电极电势的应用
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2
-
EMF = E (MnO2 / Mn ) - E (Cl2 / Cl ) = 1.2293V - 1.360V = -0.131V < 0
所以，该反应在标准态下不能向右进行。
= c(Cl- ) = 12molL-1 (2) 浓HCl c 中， (H ) 方法一： 2 MnO (s) 4H (aq) 2e Mn (aq) 2H2O(l) 2 2 E(MnO2 /Mn ) 4 0.0592 V [c(H ) / c ] 2 = E (MnO/Mn ) lg 2 2 2 [c(Mn ) / c ] 0.0592 V 4 = 1.2293V lg12 = 1.36V 2 2e- 2 Cl- (aq) Cl2 (g) 0.0592 V p(Cl2 ) / p E(Cl2/Cl ) = E (Cl2/Cl ) lg 2 2 [c(Cl ) / c ] 0.0592 V 1 = 1.36V lg 2 = 1.30V 2 12
本章小结
要点： （1）氧化还原反应的基本概念——氧化值，氧化 还原反应的配平（离子-电子半反应法） （2）原电池的构造和电动势 （3）电极电势（标准电极电势和Nernst方程式） （4）电极电势的应用 难点： （1）Nernst方程式 （4）电极电势的应用
第六次作业
P117 7-28 7-29
例题：已知Br的元素电势图如下
E2
BrO
3
E1
Z=4
BrO
E3
Z=5
-
0.4556
Z=1
Br2
1.0774
Z=1
Br
-
0.6126
Z=6
(1) 求E 1 、E 2 和E 3 。
(2)判断哪些物种可以歧化?
(3) Br2(l)和NaOH(aq)混合最稳定的产物是 什么？写出反应方程式并求其 K 。
解：(1)
AgCl (s) e
-
Ag(s) Cl (aq) E
-
= 0.2222V
试求AgCl的溶度积常数。
解：设计一个原电池：
A g(s) , AgCl(s)
Cl (1.0mol L ) A g (1.0mol L ) A g(s)
-
-1
-1
e - Ag(s) Ag (aq ) Cl - (aq ) -eAg(s) AgCl(s) 电池反应: K Cl - (aq ) Ag (aq ) AgCl (s)
E大的电对—正极 E小的电对—负极 计算电动势 E = E+- E-
例题3-4：用以下二电极组成原电池： (A) Zn∣Zn2+（1.0mol.L-1) (B) Zn∣Zn2+(0.001mol.L-1) 判断正、负极，计算电动势。
解： EA(Zn2+/Zn)=Ey =-0.7618V
V 2+/Zn)= Ey(Zn 2 /Zn) 0.0592 lg(0.001) EB(Zn 2
元素电势图
元素电势图的表示方法
0.6945V 1.763V EA /V O2 H2O2 H2O Z=1 Z=1 1.229V Z=2 表示方法：
①各物种按氧化值从高到低向右排列； ②各物种间用直线相连接，直线上方标明 相应电对的E ，线下方为转移电子数 （注意：单个元素氧化值的变化）。
1.判断歧化反应能否发生 2 例 2Cu (aq) Cu(s) Cu (aq) E / V Cu = E MF E
2.计算电对的电极电势
A
E1
(Z1)
B
E2
(Z2)
Ex
C
E3
(Z3)
D
(Zx)
A Z1e
+） Z3e C
-
B
C D D
E1
E2 E3 Ex
B Z2e
-
Zxe A
ZX E x = Z 1 E1 Z 2 E 2 Z 3 E 3
Z1 E1 Z 2 E2 Z3 E3 Ex = Zx
=-0.8506V
可见:(A)为正极, (B)为负极。
电动势为:E=E+-E-=EA-EB=0.089V
这种电池称为浓差电池，电动势太小, 不能做电源使用。
判断氧化还原反应进行的方向 电动势判据:
