10 第十章氧化还原电化学PPT课件

极
Cu e -
-
- 电源 +
e-
+
e-
e-
阳 Zn 2+ C u 2+ 阴
极
S
O
24
S
O
Baidu Nhomakorabea
24
极
ZnSO4溶液 CuSO4溶液
阴
阳
极
极
电解质溶液
（a)丹尼尔电池
（b）电解池
法拉第（Faraday）定律
⒈ 在电极界面上发生化学变化物质的质量 与通入的电量成正比。
⒉ 通电于若干个电解池串联的线路中，当
所取的基本粒子的荷电数相同时，在各个电
第一类导体
又称电子导体，如金属、石墨等。
A.自由电子作定向移动而导电 B.导电过程中导体本身不发生变化 C.温度升高，电阻也升高 D.导电总量全部由电子承担
两类导体
第二类导体 又称离子导体，如电解质
溶液、熔融电解质等。
A.正、负离子作反向移动而导电 B.导电过程中有化学反应发生 C.温度升高，电阻下降 D.导电总量分别由正、负离子分担
•
Fe3O4中铁的氧化数为8/3
氧化和还原
• 氧化作用：物质失去电子--氧化数增加 • 还原作用：物质获得电子--氧化数降低
• 当某一物质获得电子被还原时，另一物质一 定失去电子被氧化，氧化和还原必然同时发 生．
• 引起氧化本身被还原的物质称“氧化剂”， • 引起还原本身被氧化的物质称“还原剂”
两类导体
通常是铂电极。
从化学反应设计电池(1)
Zn(s)+H2SO4(aq)→H2(p)+ZnSO4(aq) Zn(s)|ZnSO4||H2SO4|H2(p),Pt
验证： (-) Zn(s) →Zn2++2e(+) 2H++2e-→H2(p) 净反应： Zn(s)+2H+→Zn2++H2(p)
从化学反应设计电池(2)
⑴第一类电极
金属与其阳离子组成的电极 氢电极 氧电极 卤素电极 汞齐电极
⑵第二类电极
金属-难溶盐及其阴离子组成的电极 金属-氧化物电极
⑶第三类电极
氧化-还原电极
第一类电极及其反应
电极
电极反应
Mz+(a+)|M(s) H+ (a+)|H2(p),Pt OH-(a-)|H2(p),Pt H+(a+)|O2(p),Pt OH-(a-)|O2(p),Pt Cl- (a-)|Cl2(p),Pt
*固体电解质，如 AgBr、PbI2 等，也属于离子导体，但 它导电的机理比较复杂，导电能力不高，本章以讨论电 解质水溶液为主。
正极与负极、阳极与阴极
离子迁移方向： 阴离子迁向阳极 A n io n A n o d e
阳离子迁向阴极 C a tio n C a th o d e
负
负载电阻
正
极 eZn
电化学与热力学的联系
桥梁公式:
(rG)T,p,R Wf,max nEF
(rGm)T,p,R
nEF
zEF
组成可逆电池的必要条件
原电池 电解池
化学反应可逆
能量变化可逆
组成可逆电池的必要条件
例如电池 作为原电池
Zn(s)|ZnSO4||HCl|AgCl(s) | Ag(s)
()Zn(s)Zn22e-
()2AgCl(s)2e- 2Ag(s)2Cl-
净反应： Zn 2 (s A ) g2 C A l ( Z g s( n ) 2
作为电解池 阴极： Zn22e- Zn(s) 阳极： 2Ag (s2)C- l 2AgCl2(se-)
总反应：2A gZ (sn2) CZ l n(2sA ) gC
可逆电极的类型
电极
第二类电极及其反应
电极反应
Cl-(a-)|AgCl(s)|Ag(s) OH-(a-)|Ag2O|Ag(s)
H+(a+)|Ag2O(s)|Ag(s)
AgCl(s)+e- →Ag(s)+Cl-(a-)
Ag2O(s)+H2O+2 e→2Ag(s)+2OH-(a-)
Ag2O+2H+(a+)+2e→2Ag(s)+H2O
极上发生反应的物质，其物质的量相同，析
出物质的质量与其摩尔质量成正比。
MzzeM Az- zeA
n
Q zF
或 QnzF
mnMzQFM
法拉第常数 F=L·e =6.022×1023 mol-1×1.6022×10-19 C
=96484.6 C·mol-1≈96500 C·mol-1
法拉第定律的意义
1 是电化学上最早的定量的基本定律，揭示了通入 的电量与析出物质之间的定量关系。 2 该定律在任何温度、任何压力下均可以使用。 3 该定律的使用没有什么限制条件。
1. 左边为负极，起氧化作用； 右边为正极，起还原作用。
2.“|”表示相界面，有电势差存在。 3.“||”或“┆┆ ”表示盐桥，使液接电势降到可 以忽略不计。 4.“┆”表示半透膜。 5. 要注明温度，不注明就是298.15 K；要注明物态，
气体要注明压力；溶液要注明浓度。 6. 气体电极和氧化还原电极要写出导电的惰性电极，
Na+(a+)|Na(Hg)(a)
Mz+(a+)+ze- →M(s) 2H+(a+)+2e- →H2(p) 2H2O+2e- →H2(p)+2OH-(a-) O2(p)+4H+(a+)+4e- →2H2O O2(p)+2H2O+4e- →4OH-(a-) Cl2(p)+2e- →2Cl-(a-)
Na+(a+)+nHg+e- →Na(Hg)n(a)
AgCl(s)→Ag++ClAg(s)|Ag+(aq)||HCl(aq)|AgCl(s)|Ag(s)
电极
第三类电极及其反应
电极反应
Fe3+(a1), Fe2+(a2)|Pt Cu2+(a1), Cu+(a2)|Pt Sn4+(a1), Sn2+(a2)|Pt
Fe3+(a1)+e- →Fe2+(a2) Cu2+(a1)+e- →Cu+(a2) Sn4+(a1)+2e- →Sn2+(a2)
可逆电池的书面表示法
第十章 氧化还原•电化学
电能
电解
化学能
电池
主要内容
• 基本概念 • 可逆电池 E 和电极 • 可逆电池热力学 • 电解与极化 • 化学电源
氧化还原反应
• 反应物之间无电子转移
– 如酸碱反应，沉淀反应，配位反应等
AgClAgCl
• 反应物之间有电子转移
– 氧化还原反应
F e C u 2 F e2 C u
氧化数
• 氧化数：某元素一个原子的荷电数，规定： • 单质中元素：零 • 氧：-2；例外：过氧化物中 -1，在氟化氧中正值 • 氢：+1。例外：活泼金属氢化物中 -1 • 离子型化合物：离子电荷 • 共价型化合物：AgCl • 分子或离子的总电荷数为各元素氧化数的代数和
• 如： K2Cr2O7中铬的氧化数+6；