反映了氧化剂和还原剂进行氧化还原反应的趋势和力量。
氧化还原电位用E表示,单位为伏特(V)。
氧化还原电位是通过比较参与氧化还原反应的两种物质在标准状态下的电极电势差来确定的。
标准氧化还原电位用E°表示,单位仍然是伏特(V)。
在标准氧化还原电位中,参与反应的物种的浓度被规定为1mol/L,在温度为298K的情况下进行测量。
三、氧化还原电位与反应方向根据氧化还原电位的值,可以判断氧化还原反应的方向。
当两个物质的氧化还原电位的差值(ΔE)大于0时,反应会向着具有较正电位的物质发生。
反之,当ΔE小于0时,反应会向着具有较负电位的物质发生。
根据这个原理,可以预测氧化还原反应的进行方向,并判断哪个物质是氧化剂,哪个物质是还原剂。
氧化剂是具有较正氧化还原电位的物质,它会接受电子。
还原剂是具有较负氧化还原电位的物质,它会提供电子。
四、应用氧化还原电位在许多化学反应中具有重要的应用价值。
它可以用于计算电池电势,评估电池的性能。
电池电势是通过将正极和负极的氧化还原电位之差(ΔE)计算得到的。
较大的电势差意味着更强的电池,因为它产生了更大的电流。
此外,氧化还原电位还可以用于研究化学反应的速率。
具有较大氧化还原电位差的氧化还原反应通常具有更快的速率,因为电子的转移更容易发生。
总结:化学反应中的氧化还原电位与电极密切相关。
电极在氧化还原反应中起着电子转移的作用,其中氧化电极提供电子,还原电极接受电子。
氧化还原反应与电极电位
第八章首 页 基本要求氧化还原反应与电极电位重点难点 讲授学时 内容提要1基本要求[TOP]1.1 掌握离子电子法配平氧化还原反应式,计算元素氧化值;电池组成式的书写。
1.2 掌握以标准电极电位判断氧化还原反应方向。
1.3 掌握通过标准电动势计算氧化还原反应的平衡常数; 掌握电极电位的 Nernst 方程、 影响因素及有关 计算。
1.4 熟悉氧化值和氧化还原反应的意义, 1.5 熟悉原电池的结构及正负极反应的特征;熟悉标准电极电位概念;熟悉 pH 操作定义。
1.6 了解电极类型、电极电位产生的原因,了解电动势与自由能的关系。
1.7 了解电位法测量溶液 pH 的原理, 1.8 了解电化学和生物传感器的一般原理与应用。
2重点难点[TOP]2.1 重点 2.1.1 标准电极电位表的应用。
2.1.2 电极反应与电池反应,电池组成式的书写。
2.1.3 通过标准电动势计算氧化还原反应的平衡常数。
2.1.4 电极电位的 Nernst 方程、影响因素及有关计算。
2.2 难点 2.2.1 电极电位的产生 2.2.2 用设计原电池的方法计算平衡常数 2.2.3 Nernst 方程的推导3讲授学时 建议 6 学时[TOP]14内容提要[TOP]第一节第二节第三节第四节第五节4.1 第一节 氧化还原反应 4.1.1 氧化值 氧化值(又称氧化数)是某元素一个原子的表观荷电数,这种荷电数是假设把每个键中的电子指定 给电负性较大的原子而求得。
根据此定义,确定元素氧化值的规则:①在单质中,原子的氧化值为零。
②在电中性的化合物中,所有原子的氧化值之和为零。
③单原子离子的氧化值等于它所带的电荷数;多 原子离子中所有原子的氧化值之和等于该离子所带的电荷数。
④氢在化合物中的氧化值一般为+1;氧在 化合物中的氧化值一般为-2; 氟在化合物中的氧化值均为-1。
原子的氧化值可以是整数也可以是分数或 小数。
4.1.2 氧化还原反应 元素的氧化值发生了变化的化学反应称为氧化还原反应。
氧化还原反应与电极电位
氧化还原反应与电极电位氧化还原反应是化学反应中常见的一种类型,它涉及到电子的传递和原子、离子之间的电荷转移。
在氧化还原反应中,物质可以同时发生氧化和还原的过程,其中一个物质被氧化,失去电子,另一个物质则被还原,获得电子。
这种反应可以通过电极电位来描述和测量。
一、电极电位的定义电极电位是指电极与溶液中某特定物种(如氢离子)之间的电势差。
它是描述氧化还原能力的物理量,以标准氢电极为参照。