EMF =E+-E-＞ 0 反应正向自发进行；
EMF =E+-E- ＜ 0 反应逆向自发进行。 标准状态下,
E MF 5Br ( aq ) BrO ( aq ) 3H 2 O(aq) = E (Br 2 /Br ) - E (BrO3 /Br 2) = 1 . 0774V - 0.5196V = 0 . 5578 V
3 3 -
-
ZE MF 5×0.5578V = = 47 . 11 lg K = 0.0592V 0.0592V = 1 . 29×10 47 K
还原型
最强的还原剂
E V
H+/H2
Cu2+/Cu F2/F-
氧 化 能 力 增 强
还 原 能 力 增 强
代 数 值 增 强
最强的氧化剂
例： 电对
I2/I-， Br2/Br-， Fe3+/Fe2+ 0.5355, 1.066, 0.771
I-
E /V
y
标准条 最强的氧化剂: Br2 最强的还原剂: 件下， 氧化能力顺序： Br2>Fe3+>I2 还原能力顺序： I->Fe2+>Br-
2
0.1607V Z=1
0.5180V Cu Z=1 0.3394V Z=2
Cu
2 - E (Cu / Cu ) (Cu / Cu)
= 0.5180V - 0.1607V = 0.3573 V > 0.2
判断歧化反应的一般规则： E右 > E左 E右 < E左 发生歧化反应； 发生歧化逆反应。
= E (MnO / Mn2 ) - E (CO2 / H2C2O4 ) 解： MF E 4 = 1.512V - (-0.595V)
= 2.107V
ZEMF 10×2.107V = = 356 lg K = 0.0592V 0.0592V = 10356 K
例：已知298K时下列电极反应的E 值： Ag (aq) e Ag(s) E = 0.7991V
2 2
确定氧化还原反应进行的限度
氧化还原反应：
aA+bB
0.0592
yY+zZ
lg { c ( Y )} { c ( Z )} { c ( A )} { c ( B )}
a y z b
E Nernst方程式为： MF = EMF -
Z 反应达平衡时：EMF=0，即：
0 = E MF 平衡时 K
(1) 在 25℃ 时的标准态下能否向右 进行？ ( 2) 实验室中为 什么 能用 浓 HCl制 取 Cl2 (g ) ？
4H (aq) 2e( 解：1)MnO2 (s) Mn (aq) 2H2O(l) E = 1.360V
2
E = 1.2293V
Cl2 (g) 2e
-
2 Cl (aq)
0 .0Baidu Nhomakorabea5 9 2 z
lg
y
{ c ( Y )} { c ( Z )} { c ( A )} { c ( B )}
z b
y
z b
a
=
{ c ( Y )} { c ( Z )} { c ( A )} { c ( B )}
a
298 K 时
ZEMF lgK = 0.0592 V
例：求反应 5H2C2O4 (aq) 6H (aq) 2MnO (aq) 4 2Mn2 (aq) 8H2O(l) 10CO (g) 2 的平衡常数 K 。
E3 =
( 0 . 6126 6 - 1 . 0774 1) V 5
= 0 . 5196 V
(2)
0.7665
3
BrO
0.5357
BrO
-
0.4556
Br2
1.0774
Br
-
0.5196
Br 2、 BrO 可以歧化。
-
(3) 因为 BrO 能歧化 ，不稳定， 所以 Br 2 (l) 与 NaOH 混合最稳定的产物 是 BrO 和 Br 。 3Br 2 ( l ) 6OH ( aq )
+5 +1
E2
0
BrO
3
E1
BrO
E3
-
0.4556
Br2
1.0774
Br
-
0.6126
E1 = (0.6126 6 - 0.4556 1 - 1.0774 1)V 4 = 0 . 5357 V
