1、第八章第八章 氧化還原反應和電極電勢氧化還原反應和電極電勢第一節(jié)第一節(jié) 氧化還原反應的實質(zhì)氧化還原反應的實質(zhì)一、氧化值一、氧化值氧化值：元素的一個原子帶電荷的數(shù)量氧化值：元素的一個原子帶電荷的數(shù)量 氧化值氧化值H+ +1Cu2+ +2Cl- -1H2O +1 -2Cu 0SOSO4 42-2-氧化還原反應氧化還原反應 氧化劑和還原劑氧化劑和還原劑Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu-2e-失電子或失電子或“給出給出”電子對的反應電子對的反應氧化反應氧化反應 得電子或得電子或“結(jié)合結(jié)合”電子對的反應電子對的反應還原反應還原反應Zn ZnZn Zn2+2+ 氧化反應（氧化值升高的反應）氧化反

2、應（氧化值升高的反應） CuCu2+ 2+ Cu Cu 還原反應（氧化值降低的反應）還原反應（氧化值降低的反應）Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu-2e- 還原劑還原劑被氧化被氧化氧化值升高氧化值升高氧化劑氧化劑被還原被還原氧化值降低氧化值降低失電子的物質(zhì)失電子的物質(zhì) 稱為還原劑稱為還原劑得電子的物質(zhì)得電子的物質(zhì) 稱為氧化劑稱為氧化劑Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu ( (一一) )定義：氧化劑與它的還原產(chǎn)物及還原劑與它的氧定義：氧化劑與它的還原產(chǎn)物及還原劑與它的氧化產(chǎn)物稱為氧化還原電對，簡稱為電對。氧化值較高的化產(chǎn)物稱為氧化還原電對，簡稱為電對。氧化值較高的物質(zhì)稱為氧化型物質(zhì)；氧化

3、值較低的物質(zhì)稱為還原型物物質(zhì)稱為氧化型物質(zhì)；氧化值較低的物質(zhì)稱為還原型物質(zhì)。質(zhì)。 ( (二二) )書寫方法：書寫電對時，氧化型物質(zhì)在左側(cè)，書寫方法：書寫電對時，氧化型物質(zhì)在左側(cè)，還原型物質(zhì)在右側(cè)，中間用斜線還原型物質(zhì)在右側(cè)，中間用斜線“”隔開，即把電對隔開，即把電對寫成寫成 氧化態(tài)還原態(tài)。氧化態(tài)還原態(tài)。 二、氧化還原電對二、氧化還原電對第二節(jié)第二節(jié) 原電池原電池一一 原電池與電極原電池與電極Zn ZnZn Zn2+ 2+ + + 2e2e- -氧化反應氧化反應CuCu2+2+ + 2e + 2e- - Cu Cu還原反應還原反應電極反應（半電池反應）電極反應（半電池反應）(-)(-)(+)(+

4、)ZnSOZnSO4 4CuSOCuSO4 4ZnZnCuCuZn + Cu2+ Zn2+ + Cu( ()Zn)Zn二二 電池的書寫方式電池的書寫方式 Zn Zn2+2+(c(c1 1) ) Cu Cu2+2+(c(c2 2) ) Cu( Cu() )半電池（電極）半電池（電極）半電池（電極）半電池（電極）( ()Cd)Cd Cd Cd2+2+(0.1molL(0.1molL-1-1) ) Sn Sn4+4+(0.1molL(0.1molL-1-1),Sn),Sn2+2+(0.1molL(0.1molL-1-1) ) Pt(Pt() )Cd + SnCd + Sn4+4+(0.1molL(0

5、.1molL-1-1) )CdCd2+ 2+ +(0.1molL+(0.1molL-1-1) + Sn) + Sn2+2+(0.1molL(0.1molL-1-1) )CuCu2+2+ + 2e + 2e- - Cu Cu Zn - 2e Zn - 2e- - Zn Zn2+2+ZnZn2+2+ + 2e + 2e- - Zn Zn Zn Zn Zn Zn2+ 2+ + 2e+ 2e- -或或CrCr2 2O O7 72- 2- / Cr/ Cr3+3+ 氧化型氧化型 + z e+ z e- - 還原型還原型CrCr2 2O O7 72-2- + 14H + 14H+ + + 6e + 6e-

6、 - 2Cr 2Cr3+3+ + 7H + 7H2 2O O CrCr2 2O O7 72-2-(c(c1 1),),H H+ +( (c c2 2),),CrCr3+ 3+ +(c+(c3 3) ) Pt(Pt() ) 三、常見電極類型 1）金屬金屬離子電極 電極組成式：Zn Zn2+(c) 電極反應：Zn Zn2+2e- 2)氣體離子電極 電極組成式：Pt Cl2(p) Cl-(c) 電極反應：Cl2+2e- 2Cl- 3)金屬金屬難溶物電極 電極組成式：Ag AgCl(s) Cl-(c) 電極反應：AgCl+e- Ag + Cl-4)氧化還原電極 電極組成式：Pt Fe2+(c1), F