标准氢电极的电极电位定义为0V,其他电极与标准氢电极之间的电位差可以正负表示。
正值表示该电极的氧化还原能力较强,负值表示能力较弱。
二、氧化还原反应中的电位变化在氧化还原反应中,电子的转移会导致电极电位的变化。
当物质被氧化时,它的电极电位会升高,而当物质被还原时,电极电位会降低。
这是因为被氧化的物质失去了电子,所以电极电位增高;而被还原的物质获得了电子,所以电极电位降低。
三、电极电位的测量方法测量电极电位的方法有很多种,其中较常用的是电化学法。
电化学法利用电池的原理,将待测电极与参比电极连接在一起,通过测量其间的电势差来得到电极电位。
常见的参比电极有标准氢电极、银/银离子电极等。
四、电极电位对氧化还原反应的影响电极电位可以影响氧化还原反应的进行程度和方向。
当两个电极电位之间的差异较大时,电子会从电位较负的一侧传递到电位较正的一侧,从而反应更为剧烈。
根据电极电位的高低,氧化还原反应可以被分为自发反应和非自发反应。
自发反应是指电极电位差足够大,反应能够自行进行;非自发反应是指电极电位差不足以驱动反应发生,需要外部提供电势差来促使反应进行。
五、电极电位在实际应用中的意义电极电位在许多领域具有广泛的应用价值。
在电化学电池中,电极的电位差决定了电池的工作状态和输出电压。
在腐蚀、电解和电镀等工艺中,电极电位的变化影响着反应速率和产物的选择。
而在生物体内,电极电位的平衡和调节对细胞的正常功能也具有重要作用。
总结:氧化还原反应与电极电位密切相关。
氧化还原及电极电位
Mn + 4 H2O
2+
(-) Pt|Fe3+,Fe2+ | | MnO4-,Mn2+,H+|Pt (+) -
作两极, 例:Cu、Fe作两极,稀硫酸作电解质溶液的原 、 作两极 电池中: 电池中:①Cu作____极, ②Fe作____极 作 正 极 作 负极 负极____________ 电极反应式 :负极 Fe-2e- Fe2+ Fe正极_____________ ↑ 正极 2H++2eH2 如将稀硫酸改为浓硝酸则: 如将稀硫酸改为浓硝酸则: ①Cu作____极, ②Fe作____极 作 负 极 作 正 极 负极____________ 2+ 电极反应式 :负极 Cu-2eCuCu 正极_____________________ 正极 2NO3-+4H++2e2NO2↑+2H2O
第一节 氧化还原反应
一、氧化值(oxidationumber) 氧化值( ) 1970年,IUPAC(国际纯粹和应用化学协会) 年 ( 氧化值: 氧化值:某元素一个原子的表观荷电 数,这种荷电数由假设把每个键中的 电子指定给电负性较大的原子而求得。 电负性较大的原子而求得 电子指定给电负性较大的原子而求得。 例: NH3 N -3 H +1
第二节 原电池和电极电位
二、电极电位的产生
将金属放入其盐溶液中时有两种倾向存在: 将金属放入其盐溶液中时有两种倾向存在:
溶解 M 在极板上 沉积 Mn+ + ne 在溶液中 留在极板上
金属越活泼(易失e 溶液越稀,溶解倾向越大; 金属越活泼(易失e-),溶液越稀,溶解倾向越大; 反之沉积倾向越大。 反之沉积倾向越大。
氧化反应的标准电极电位与氧化还原反应的推导
氧化反应的标准电极电位与氧化还原反应的推导氧化还原反应是化学中常见的重要反应之一。
在氧化还原反应中,物质发生氧化的过程称为氧化反应,而同时发生还原的过程称为还原反应。
作为探究氧化还原反应的一个重要指标,标准电极电位在研究中起着重要的作用。
本文将探讨氧化反应的标准电极电位以及氧化还原反应的推导。
1. 标准电极电位标准电极电位是指在标准状态下,电极与溶液中电离浓度均为1mol/L时,测得的电解电位。
标准状态是指所有反应物的活度均为1。
标准电极电位可以通过电位差测量仪器来测量,并被用来评估元素或化合物的氧化还原能力。
2. 氧化反应的标准电极电位氧化反应涉及到被氧化物质失去电子,因此其标准电极电位是正值,表示其具有氧化能力。
例如,标准氢电极的电位被定义为0 V,而其他电极的电位相对于标准氢电极进行比较和测量。