E2 =
( 0 . 4556 1 1 . 0774 1) V 2
= 0 . 7665 V
若有一种氧化剂，如KMnO4， 反应顺序：I->Fe2+ >Br若有一种还原剂，如Zn， 反应顺序：Br2 >Fe3+ > I2
用电极电势比较物质氧化性和还原性的 注意事项：
• 标准条件下，直接用EӨ 比较
• 非标准条件下，运用Nernst方程 式计算E，再用E来比较
判断正、负级和计算电动势 判断正、负级
1 = K sp
EMF
= E (Ag / Ag) - E (AgCl / Ag) = 0.7991V - 0.222V = 0.5769V ZEMF = 0.0592V ZEMF 0.5769V = = = 9.7449 0.0592V 0.0592V
-10
lgK - lgK sp
K sp = 1.80× 10
§ 7. 4 电极电势的应用
判断正负极和计算电动势 判断氧化剂、还原剂的相对强弱 判断氧化还原反应进行的方向
确定氧化还原反应进行的限度
元素电势图
判断氧化剂、还原剂的相对强弱
E 小的电对对应的还原型物质还原性强； E 大的电对对应的氧化型物质氧化性强。
电对 Li+/ Li Zn2+/Zn
氧化型+ze-
EMF =E+-E- > 0 反应正向进行； 反应逆向进行。
EMF =E+-E- < 0
任意状态下, 经验规则:
EMF =E+-E- > 0.2V EMF =E+-E- < -0.2V - 0 . 2 V < E MF < 0.2V 反应正向进行； 反应逆向进行。 用 E MF 判断
( 例7-8 ：1) 试判断反应 MnO2 (s) 4HCl(aq) MnCl2 (aq) Cl2 (g) 2H2O(1)
2 = E(MnO2/Mn ) - E(Cl2 /Cl- ) EMF
= 1.36V-1.30V = 0.06V > 0
方法二： MnO (s) 4H (aq) 2Cl (aq) 2 Mn (aq) Cl2 (g) 2H2 O(l) 0.0592V [ p(Cl2 ) / p ][c(Mn ) / c ] EMF = EMF lg 4 2 2 [c(H ) / c ] [c(Cl ) / c ] 0.0592V 1 = -0.131V lg 4 2 2 12 × 12 = 0.06V > 0
-
EMF = E (MnO2 / Mn ) - E (Cl2 / Cl ) = 1.2293V - 1.360V = -0.131V < 0
所以，该反应在标准态下不能向右进行。
= c(Cl- ) = 12molL-1 (2) 浓HCl c 中， (H ) 方法一： 2 MnO (s) 4H (aq) 2e Mn (aq) 2H2O(l) 2 2 E(MnO2 /Mn ) 4 0.0592 V [c(H ) / c ] 2 = E (MnO/Mn ) lg 2 2 2 [c(Mn ) / c ] 0.0592 V 4 = 1.2293V lg12 = 1.36V 2 2e- 2 Cl- (aq) Cl2 (g) 0.0592 V p(Cl2 ) / p E(Cl2/Cl ) = E (Cl2/Cl ) lg 2 2 [c(Cl ) / c ] 0.0592 V 1 = 1.36V lg 2 = 1.30V 2 12
本章小结
要点： （1）氧化还原反应的基本概念——氧化值，氧化 还原反应的配平（离子-电子半反应法） （2）原电池的构造和电动势 （3）电极电势（标准电极电势和Nernst方程式） （4）电极电势的应用 难点： （1）Nernst方程式 （4）电极电势的应用
第六次作业
P117 7-28 7-29
例题：已知Br的元素电势图如下
E2
BrO
3
E1
Z=4
BrO
E3
Z=5
-
0.4556
Z=1
Br2
1.0774
Z=1
Br
-
0.6126
Z=6
(1) 求E 1 、E 2 和E 3 。
(2)判断哪些物种可以歧化?