7、e3+(c2) 電極反應： Fe3+ +e- Fe2+溶解溶解M M2+ + Ze-沉積沉積第三節(jié)第三節(jié) 電極電勢和原電池的電動勢電極電勢和原電池的電動勢一一 電極電勢的產(chǎn)生電極電勢的產(chǎn)生MM MZ+Z+M MZ+Z+M MZ+Z+M MM MZ+Z+M MZ+Z+M MZ+Z+M MZ+Z+M MM MZ+Z+M MZ+Z+M MZ+Z+標準氫電極標準氫電極標準電極電勢：參與電極反應的離子濃度為標準電極電勢：參與電極反應的離子濃度為1.0molL1.0molL-1-1或氣體分壓為或氣體分壓為100KPa100KPa，反應溫度為，反應溫度為298.15K298.15K時的電極電位時的電極電位。

8、E = 0.3394V電動勢：電動勢： E二、二、 原電池的電動勢與電極電勢的測定原電池的電動勢與電極電勢的測定測定條件：測定條件：T=298.15K, C(CuT=298.15K, C(Cu2+2+)=1.0 molL)=1.0 molL-1-1電極電勢：電極電勢： （Mz+/M）E = + - - （H+/H2）= 0 或或 (Mz+/M) 單位：單位：V例：測定例：測定 (Cu2+/Cu） （H+/H2）= 0 V V ( - ) ( (Cu2+/Cu) = 0.3394 0 = 0.3394V) = 0.3394 0 = 0.3394V標準電極電勢表（附錄四）標準電極電勢表（附錄四）C

9、l22+3Zn+2e-Zn-0.7628-0.44020.00000.3370.5350.7701.0851.3583Fe2 +2e-+Fe+2e-2 +H2+2e-+H2NiNi-0.23+2e-2 +CuCu+2e-I2I-2Fe2 +2e-FeBr2(l)Br-+2e-2+2e-2Cl-氧化型還原型+ne- /V氧化型的氧化性增強還原型的還原性增強22四、影響電極電勢的因素四、影響電極電勢的因素-Nernst-Nernst方程方程標準電極電勢標準電極電勢z z 電極反應式中電子得電極反應式中電子得( (失失) )的總數(shù)的總數(shù) 電極反應式中，氧化態(tài)一側(cè)各物質(zhì)濃度冪的乘積電極反應式中，氧化態(tài)

10、一側(cè)各物質(zhì)濃度冪的乘積 電極反應式中，還原態(tài)一側(cè)各物質(zhì)濃度冪的乘積電極反應式中，還原態(tài)一側(cè)各物質(zhì)濃度冪的乘積(OX/Red)E()oOC()RRC非標準電極電勢非標準電極電勢(OX/Red)E(OX/Red)(OX/Red)()0.05916E=Elg()oRORCzCbB + dD + zebB + dD + ze- - gG + hH gG + hH解：電極反應式：解：電極反應式：ZnZn2+2+ + 2e + 2e- - Zn Zn0.05916= - 0.762 + lg0.01 = - 0.821V2例例: : 已知已知 ，C(ZnC(Zn2+2+) ) 0.01molL0.01mo

11、lL-1-1 計算計算2E (/)0.762ZnZn 2E(/)?ZnZn2(Zn/Zn)()0.05916E = Elg()oRORCzCbdgh0.05916C (B) C (D)E=ElgC (G) C (H)z電極反應式：電極反應式：氧化型物質(zhì)：氧化型物質(zhì)：MnOMnO4 4- -還原型物質(zhì)：還原型物質(zhì)：MnMn2+2+-+-4MnO +8H +5e2+2Mn+ 4H O2(MnO/Mn)4()0.05916E = Elg()oRORCzC（二）、影響電極電勢的因素（二）、影響電極電勢的因素1 1、電極本身性質(zhì)的影響、電極本身性質(zhì)的影響CuCu2+2+/Cu/CuZnZn2+2+/Zn

12、/Zn3 3、濃度的影響、濃度的影響2 2、酸度的影響、酸度的影響-30.059161.0 1.0 10= 1.512 + lg 51.0= 1.228V ( () )8 8-8+C(MnO) C (H )0.05916-2+4E = E (MnO/Mn) + lg 42+zC(Mn) C(C(氧化型氧化型) C() C(還原型還原型) E) EC(C(氧化型氧化型) C() C(還原型還原型) E) E例：標準狀態(tài)下例：標準狀態(tài)下 SnSn2+2+、FeFe3+3+、SnSn、FeFe2+ 2+ 中，那種物質(zhì)是較中，那種物質(zhì)是較強的氧化劑，那種物質(zhì)是較強的還原劑強的氧化劑，那種物質(zhì)是較強的還