3. 氧化还原反应的推导氧化还原反应的推导可以通过以下步骤进行。
a. 确定氧化和还原反应物首先需要明确参与反应的氧化物质和还原物质。
氧化反应中,物质被氧化,因此被氧化的物质是氧化剂,而还原反应中,物质被还原,因此被还原的物质是还原剂。
b. 确定氧化态和还原态确定氧化反应物和还原反应物的氧化态和还原态。
根据反应物和产物中元素的氧化态的变化来推导反应的方程式。
c. 平衡反应方程式根据确定的氧化态和还原态,平衡氧化还原反应方程式中的反应物和产物的个数。
确保反应方程式中的总电荷和总质量都平衡。
d. 计算电极电位利用标准电极电位表,查找反应中涉及的各个物质的标准电极电位,并按照反应方程式的系数进行计算。
计算得到的标准电极电位之差就是氧化还原反应的标准电极电位。
4. 应用和意义氧化还原反应的标准电极电位可以用来比较和评估不同物质的氧化还原能力。
通过测量不同反应物的标准电极电位,可以推导出一系列反应的相对强弱,从而指导相关实验的设计和反应条件的选择。
此外,标准电极电位的研究对于电化学、电池和腐蚀等领域的发展也具有重要意义。
氧化还原及电极电位
第八章氧化还原反应与电极电位首页难题解析学生自测题学生自测答案章后习题解答难题解析 [TOP]例 8-1 写出并配平下列各电池的电极反应、电池反应,注明电极的种类。
(1) (-) Ag(s)│AgCl(s) │HCl(sln)│Cl2(100kp)│Pt(s) (+)(2) (-) Pb(s)│PbSO4(s)│K2SO4(sln)‖KCl(sln)│PbCl2(s)│Pb(s) (+)(3) (-) Zn(s)│Zn2+(c1)‖MnO4-(c2), Mn2+(c3), H+(c4)│Pt(s) (+)(4) (-) Ag(s) | Ag+ (c1) ‖Ag+(c2) │Ag(s) (+)分析将所给原电池拆分为两个电极。
负极发生氧化反应,正极发生还原反应,写出正、负极反应式,由正极反应和负极反应相加构成电池反应。
解(1)正极反应 Cl2(g)+2e- → 2 Cl- (aq) 属于气体电极负极反应 Ag(s)+Cl-(aq) → AgCl(s)+e- 属于金属-难溶盐-阴离子电极电池反应 2Ag(s)+ Cl2(g) →2AgCl(s) n=2(2)正极反应 PbCl2(s)+2e- →Pb(s)+2Cl- (aq) 属于金属-难溶盐-阴离子电极负极反应 Pb(s)+SO42-(aq) →PbSO4(s)+2e- 属于金属-难溶盐-阴离子电极电池反应 PbCl2(s) +SO42- (aq)→PbSO4(s) +2Cl-(aq) n=2(3)正极反应 MnO4-(aq) +8H+(aq)+5e- →Mn2+(aq)+ 4H2O(l) 属于氧化还原电极负极反应 Zn(s) → Zn2+(aq)+2e- 属于金属-金属离子电极电池反应2MnO4- (aq)+16H+(aq)+5Zn(s)→2Mn2+(aq)+8H2O(l)+5Zn2+ (aq) n=10 (4)正极反应 Ag+(c2) +e- → Ag(s) 属于金属-金属离子电极负极反应 Ag(s) → Ag+ (c1) + e- 属于金属-金属离子电极电池反应 Ag+(c2) → Ag+ (c1) n=1例 8-2 25℃时测得电池 (-) Ag(s)│AgCl(s)│HCl(c)│Cl2(100kp)│Pt(s) (+) 的电动势为1.136V,已知 ( Cl2/Cl-)=1.358V, ( Ag+/Ag)=0.799 6V,求AgCl的溶度积。
氧化还原反应的电极电位计算电极电位与氧化还原反应的驱动力计算
氧化还原反应的电极电位计算电极电位与氧化还原反应的驱动力计算氧化还原反应是化学中非常重要的一类反应,涉及到电子的转移与传递。
在氧化还原反应中,电极电位是一个关键参数,用来描述电极上发生氧化还原反应的趋势和方向。
本文将介绍如何计算氧化还原反应的电极电位以及电极电位与氧化还原反应的驱动力之间的关系。
