大学化学课件：电极电势的应用

原电池的设计实例
将反应Zn+Cd2+→Zn2++Cd设计成电池。
氧化
Zn|Zn2+‖Cd2+|Cd
Zn+Cd2+→Zn2++Cd
还原
Zn、Zn2+在负极， Zn→Zn2++2e- ; Cd、Cd2+在正极， Cd2++2e- →Cd。
Zn+Cd2+→Zn2++Cd
P125
氧化
6Fe2+(aq)+Cr2O72-(aq)+14H+ (aq) = 6Fe3+(aq)+2Cr3+(aq)+7H2O
还原 负极 Fe2+(aq) →Fe3+(aq) +e正极 Cr2O72-(aq)+14H+(aq)+6e-→2Cr3+(aq)+7H2O Pt|Fe2+(aq), Fe3+(aq)‖ H+(aq), Cr2O72-(aq), Cr3+(aq) |Pt
氧化
Ag(s)+H+(aq)+I-(aq)=AgI(s)+1/2H2(g)
0.5355 V
解：在标准条件下，最强的氧化剂是MnO4-。 改变MnO4-/Mn2+电极反应条件，最强的氧化剂是Br2 。
E(MnO4 / Mn2 ) E O(MnO-4 / Mn2 )
0.05916V 5
c(Mn2 )/ c O lg[c(MnO4 )/ c O ][c(H )/ c O ]8
氧化还原反应自发进行的方向，一般是由 较强的氧化剂与较强的还原剂反应，生成较弱 的还原剂和较弱的氧化剂，即：
强氧化剂1+强还原剂2→弱还原剂1+弱氧化剂2
氧化还原反应的电动势判据： 氧化剂电对电极电势E+＞还原剂电对电极 电势E- ，反应自发正向进行。
判断氧化还原反应进行的方向： (1) 将一个氧化还原反应设计为原电池。
查附录G知Eө(Pb2+/Pb)=-0.1262 V,
Eө(Sn2+/Sn)=-0.1375 V 在标准状态下 Eө = Eө(Pb2+/Pb)-Eө(Sn2+/Sn)>0 即在标准状态下该氧化还原反应可自发向右进行。
Sn(s) ｜ Sn2+‖Pb2+ ｜ Pb(s) 当电池反应在非标准状态下进行时
氧化
负极 Ag(s)+Cl-(aq) → AgCl(s) +e正极 Ag++e- → Ag(s) (-)Ag(s)| AgCl(s) | Cl-(aq) ‖ Ag+(aq) |Ag(s)(+)
（2（2, 3））
例 5-7
例5-8 试判断反应 Pb2++Sn(s)=Pb(s)+Sn2+分别在 标准状态和c(Sn2+)=1 mol·dm-3, c(Pb2+)=0.1 mol·dm-3时能否自发进行。 解:将反应设计成电池 Sn(s) ｜ Sn2+‖Pb2+ ｜Pb(s)
例：下列三个电极中，在标准条件下哪种物质是最强 的氧化剂？若其中的MnO4-/Mn2+电极改为在pH=5.00 的条件下，它们的氧化性相对强弱次序将怎样改变？
MnO4 / Mn2
Fe3 / FBeB2rr22//Br-- Cl2 / Cl I2S/nI-4 / Sn2
E 1.507 V
1.066 V
1.034V
5.4.2 判断氧化还原反应的方向
氧化还原反应之所以能够自发进行时由于 组成氧化还原的两个电对中，电极电势代数值 较大的电对中氧化性物质具有较强的得电子倾 向，而电极电势代数值较小的电对中还原型物 质具有Байду номын сангаас强的供电子倾向。
Cu2++Zn=Cu+Zn2+
Eө （Cu2+/Cu) >Eө （Zn2+/Zn)
E(Sn2+/Sn)=Eө(Sn2+/Sn)=- 0.1375 V
E(Pb2+/Pb)= Eө(Pb2+/Pb)-0.05916V/2lg(1/0.1) = -0.1558 V E=E(Pb2+/Pb)- E(Sn2+/Sn)<0
该氧化还原反应在此非标准状态下进行时自 发向左进行，不能自发向右进行。
根据标准电极电势合理选择氧化剂或还原剂
例:选择合适的氧化剂氧化I-，而不氧化Br-和Cl-
MnI2O/I4- / Mn2
Fe3 / Fe2 BCrl22/B/ Cr-l CSln2/4C l/-Sn2
E 0.535V
0.771V 1.066V 1.358V
各电对中氧化型物质的氧化能力由大到小的顺 序为: Cl2 Br2 Fe3+√ I2
综合题10
例：反应为：2Ag+2H++2I- H2+2AgI↓。 （1）若将该反应组装成原电池，写出原电池符号； （2）若c(H+)= c(I-)= 0.1 mol·dm-3, p(H2)=100 kPa, 计算两极的电极电势和电池电动势。
第五章 氧化还原反应与电化学
5.4 电极电势的应用
5.4.1 判断氧化剂和还原剂的相对强弱 标准电极电势的代数值愈大，水溶液中电
对的氧化型物质的氧化能力越强；电对中的还 原型物质的还原能力就越弱。
标准电极电势的代数值愈小，水溶液中电 对的还原型物质的还原能力越强；电对中的氧 化型物质的氧化能力就越弱。
还原型物质的还原能力由大到小的顺序为:
I- Fe2+ Br－ Cl-
Fe2+可还原Br2，不能还原I2。
(CCl4)
标准电极电势，只能判断在标准条件下， 氧化剂和还原剂的相对强弱。
在非标准状态下，如果两电对的标准电极 电势相差较小，需要用能斯特方程先计算，再 比较电极电势，判断物质的氧化性和还原性的 相对强弱。
还原
负极 Ag(s)+I-(aq)→AgI(s)+e-
正极 H+(aq) +e-→1/2H2(g) Ag(s)|AgI(s)|I-(aq)‖H+ (aq)|H2(g)|Pt(s)
Ag+(aq)+Cl-(aq) = AgCl(s)
还原
Ag+(aq)+Cl-(aq)+Ag(s) = Ag(s)+AgCl(s)
(2) 用原电池的电动势或电极电势判断该氧化还原 反应的方向。
E＞0；或 E +＞E- 反应正向自发进行；
E＜0；或 E + ＜ E- 反应逆向自发进行；
E=0； 或 E +=E-
反应达到平衡态。
标准状态下，可用标准电动势或标准电极 电势判断反应进行的方向。
原电池的设计
原电池的设计方法
1. 找还原剂、其氧化产物→负极反应；找氧化 剂、其还原产物→正极反应；离子-电子法配 平电极反应，写出电池反应，与给定反应核对。 2. 根据电极反应写出负极和正极符号，原电池 符号。 3. 对于非氧化还原反应，通过两端添加物质的 办法制造氧化过程和还原过程。 4. 若设计的电池中有液体接界，应注意使用盐 桥消除液体接界电势。