(3) Br2(l)和NaOH(aq)混合最稳定的产物是 什么？写出反应方程式并求其 K 。
解：(1)
AgCl (s) e
-
Ag(s) Cl (aq) E
-
= 0.2222V
试求AgCl的溶度积常数。
解：设计一个原电池：
A g(s) , AgCl(s)
Cl (1.0mol L ) A g (1.0mol L ) A g(s)
-
-1
-1
e - Ag(s) Ag (aq ) Cl - (aq ) -eAg(s) AgCl(s) 电池反应: K Cl - (aq ) Ag (aq ) AgCl (s)
E大的电对—正极 E小的电对—负极 计算电动势 E = E+- E-
例题3-4：用以下二电极组成原电池： (A) Zn∣Zn2+（1.0mol.L-1) (B) Zn∣Zn2+(0.001mol.L-1) 判断正、负极，计算电动势。
解： EA(Zn2+/Zn)=Ey =-0.7618V
V 2+/Zn)= Ey(Zn 2 /Zn) 0.0592 lg(0.001) EB(Zn 2
元素电势图
元素电势图的表示方法
0.6945V 1.763V EA /V O2 H2O2 H2O Z=1 Z=1 1.229V Z=2 表示方法：
①各物种按氧化值从高到低向右排列； ②各物种间用直线相连接，直线上方标明 相应电对的E ，线下方为转移电子数 （注意：单个元素氧化值的变化）。
1.判断歧化反应能否发生 2 例 2Cu (aq) Cu(s) Cu (aq) E / V Cu = E MF E
2.计算电对的电极电势
A
E1
(Z1)
B
E2
(Z2)
Ex
C
E3
(Z3)
D
(Zx)
A Z1e
+） Z3e C
-
B
C D D
E1
E2 E3 Ex
B Z2e
-
Zxe A
ZX E x = Z 1 E1 Z 2 E 2 Z 3 E 3
Z1 E1 Z 2 E2 Z3 E3 Ex = Zx
=-0.8506V
可见:(A)为正极, (B)为负极。
电动势为:E=E+-E-=EA-EB=0.089V
这种电池称为浓差电池，电动势太小, 不能做电源使用。
判断氧化还原反应进行的方向 电动势判据:
EMF =E+-E-＞ 0 反应正向自发进行；
EMF =E+-E- ＜ 0 反应逆向自发进行。 标准状态下,
E MF 5Br ( aq ) BrO ( aq ) 3H 2 O(aq) = E (Br 2 /Br ) - E (BrO3 /Br 2) = 1 . 0774V - 0.5196V = 0 . 5578 V
3 3 -
-
ZE MF 5×0.5578V = = 47 . 11 lg K = 0.0592V 0.0592V = 1 . 29×10 47 K
还原型
最强的还原剂
E V
H+/H2
Cu2+/Cu F2/F-
氧 化 能 力 增 强
还 原 能 力 增 强
代 数 值 增 强
最强的氧化剂
例： 电对
I2/I-， Br2/Br-， Fe3+/Fe2+ 0.5355, 1.066, 0.771
I-
E /V
y
标准条 最强的氧化剂: Br2 最强的还原剂: 件下， 氧化能力顺序： Br2>Fe3+>I2 还原能力顺序： I->Fe2+>Br-
2
0.1607V Z=1
0.5180V Cu Z=1 0.3394V Z=2
Cu
2 - E (Cu / Cu ) (Cu / Cu)
= 0.5180V - 0.1607V = 0.3573 V > 0.2
判断歧化反应的一般规则： E右 > E左 E右 < E左 发生歧化反应； 发生歧化逆反应。
= E (MnO / Mn2 ) - E (CO2 / H2C2O4 ) 解： MF E 4 = 1.512V - (-0.595V)
= 2.107V
ZEMF 10×2.107V = = 356 lg K = 0.0592V 0.0592V = 10356 K
例：已知298K时下列电极反应的E 值： Ag (aq) e Ag(s) E = 0.7991V
2 2
确定氧化还原反应进行的限度
氧化还原反应：
aA+bB
0.0592
yY+zZ
lg { c ( Y )} { c ( Z )} { c ( A )} { c ( B )}