一、氧化还原反应的电极电位计算方法在氧化还原反应中,电极电位可以通过计算标准电极电位和非标准电极电位来确定。
标准电极电位是指在标准状况下(浓度为1 mol/L,温度为298K),电极上的氧化还原反应的电位。
非标准电极电位是指在非标准状况下,电极上的氧化还原反应的电位。
1. 计算标准电极电位标准电极电位的计算可以通过标准氧化还原电位表来实现。
标准氧化还原电位表列出了各个氧化还原对的标准电极电位值。
对于给定的氧化还原对,其标准电极电位可以通过两个半反应的标准电极电位之差来计算。
2. 计算非标准电极电位非标准电极电位可以通过涉及到的各种因素来确定,例如浓度、温度和电子传递系数等。
在实际应用中,可以使用尼尔斯特方程来计算非标准电极电位:E = E0 - (0.0592/n) * logQ其中,E是非标准电极电位,E0是标准电极电位,n是电子传递的电子数目,Q是反应物浓度之比的电子指数。
二、电极电位与氧化还原反应的驱动力计算方法氧化还原反应的驱动力可以通过计算电极电位之差来确定。
具体而言,氧化还原反应的驱动力等于电子传递的能力与电子转移的能力之间的差异。
根据热力学理论,氧化还原反应的驱动力可以通过以下公式计算:ΔG = -nFΔE其中,ΔG是氧化还原反应的自由能变化,n是电子传递的电子数目,F是法拉第常数,ΔE是氧化还原反应的电极电位差。
根据上述公式,我们可以通过计算氧化还原反应的电极电位差来确定反应的驱动力。
如果电极电位差为正值,说明反应是自发进行的,驱动力大;如果电极电位差为负值,反应是不自发进行的,驱动力小。
氧化还原反应的电动势和标准电极电位
氧化还原反应的电动势和标准电极电位氧化还原反应是化学反应中非常重要的一类反应,它涉及到电子的转移与交换。
在氧化还原反应中,电子从一个物质转移到另一个物质,导致物质的氧化与还原。
在这类反应中,我们经常使用电动势和标准电极电位来描述反应的性质和方向。
一、电动势的定义电动势是指一个电池或电化学反应中电子从负极向正极移动的推动力。
它常用符号E表示,单位为伏特(V)。
电动势可以通过测量两个电极之间的电压来得到。
电动势的正负表示了电子转移的方向,正电动势表示电子从负极流向正极,负电动势则相反。
当一个电池的正负极分别接触到一个外部电路时,电动势将推动自由电子在外部电路中流动,从而完成一个电化学反应。
二、标准电极电位的定义标准电极电位是指一个氧化还原反应中,电极与溶液中特定离子的相互作用下所达到的平衡状态的电势。
标准电极电位常用符号E0表示,单位也是伏特(V)。
标准电极电位是基于一组标准条件来确定的,即温度为298K(25摄氏度),浓度为1mol/L,压力为1 atm。
标准电极电位可以通过将待测电极与参比电极连接成电池,然后测量两者之间的电动势来得到。
参比电极往往选取标准氢电极(SHE),将其标准电极电位定义为0V,其他电极的标准电极电位则是相对于标准氢电极的电势。
三、电动势与标准电极电位的关系电动势与标准电极电位的关系可以通过以下公式得到:E = E(正极) - E(负极)其中,E表示电动势,E(正极)表示正极的标准电极电位,E(负极)表示负极的标准电极电位。
这个公式说明了电动势是由正极和负极的标准电极电位差决定的。
当正极的标准电极电位高于负极时,电动势为正,反应可进行;当正极的标准电极电位低于负极时,电动势为负,反应不可进行。
四、应用举例1. 锌和铜的氧化还原反应在锌和铜的氧化还原反应中,锌的标准电极电位为-0.76V,铜的标准电极电位为+0.34V。
根据公式计算可知,反应的电动势为:E = E(正极) - E(负极) = 0.34V - (-0.76V) = 1.10V由于电动势为正,这个反应是可进行的。
电极电位与氧化还原反应
通常规 定 温 度 为
。
2
5
℃
,
有 气体 参 加 电 极反 应 时
,
1 大 气压
这 样测 得的 电极 电位称 为 标 准 电极 电 位 标 准 电极 电位 表 (
2
标 准 电极 电位 表
5 ℃
,
在 酸 性溶 液 中 )
电极 电位 E
.
