氧化还原与电极电势

第三节
影响电极电势的因素
二、Nernst方程的应用
（一）浓度对电极电势的影响
例7-1
已知298K时 Fe
3 /Fe2
0.771V
试求当 cFe3+ 和 cFe2 分别取下列值时的 值。
编号 1
102 1
2
10 1
3
1 1
4
10-1 1
5
10-2 1
cFe3+ cFe2
第三节
第七章 氧化还原与电极电势
第一节 基本概念
氧化数 氧化还原反应的实质
一 二
第一节 基本概念
一、氧化数
氧化数是某元素一个原子的荷电数，这种荷电
数是假设把每个化学键中的电子指定给电负性较大
的原子而求得。
第一节 基本概念
确定元素氧化数的规则
（1）在单质中，元素的氧化数为零。 （2）在单原子离子中，元素的氧化数等于离子的 电荷数；在多原子离子中，各元素氧化数的代数和等于 离子的电荷数。 （3）中性分子各元素氧化数代数和为零 （4）在化合物中，氟元素的氧化数总是-1。碱金 属的氧化数为+1，碱土金属的氧化数为+2。通常情况下 ，氢元素的氧化数为+1，氧元素的氧化数为-2；在活泼 金属氢化物中，氢元素的氧化数为-1，在过氧化物中， 氧元素的氧化数为-1。
第二节
1.电极反应
电极电势
在原电池中，电子流出的一极为负极，负极上发生氧化反 应；电子流入的一极为正极，正极上发生还原反应。 Zn负极：Zn=Zn2++2e（氧化反应） Cu正极：Cu2++2e=Cu（还原反应）
将两个电极反应相加得到中反应，称为电池反应。
电池反应：Zn+Cu2+=Zn2++Cu
第二节
第三节
影响电极电势的因素
一 二
能斯特方程 能斯特方程的应用
第三节
一、能斯特方程
影响电极电势的因素
各物质不可能都处于标准态浓度, 用非标准态条件下 的电动势为判据才能得到正确的结论。能斯特方程表达了 浓度对电极电势的影响。 对于电极反应 Ox+ne
Red，有如下关系：
RT cOx ln nF cRed
● ● 溶液中所有物质的活度均为1mol/L； 所有纯液体和固体均为1×105 Pa条件下最稳定或最常
见的形态。
第二节
(一) 标准氢电极
电极反应：2H+（aq）+ 2e电对： H+/H2
wenku.baidu.comH
+
电极电势
标准电极电势的绝对值是无法测定的。于是建立了标准氢电极。 H2(g)
/H 2
0.00V
标准氢电极表示为: H+(1mol/L) | H2(1×105Pa)∣Pt
行的倾向越小, 或者说逆向半反应进行的倾向越大，即还 原型的还原性越强。
第二节
电极电势
●对同一电对而言，氧化型的氧化性越强，还原型的还 原性就越弱，反之亦然。 ●一个电对的还原型能够还原处于该电对上方任何一
个电对的氧化型。其实质是氧化还原反应总是由强氧
化剂和强还原剂向生成弱还原剂和弱氧化剂的方向进 行。 ● 一些电对的电极电势与介质的酸碱性有关, 因此有 酸表和碱表之分。
第二节
一 二 三
电极电势
原电池 电极电势 标准电极电势
第二节
一、原电池
电极电势
氧化还原反应中由于氧化剂与还 原剂直接接触，电子的转移是在无序
的质点热运动中发生的，因此无法产
生电流。如果设计一定装置，使氧化 还原反应中得电子的移动变成电子的 定向移动，就可以将化学能转变为电 能，这就是原电池装置。
第一节 基本概念
例如，在Na2S4O6中，S的氧化数y可以由下式求得。 2×(+1)+ 4×y+6×(-2)=0 氧化数与化合价是两个不同的概念，对于共价化合 物来说，氧化数是按照上述定义得到的形式电荷数,既可 为整数,也可为分数；化合价是某种元素的原子与其他元
素的原子相化合时两种元素的原子数目之间一定的比例
2+
/Zn
0.763V
这样就可依次测出各个电极在标准态时的电极电势。
第二节
电极反应
K e Na e
Zn 2 2e
电极电势
θ (V )
（ 二 ） 标 准 电 极 电 势 表
K Na
Zn
-2.924
-2.714
-0.7628 -0.4402
Fe2 2e
2H 2e H2
Fe
Cu
2H2O
+0.000
+0.337 +1.229 +1.36
Cu 2 2e
O2－ 4H 4e Cl2 2e
2Cl
第二节
电极电势
●表中的半反应均表示为还原过程：
氧化型＋n e – 还原型
●表中电对按 Ox/Red 代数值由大到小的顺序排列。 Ox/Red 代数值越大，正向半反应进行的倾向越大， 即氧化型的氧化性越强； Ox/Red 代数值越小, 正向半反应进
影响电极电势的因素
（一）浓度对电极电势的影响
由上计算结果可见：增大氧化态浓度或减小还 原态浓度，电极电势值增大，氧化态物质的氧化能 力增强；增大还原态浓度或减小氧化态浓度，电极 电势值减小，还原态物质的还原能力增强。
第三节
影响电极电势的因素
（二）酸度对电极电势的影响
例7-2 已知298K时 ClO /Cl
二、电极电势
双电层理论
电极电势
M活泼: 溶解 > 沉积
M不活泼: 沉积 > 溶解
++++-
-+ -+ -+ -+
Mn+稀
-+ -+ -+ -+
++++Mn+浓
第二节
三、标准电极电势
电极电势
指标准电极的电势。凡是符合标准态条件的电极 都是标准电极。 标准状态：
● 所有的气体分压均为1×105 Pa；
4
1.387V
关系，所以化合价不应为非整数。
第一节 基本概念
二、氧化还原反应的实质
氧化还原反应的实质就是发生了电子的转移或偏移，
从而导致元素的氧化数发生了改变。元素氧化数升高的过
程称为氧化，而氧化数升高的物质称为还原剂；元素氧化 数降低的过程称为还原，而氧化物降低的物质称为氧化剂。 在氧化还原反应中，氧化剂是电子的接收体，而还原 剂是电子的给予体，且氧化剂接受电子的总数等于还原剂 给予的电子总数。
第二节
电极电势
标准电极电势的测定
例如：由标准锌电极与标准氢电极构成的电化学电 池，其电池表示式为: Zn | Zn2+(1mol/L) || H3O+(1mol/L) | H2(1×105Pa)∣Pt 实验测得电池的电动势为0.763V， 即
0.763V =0V－Zn 2+ /Zn Zn