13、原劑解：解：SnSn2+2+/ Sn Fe/ Sn Fe3+3+/ Fe/ Fe2+ 2+ Fe3+ 是較強氧化劑是較強氧化劑Sn是較強還原劑是較強還原劑五、電極電勢的應用五、電極電勢的應用（一）、比較氧化劑和還原劑的相對強弱（一）、比較氧化劑和還原劑的相對強弱E(Fe3+/ Fe2+ ) 0.769E (Sn2+/ Sn) 0.1410V E (Fe3+/ Fe2+ ) E(Sn2+/ Sn) 例 在298.15K、標準狀態(tài)下，從下列電對中選擇出最強的氧化劑和最強的還原劑，并列出各種氧化型物質(zhì)的氧化能力和還原型物質(zhì)的還原能力的強弱順序。解：查得：3+2+2+4+2+22Fe /Fe , Cu

14、 /Cu, I /I , Sn /Sn , Cl /Cl3+2+(Fe /Fe )0.769VE2+(Cu /Cu)0.3394VE2(I /I )0.5345VE4+2+(Sn /Sn )0.1539VE-2(Cl /Cl )1.360VE（二）、判斷氧化還原反應進行的方向（二）、判斷氧化還原反應進行的方向例例: : 標準狀態(tài)下，判斷反應標準狀態(tài)下，判斷反應 Cu + 2FeCu + 2Fe3+3+ Cu Cu2+2+ + 2Fe + 2Fe2+2+ 自發(fā)進行的方向自發(fā)進行的方向解：解：首先找出反應中的兩個電對：首先找出反應中的兩個電對： ，CuCu2+2+/ Cu/ CuFeFe3+3+/

15、 Fe/ Fe2+2+查表求兩個電對的標準電極電勢：查表求兩個電對的標準電極電勢：2+E (Cu/Cu) = 0.3394V3+2E (Fe /Fe) = 0.769V確定反應中的強氧化劑和強還原劑確定反應中的強氧化劑和強還原劑 Fe Fe3+3+ 是強氧化劑，是強氧化劑，Cu Cu 是強還原劑是強還原劑 此反應向右自發(fā)進行此反應向右自發(fā)進行例例解：解： 兩個電對：兩個電對： ，SnSn2+2+/ Sn/ SnPbPb2+2+/ Pb/ Pb 計算計算2+E(Pb/Pb) = ?0.05916E = - 0.1266 + lg 0.010 = - 0.1858 V2Pb2+ + Sn Pb +

16、 Sn2+ 氧化劑氧化劑還原劑還原劑+-E = E- E = - 0.1858 - (- 0.1410) = - 0.0448 VE0 反應逆向進行反應逆向進行E(Fe3+/Fe2+) E(Cu2+/Cu)PbPb+ + + 2e- + 2e-PbPbSnSn2+2+ + 2e- + 2e-SnSnE(PbE(Pb+ +/Pb)= - 0.1266V/Pb)= - 0.1266VE(SnE(Sn2+2+/Sn)= - 0.1410V/Sn)= - 0.1410V2+2+E(Sn/Sn) = - 0.1410 V E (Pb/Pb) 例 試估計 298.15 K 時反應： 進行的程度。解：反應的

17、標準電動勢為： 2+2+Zn(s)+Cu(aq) Zn(aq)+Cu(s)2+2+(Cu /Cu)(Zn /Zn)EEE0.3394V( 0.7621V)1.1015V 298.15 K 時反應的標準平衡常數(shù)為： 2 1.1015Vlg37.240.05916V0.05916VzEK2eq372eq(Zn )1.7 10(Cu )ccKcc（三）、判斷氧化還原反應進行的程度（三）、判斷氧化還原反應進行的程度( (計算平衡常數(shù)計算平衡常數(shù)) )K 很大，說明反應正向進行得很完全。若平衡時 Zn2+ 濃度為 ，則 Cu2+ 濃度僅為 。 mol L-11.03815.9 10mol L例：試判斷下

18、列反應在例：試判斷下列反應在2525時進行的程度時進行的程度Cu + Fe2+Cu2+ + Fe氧化劑氧化劑還原劑還原劑CuCu2+2+/Cu/CuFeFe2+2+/Fe/Fe2+E (Cu/Cu) = 0.34V (-)2+E (Fe /Fe) = - 0.41V (+)(+)(+)(-)(-)lg K = 2(- 0.41- 0.34) = 25.350.05916- 25.35不能正向自發(fā)進行不能正向自發(fā)進行K = 4.4210-26（四）、計算原電池的電池電動勢（四）、計算原電池的電池電動勢第四節(jié)第四節(jié) 電勢法測定溶液的電勢法測定溶液的pHpH值值一、指示電極一、指示電極指示電極指示電極 參比電極參比電極指示電極：電極電勢值與溶液中被測離子的濃度之間有指示電極：電極電勢值與溶液中被測離子的濃度之間有 符合能斯特方程關(guān)系的電極符合能斯特方程關(guān)系的電極玻璃電極是玻璃電極是 H H+ + 的指示電極的指示電極E(玻璃玻璃) E(玻璃玻璃) + 0.05916 lg C(H+) 二、參比電極二、參比電極甘汞電極甘汞電極 氯化銀電極氯化銀電極參比電極：已知電極電勢值的電極參比電極：已知電極電勢值的電極酸度計酸度計- -+ +() ()E = E E= E E+0.05916