电
对 式
L i
+
氧 化态 / 还 原 态
L+ i K B C N
+
C
u
“+
,
也 即是
Z
n
和 Zn
“+
离子 组 成 一 个 锌 电 极
和
离子组成 一个 铜 电极
,
。
这 里 所 指的 电 极与 过 去 所 提
。
到 的 电极 在概 念 上 有所 不 同
这 里讲 的 电极 是 由一 种 元 素
,
的氧 化 态 和 还 原 态所 组成
C 和 C
u u
Z 十
即所 谓 一 对氧 化 还 原 电 对
( 伏 )
一 一 一
/
Li
+ +
e
e
哥之 Li
K
二
二
二
3 2 2 2 2
`
0 45
/K /B /C
a
十
K
B
a a
十
经 二二
。
92 5 90 87 714 37
a “十
卜
Z十
+ +
e
Ze ` 布 B a Z 兰= 于 C
e a
。
氧化反应的标准电极电位与氧化还原反应的判断
氧化反应的标准电极电位与氧化还原反应的判断氧化还原反应是化学反应中最重要的类型之一,它涉及到电子的转移和化学物质的氧化与还原。
在氧化还原反应中,标准电极电位是一个重要的概念,用于判断反应的进行方向和强弱。
本文将探讨氧化反应的标准电极电位与氧化还原反应的判断方法。
一、氧化还原反应的概念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从一个物质转移到另一个物质的过程。
其中,氧化是指物质失去电子或氢原子,而还原则是物质获得电子或氢原子。
典型的氧化还原反应包括金属被酸溶解、金属腐蚀、燃烧等。
二、标准电极电位的概念标准电极电位是用来衡量氧化还原反应的强弱的物理量,通常用E0表示。
标准电极电位是指在标准条件下,将某个氧化还原对中的氧化剂或还原剂与标准氢电极(E0=0V)之间建立电池,测得的电位差。
三、标准电极电位的判别在氧化还原反应中,标准电极电位可用于判断反应的进行方向和强弱。
标准电极电位越正,说明反应的氧化能力越强,即越容易接受电子;标准电极电位越负,说明反应的还原能力越强,即越容易失去电子。
判断方法如下:1. 比较标准电极电位:将两个氧化还原对的标准电极电位进行比较,标准电极电位较正的物质是氧化剂,较负的物质是还原剂。
2. 使用电位差计算电动势:将氧化剂和还原剂构成一个电池,通过测量电动势来判断反应的进行方向和强弱。
正电动势表示反应进行,负电动势表示反应不进行。
3. 应用电化学系列:通过查阅电化学系列(即电位序列),可以根据氧化还原电位的大小来判断反应的进行方向和强弱。
在电化学系列中,标准电极电位越正的物质越容易接受电子。
四、应用实例1. 锌和铜的氧化还原反应:锌离子(Zn2+)具有较强的氧化能力,标准电极电位为-0.76V;铜离子(Cu2+)具有较强的还原能力,标准电极电位为+0.34V。
因此,在锌和铜之间,氧化反应发生在锌上,还原反应发生在铜上。
2. 高锰酸钾和硫酸的氧化还原反应:高锰酸钾(KMnO4)是一种强氧化剂,标准电极电位为+1.51V;硫酸(H2SO4)不具备还原能力,标准电极电位为0V。
第八章 氧化还原反应与电极电位2014
还原(reduction): 得到电子,氧化数降低的过程 还原剂: 提供电子的物质 ( 电子供体), 氧化剂: 得到电子的物质 (电子受体),
失2e-
例2:
Zn0 + Cu2+SO4 = Zn2+ SO4 + Cu0 得 2e-
还原剂: Zn 电子供体,发生氧化反应
+ SO42- + H2O
(1) (2)
Cr2O72- + H+
Cr3+ + H2O
SO32-+ H2O
Cr2O72- + 14H+
SO42- + H+
2Cr3++ 7H2O
SO32-+ H2O
+ + 6eCr2O7214H +
SO42- + 2H+
2Cr3+ + 7H2O
(3)
SO32-+
H2O - 2e-
氧化剂Cu2+ : Cu2+ + 2e
氧化型物质
Cu 还原半反应
还原型物质
•意义:氧化还原半反应反映了化学变化的实际过程
半反应的通式: (还原半反应)
氧化型物质(Ox) + n e 2. 氧化还原电对
还原型物质(Red)
同一元素原子氧化型物质和还原型物质构成
形式:氧化型 / 还原型 (Ox / Red) Zn2+/ Zn, Cu2+/Cu
1. 单质中原子的氧化值为零;
H2 (0); O2 (0)
2. 单原子离子中原子的氧化值等于离子的电荷。
氧化还原反应和电极电位
电 化 学 信 息 资 料
