第七章 氧化还原反应和电极电势

金属电极的电极电势
二、原电池的电动势
在没有电流通过的情况下，正、负两极的 电极电势之差称为原电池的电动势。
E E E
三、标准电极电势
至今还没有办法能够准确测量单个电极的 电极电势的绝对值。但可以选定一个电极作为 比较电极，确定各个电极对此比较电极的相对 电极电势。 IUPAC 建议用标准氢电极作为比较电极。 根据这个规定，电极的电极电势就是给定电极 与同温度下标准氢电极所组成的原电池的电动 势。
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例题
第三节 电极电势和原电池的电动势
一、电极电势的产生
二、原电池的电动势
三、标准电极电势
四、原电池的电动势与反应的摩尔吉布 斯自由能变的关系 五、能斯特方程
一、电极电势的产生
把金属插入含有该金属离子的盐溶液中，金 属表面的金属离子有溶解到溶液中成为水合离子 的趋势，而溶液中的水合金属离子也有从金属表 面获得电子，沉积在金属表面上的趋势。当金属 的溶解速率与金属离子的沉积速率相等时，建立 了如下平衡：
为简便起见，原电池常用符号表示。书写原 电池符号的方法如下： ( 1 ) 在半电池中用 “ | ” 表示电极导体与电 解质溶液之间的界面。 ( 2 ) 原电池的负极写在左侧，正极写在右侧 并用 “＋”、“－” 标明正、负极，把正极与负 极用盐桥连接，盐桥用 “ ” 表示，盐桥两侧是 两个电极的电解质溶液。 ( 3 ) 溶液要注明浓度，气体要注明分压。 ( 4 ) 如果电极中没有电极导体，必须外加一 惰性电极导体，通常是铂或石墨。
原电池中的盐桥是一支倒置的Ｕ型管，管中填 满了用饱和 KCl 溶液和琼脂调制成的胶冻，KCl 溶 液不致流出，而阴、阳离子可以自由移动。盐桥的 作用是构成原电池的通路和维持溶液的电中性。 原电池由两个半电池组成。半电池又称电极， 每一个电极都是由电极导体和电解质溶液组成。 分别在两个半电池中发生的氧化反应或还原反 应，称为半电池反应或电极反应。原电池的两极所 发生的总的氧化还原反应称为电池反应。 在原电池中，流出电子的电极称为负极，流入 电子的电极称为正极。原电池的正极发生还原反应， 负极发生氧化反应。
4


2
Cl Cl2 2 MnO H Mn H2O 4 ( 3 ) 分别配平两个半反应： 2Cl Cl2 2e 2 MnO 8H 5e Mn 4H2O 4
( 4 ) 确定两个半反应得、失电子数的最小公倍 数，将两个半反应分别乘以相应系数，使其得、失 电子数相等，再将两个半反应合并为一个配平的氧 化还原反应的离子方程式。 10Cl 5Cl2 10e
第七章
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
氧化还原反应和电极电势
氧化还原反应的基本概念 原电池 电极电势和原电池的电动势 电极电势的应用 直接电势法测定溶液的 pH
第一节 氧化还原反应的基本概念
一、氧化值 二、氧化剂和还原剂 三、氧化还原电对 四、氧化还原反应方程式的配平
一、氧化值
氧化值定义为某元素一个原子的荷电数，这 种荷电数由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。 确定元素的氧化值时，必须了解化合物的 2 2 结构。S2O3 和 S4O6 的结构为：
四、氧化还原反应方程式的配平
先将两个半反应配平，再将两个半反应合并为 氧化还原反应的方法称为离子-电子法。 ( 1 ) 将反应物和产物以离子形式写出，例如：
MnO H Cl Mn Cl2 H2O
( 2 ) 将氧化还原反应分为两个半反应，一个发 生氧化反应，另一个发生还原反应：
二、氧化剂和来自百度文库原剂
元素的氧化值发生变化的反应称为氧化还 原反应。 在氧化还原反应中，元素的氧化值升高的 过程称为氧化；氧化值降低的过程称为还原。 使其他物质氧化而本身被还原的物质称为氧化 剂；使其他物质还原而本身被氧化的物质称为 还原剂。
三、氧化还原电对
氧化剂与它的还原产物及还原剂与它的氧化产 物称为氧化还原电对，简称电对。其中，氧化值较 高的物质称为氧化型物质，用符号 Ox 表示；氧化 值较低的物质称为还原型物质，用符号 Red 表示。 书写电对时，氧化型物质在左侧，还原型物质在右 侧, 中间用斜线隔开，写成 Ox/Red。 在氧化还原电对中，氧化型物质得电子，在反 应中作氧化剂；还原型物质失电子，在反应中作还 原剂。氧化型物质的氧化能力越强，其对应的还原 型物质的还原能力就越弱；氧化型物质的氧化能力 越弱，其对应的还原型物质的还原能力就越强。
(一) 标准氢电极
+ )2MnO +16H +10e 4
2Mn 2+ +8H2O
+ 2MnO +10Cl +16H 4
2Mn 2+ +5Cl2 +8H2O
最后，在配平的离子方程式中添加不参与反应 的阳离子和阴离子，写出相应的化学式，就可以得 到配平的氧化还原反应方程式。
第二节 原
电
池
利用氧化还原反应将化学能转变为电能的 装置称为原电池。从理论上讲，任何自发进行 的氧化还原反应都可以设计成原电池。
-O—S—O-
↑
O
↓
-O—S—S—S—S—O-
↑
O
↑
O
S
↓
O
↓
O
确定氧化值的方法如下： ( 1 ) 在单质中，元素的氧化值为零。 ( 2 ) O 元素的氧化值，在正常氧化物中皆为 -2； 但在过氧化物中为 -1；在 OF2 中为 +2。 ( 3 ) H 元素在一般化合物中的氧化值为 +1；但在 金属氢化物中为 -1。 ( 4 ) 在简单离子中，元素的氧化值等于该元素离 子的电荷数；在复杂离子中，元素的氧化值代数和等 于离子的电荷数。 ( 5 ) 分子中所有元素氧化值代数和等于零。 例题
M(s)
溶解 沉积
Mz (aq) ze
当达到平衡时，如果金属溶解的趋势大于金 属离子沉积的趋势，金属表面带负电，而金属表 面附近的溶液带正电；若金属离子沉积的趋势大 于金属溶解的趋势，金属表面带正电，而金属表 面附近的溶液带负电。 这种产生于金属表面与含有该金属离子的溶 液之间的电势差称为电对 M z+ /M 的电极电势。