a y z b
E Nernst方程式为： MF = EMF -
Z 反应达平衡时：EMF=0，即：
0 = E MF 平衡时 K
(1) 在 25℃ 时的标准态下能否向右 进行？ ( 2) 实验室中为 什么 能用 浓 HCl制 取 Cl2 (g ) ？
4H (aq) 2e( 解：1)MnO2 (s) Mn (aq) 2H2O(l) E = 1.360V
2
E = 1.2293V
Cl2 (g) 2e
-
2 Cl (aq)
0 .0Baidu Nhomakorabea5 9 2 z
lg
y
{ c ( Y )} { c ( Z )} { c ( A )} { c ( B )}
z b
y
z b
a
=
{ c ( Y )} { c ( Z )} { c ( A )} { c ( B )}
a
298 K 时
ZEMF lgK = 0.0592 V
例：求反应 5H2C2O4 (aq) 6H (aq) 2MnO (aq) 4 2Mn2 (aq) 8H2O(l) 10CO (g) 2 的平衡常数 K 。
E3 =
( 0 . 6126 6 - 1 . 0774 1) V 5
= 0 . 5196 V
(2)
0.7665
3
BrO
0.5357
BrO
-
0.4556
Br2
1.0774
Br
-
0.5196
Br 2、 BrO 可以歧化。
-
(3) 因为 BrO 能歧化 ，不稳定， 所以 Br 2 (l) 与 NaOH 混合最稳定的产物 是 BrO 和 Br 。 3Br 2 ( l ) 6OH ( aq )
+5 +1
E2
0
BrO
3
E1
BrO
E3
-
0.4556
Br2
1.0774
Br
-
0.6126
E1 = (0.6126 6 - 0.4556 1 - 1.0774 1)V 4 = 0 . 5357 V
E2 =
( 0 . 4556 1 1 . 0774 1) V 2
= 0 . 7665 V
若有一种氧化剂，如KMnO4， 反应顺序：I->Fe2+ >Br若有一种还原剂，如Zn， 反应顺序：Br2 >Fe3+ > I2
用电极电势比较物质氧化性和还原性的 注意事项：
• 标准条件下，直接用EӨ 比较
• 非标准条件下，运用Nernst方程 式计算E，再用E来比较
判断正、负级和计算电动势 判断正、负级
1 = K sp
EMF
= E (Ag / Ag) - E (AgCl / Ag) = 0.7991V - 0.222V = 0.5769V ZEMF = 0.0592V ZEMF 0.5769V = = = 9.7449 0.0592V 0.0592V
-10
lgK - lgK sp
K sp = 1.80× 10
§ 7. 4 电极电势的应用
判断正负极和计算电动势 判断氧化剂、还原剂的相对强弱 判断氧化还原反应进行的方向
确定氧化还原反应进行的限度
元素电势图
判断氧化剂、还原剂的相对强弱
E 小的电对对应的还原型物质还原性强； E 大的电对对应的氧化型物质氧化性强。
电对 Li+/ Li Zn2+/Zn
氧化型+ze-
EMF =E+-E- > 0 反应正向进行； 反应逆向进行。
EMF =E+-E- < 0
任意状态下, 经验规则:
EMF =E+-E- > 0.2V EMF =E+-E- < -0.2V - 0 . 2 V < E MF < 0.2V 反应正向进行； 反应逆向进行。 用 E MF 判断
( 例7-8 ：1) 试判断反应 MnO2 (s) 4HCl(aq) MnCl2 (aq) Cl2 (g) 2H2O(1)
2 = E(MnO2/Mn ) - E(Cl2 /Cl- ) EMF
= 1.36V-1.30V = 0.06V > 0
方法二： MnO (s) 4H (aq) 2Cl (aq) 2 Mn (aq) Cl2 (g) 2H2 O(l) 0.0592V [ p(Cl2 ) / p ][c(Mn ) / c ] EMF = EMF lg 4 2 2 [c(H ) / c ] [c(Cl ) / c ] 0.0592V 1 = -0.131V lg 4 2 2 12 × 12 = 0.06V > 0