The Nobel Prize in Chemistry 2000 "for the discovery and development of conductive polymers"
2000年,因对传导聚合物的发现和开发,将该年度 的诺贝尔化学奖授予美国加利福尼亚大学的阿兰. J . 黑格、美国宾夕法尼亚大学的阿兰. G. 马克迪尔米 德和日本筑波大学的白川英树。
氧 化 还 原 反 应小结
氧化还原反应
还原半反应 氧化半反应 还原半反应
氧化半反应 一个氧化还原反应有两个氧化还原电对,Ox / Red。
三、氧化还原方程式的配平
两种配平方法: 1、氧化值法,根据氧化剂和还原剂氧化值相等的 原则配平(见中学化学)。 2、离子-电子法(或半反应法),根据氧化剂和还原 剂得失电子数相等的原则配平。 如: KMnO4 + HCl MnCl2 + Cl2
2
4、根据氧化剂和还原剂得失电子数相等的原则, 找出最小公倍数,合并成一个配平的离子方程式。
①×2
② ×5
2MnO4-+16H++10e10Cl- - 10e5Cl2
2Mn2++8H2O
2Mn2++ 5Cl2 + 8H2O
两式相加 2MnO4-+16H++10Cl-
5、将配平的离子方程式写为分子方程式。注意反 应前后氧化值没有变化的离子的配平。 2KMnO4+16HCl 2KCl +2MnCl2+ 5Cl2 + 8H2O
一.电化学(Electrochemistry)概述 1.电化学的起源
化学史料(摘录) • 1600年:吉尔白特观察到, 用毛皮擦过的 琥珀有吸引其它轻微物体的能力。 • 1799年:伏打从银片、锌片交替的叠堆中 成功地产生了可见火花,才提供了用直流 电源进行广泛研究的可能性。 • 1807年:戴维成功地从钠、钾的氢氧化物 中电解出了金属钠和钾。 • 1833年:法拉第归纳出著名的法拉第定律。 • 1870年:人们发明了发电机后,电解被广 泛地应用于工业中。
基础化学 第八章 氧化还原反应与电极电位
子的氧化数为-1,如Cl在BrCl中;
在含氧化合物中按氧化物决定,如ClO2中Cl的氧 化值为+4。
(6)电中性的化合物中所有原子的氧化值的和为零。
多原子离子中所有原子的氧化值的和等于离子的
电荷数。
6
例1:试计算Na2S2O3(硫代硫酸钠)和Na2S4O6 (连四硫酸钠)中硫的氧化数。
解:Na2S2O3中S的氧化数为: (+1)× 2+3×(-2)+2X=0, X=+2
4
(二)确定元素氧化值的规则
日本化学教授桐山良一(在1952年)和美国著名化学家 鲍林(1975年)等人分别发表论说,对确定元素氧化数的 方法制定了一些规则。
(1)单质中原子的氧化值为零。 (2)单原子离子中原子的氧化值等于离子的电荷 数。例如Na+离子中Na的氧化值为+1。 (3)化合物中,氧的氧化值一般为-2,
14
(2)计算氧化数升(降)总数,并按照最小公倍 数原则确定系数
+2-5=-3
+5
0 +5
+2
HNO3 + P H3PO4 + NO
+5+0=+5 5 H N O 3+ 3 P3 H 3 P O 4+ 5 N O
(3)最后配平H、O原子
= 5 H N O 3+ 3 P + 2 H 2 O 3 H 3 P O 4+ 5 N O
9
Zn + 2HCl
ZnCl2 + H2
其中,锌失去电子,氧化值升高,被氧化,称为
还原剂(reducing agent),又称电子的供体(electron
donor)。HCl中的H+得到电子,氧化值降低,被还
氧化还原与电极电位的测定
实验 氧化还原与电极电位的测定一、实验目的1.了解电极电位与氧化还原反应的关系以及介质的酸碱性对氧化还原的影响。
2.了解测定电极电位的原理和方法。
3.了解溶液浓度对电极电位的影响。
4.学习使用酸度计测定电动势的方法。
二、实验原理1.氧化还原反应(1)氧化还原反应进行的方向根据标准电极电位,可以判断氧化还原反应进行的方向。
一般地说,作为氧化剂物质的电对的标准电极电位的代数值大于作为还原剂物质的电对的标准电极电位的代数值时,反应可以自发进行。
例如:3FeCl 可能和铜反应。
从电极电位数据值V Fe Fe 77.00/23=++ϕ、V Cu Cu 34.00/2=+ϕ可以看出,0/0/223Cu Cu Fe Fe +++>ϕϕ。
因此,Cu 作还原剂,而FeCl 3作为氧化剂,可以进行如下反应:32222FeCl Cu FeCl CuCl +=+印刷电路筒板能用FeCl 3溶液腐蚀,就是依据这个反应。
(2)介质对氧化还原反应的影响介质的酸碱性对含氧酸盐的氧化性影响很大。
例如,KMnO 4在不同介质中还原产物不同,在酸性介质中,4MnO -被还原为2Mn +离子(无红或浅红色),在中性或弱碱性介质中被还原为2MnO (褐色可暗黄色)沉淀;在强碱性介质中还原为24MnO -离子(绿色)。
由此可知,4KMnO 的氧化性随介质酸性减小而减弱。
(3)中间价态化合物的氧化还原性中间价态化合物,一般既可作氧化剂,又可作还原剂,例如,H 2O 2常作为氧化剂而被还原为H 2O 或OH -,但遇到强氧化剂时,即作为还原剂被氧化而放出O 2。
2.电极电位的测定及与浓度的关系(1)电极电位的测定测定电极电位,通常是用标准氢电极作参作电极,与待测电极组成原电池,用电位计测定其电动势。
根据E ϕϕ=-正负,可求得待测电极的电极电位。
由于采用标准氢电极不很方便,因此,常用甘汞电极作为参比电极。
例如测出以锌电极作负极,以饱和甘汞电极(25℃时,电位值为0.2415V )作为正极的原电池电动势,就可求得锌电极电位EE E Z Z Z Z -==2415.0n/nn/n 22-=-=-甘汞甘汞负正++ϕϕϕϕϕϕ(2)电极电位和浓度的关系电极电位与溶液浓度的关系,可用能斯特方程式表示: 25℃时 00.059[]lg n ϕϕ=+氧化态[还原态]一般说来,当金属离子或氢离子浓度减小时,金属或氢电极的电极电位代数值减小,当非金属离子浓度减小时,非金属电极的电极电位代数值增大。
氧化还原与电极电位
电极反应式: 2H+ + 2e-
H2
(三)电池组成式
书写原则: 两个电极组合起来构成原电池 负极在左,正极在右 (-)表示负极、(+)表示正极,紧靠金属导电极板书写 两个半电池之间的盐桥用“ || ”表示
Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu
(-) Zn(s) |Zn2+(1 mol·L-1)‖Cu2+(1 mol·L-1) |Cu(s) (+)
➢ 当氧化还原电对中氧化型浓度降低或还原型
浓度增大时, 将更负,还原型还原能力增强,
氧化型氧化能力减弱
(二)溶液酸度对电极电势的影响
已知电极反应
MnO4- + 8H+ + e-
Mn2+ + 4H2O ө=1.507 V
若MnO4- 、Mn2+仍为标准状态,求298.15K、pH= 6时,此电极的电极电势。
难溶电解质:难溶盐、氧化物及氢氧化物
例:氯化银电极
氧化还原电对:AgCl /Ag
电极组成式: Cl-|AgCl(s) , Ag(s)
电极反应式: AgCl + e-
Ag + Cl-
3. 氧化还原电极
将惰性极板浸入含有同一元素的两种不同氧化值 的离子的溶液中构成的电极
例:将Pt铂片插入Fe3+及Fe2+的溶液
(Fe3
/
Fe2
)
0.05916
lg
[Fe3 [Fe2
] ]
0.771 0.05916 lg 1 0.0001
0.771 0.05916 4
1.01V
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负极上失去电子,反应物发生氧化反应:
负极反应 :Zn(s) Zn2+ (aq)+ 2e-(氧化反应) 正极上得到电子,反应物发生还原反应:
正极反应:Cu2+ (aq)+ 2e- Cu(s)(还原反应)
由正极反应和负极反应所构成的总反应,称为电池 反应(cell reaction)。
Zn (s)+ Cu2+ (aq)
Cu2+ (aq)→ Cu(s)
电子供体(Zn)失去电子,称为还原剂;电子受体 (Cu2+)得到电子,称为氧化剂。
氧化还原反应的实质:
(1)氧化还原反应的本质是物质在反应过程中有 电子的得失,从而导致元素的氧化值发生变化。
(2)氧化还原反应中电子的得失既可以表现为电 子的偏移,又可以表现为电子的转移。
原电池组成可以用电池组成式(电池符号)表示。 上述Cu-Zn原电池的电池组成式是:
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) 这两类不同的氧化还原反应可以用氧化值概念统一: 元素的氧化值发生了变化 。
元素的氧化值发生了变化的化学反应称为氧化还原 反应。
Zn(s) +Cu2+ (aq)= Cu(s) + Zn2+(aq) 氧化值升高的反应称为氧化反应,例如:
Zn(s) → Zn2+(aq) 氧化值降低的反应称为还原反应,例如:
氧化型物质及对应的还原型物质称为氧化还原电对, 通常写成:氧化型/还原型(Ox/Red),如:
Cu2+/Cu;Zn2+/Zn
“十二五” “十二五”
8
第二节 原电池和电极电位
• 1.原电池 • 2.电极电位的产生 • 3.标准电极电位
一、原电池
(一)原电池的组成 Zn(s)+ CuSO4 (sln)
Cu(s) + Zn2+ (aq)
原电池的组成:
1. 两个半电池(或电极):半电池包括电极材料 (电极板)和电解质溶液,电极板是电池反应中电子转
移的导体, 氧化还原电对的电子得失反应在溶液中进行 。
2. 盐桥:连接两个半电池,沟通原电池的内电路, 消除液接电位。
(二)原电池组成式
原电池一般由两个半电池(或电极)组成。半电池 包括电极板(电子导体)和电解质溶液,氧化还原电对 中的电子得失反应在电极板与溶液的界面上进行。两 个半电池由盐桥连接,它的作用是沟通原电池的内电 路。
(二)氧化还原半反应和氧化还原电对
氧化还原反应可以根据电子的转移,由两个氧化还 原半反应构成。例如:
Zn(s) +Cu2+ (aq)= Zn2+(aq) + Cu(s)
一个“半反应”是氧化反应: Zn - 2e- → Zn2+
另一个“半反应”为还原反应: Cu2+ + 2e- → Cu
氧化反应和还原反应同时存在,在反应过程中得 失电子的数目相等。
化物中为-1,如在H2O2、Na2O2中;在超氧化物中为-
1 2
,
如在KO2中;在OF2中为+2。
(4)H的氧化值在大多数化合物中为+1,但在金 属氢化物中为-1,如在NaH、CaH2中。
(5)电中性的化合物中所有原子的氧化值的和为 零;
2020年8月2日星期日
第八章 氧化还原反应和电极电位
3
(6)单原子离子中原子的氧化值等于离子的电荷。 例如Na+离子中Na的氧化值为+1。
一、氧化值(氧化数)
1970年IUPAC给出的定义是:氧化值(oxidation number)是某元素一个原子的表观荷电数,这种荷电 数是假设把每一个化学键中的电子指定给电负性更大 的原子而求得。
例:NH3中,N的氧化值是-3,H的氧化值是+1。
确定元素氧化值的规则:
(1)单质中原子的氧化值为零。
氧化还原半反应用通式写做:
氧化型 + ne- 还原型
pOx + ne- qRed
n:为半反应中电子转移的数目; Ox:氧化型物质; Red:还原型物质。
溶液中的介质参与半反应时,虽然它们在反应中未 得失电子,也应写入半反应中。如半反应:
MnO4-+ 8H+ + 5e- Mn2+ + 4H2O
氧化型包括MnO4-和H+;还原型为Mn2+ (不包括溶 剂H2O)。
(7)多原子离子中所有原子的氧化值的和等于离 子的电荷数。
例: Fe3O4 中,Fe:+8/3; S4O62- 中,S:+5/2。
所以,氧化值可为整数,也可为分数。
【例8-1 】求Cr2O72-中Cr的氧化值和Fe3O4中Fe的 氧化值。
【解】 设Cr2O72-中Cr的氧化值为x, 由于氧的氧化 值为-2,有:
Cu(s) + ZnSO4 (sln)
ΔrGm= - 212.6 kJ·mol- → Cu
氧化反应 还原反应
i
A
e-
Zn
Cu
ZnSO4
CuSO4
原电池: 将化学能转化成电能的装置称为原电池 (primary cell),简称电池。
原电池可以将自发进行的氧化还原反应所产生的化 学能转变为电能,同时对外做电功。
2x + 7×(-2) = -2,x = +6 故Cr的氧化值为+6。
设Fe3O4中Fe的氧化值为x ,由于氧的氧化值为-2, 有:
3x + 4×(-2) = 0,x= +8/3 故Fe的氧化值为+8/3。
二、氧化还原反应
(二 )氧化还原反应 1. 电子转移
Zn(s) + (aq)Cu2+ (aq)= Cu(s) + Zn2+(aq) 2. 电子偏移
(2)卤族元素。① 氟的氧化值在所有化合物中为 -1。② 其它卤原子的氧化值在二元化合物中为-1。③在 卤族的二元化合物中,列在周期表中靠前的卤原子的氧 化数为-1,如Cl在BrCl中。④ 在含氧化合物中按氧化物 决定,如ClO2中Cl的氧化值为+4。
(3)O的氧化值在大多数化合物中为-2,但在过氧
从理论上讲,任何一个氧化还原反应都可以设计成 一个原电池。
在上述原电池中,ZnSO4 溶液和Zn片构成Zn半电 池(half-cell),CuSO4溶液和Cu片构成Cu半电池。 半电池中的电子导体称为电极(electrode)
根据检流计指针的偏转方向判断,电流从Cu电极流 向Zn电极,电子从Zn电极流向Cu电极。Zn电极输出 电子,是原电池的负极(anode);Cu电极输入电子, 是原电池的正极(cathode)。