1、5.1 氧化還原反應的基本概念 5.2 氧化還原方程式配平(略） 5.3 電極電勢 5.4 5.4 電極電勢的應用電極電勢的應用 5.5 5.5 元素電勢圖及其應用元素電勢圖及其應用整理課件 5.4 5.4 電極電勢的應用電極電勢的應用5.4.1 5.4.1 計算原電池的電動勢計算原電池的電動勢5.4.2 5.4.2 判斷氧化還原反應的方向判斷氧化還原反應的方向5.4.3 5.4.3 選擇氧化劑和還原劑選擇氧化劑和還原劑5.4.4 5.4.4 判斷氧化還原反應進行的次序判斷氧化還原反應進行的次序5.4.5 5.4.5 判斷氧化還原反應進行的程度判斷氧化還原反應進行的程度5.4.6 5.4.6

2、求相關化學平衡常數求相關化學平衡常數整理課件5.4.1 5.4.1 計算原電池的電動勢計算原電池的電動勢 應用標準電極電勢應用標準電極電勢E E 和和NernstNernst方程，可算出原電方程，可算出原電池的電動勢。池的電動勢。 E = E (+) E = E (+) E (-)E (-) E E = E = E (+) (+) E E (-) (-)例：計算下列原電池在例：計算下列原電池在298K298K時的電動勢，并判斷正時的電動勢，并判斷正負極，寫出電池反應式。（負極，寫出電池反應式。（p110p110例例5-95-9） CdCdCdCd2+2+(0.10mol/L )(0.10mol

3、/L ) Sn Sn4+4+(0.10mol/L), Sn(0.10mol/L), Sn2+2+(0.0010mol/L)(0.0010mol/L)PtPt整理課件解：Cd2+ + 2e- Cd E (Cd2+ /Cd)=-0.403V Sn4 2e- Sn 2+ E (Sn4+ / Sn2)0.154V E (Cd2+ /Cd) = E (Cd2+ /Cd) + = -0.403V + = -0.433V 2 dC lg20.0592V c.100 lg20.0592V E (Sn4+ / Sn2) = E (Sn4+ / Sn2) + = 0.154V + = 0.213 V 24SnSn

4、 lg20.0592Vcc0010. 010. 0 lg20.0592V整理課件E (Sn4+ / Sn2) E (Cd2+ /Cd) 所以，所以， Sn4+ / Sn2為正極，為正極， Cd2+/Cd為負極為負極原電池電動勢原電池電動勢: E=E(正極正極)E(負極負極)正極發生還原反應：正極發生還原反應： Sn4 2e- Sn2+ 負極發生氧化反應：負極發生氧化反應： Cd 2e- Cd2電池反應為：電池反應為： Sn4 + Cd Sn2+ Cd2+整理課件5.4.2 判斷氧化還原反應進行的方向判斷氧化還原反應進行的方向原電池反應中原電池反應中 E 0 反應正向自發進行反應正向自發進行 E

5、 0 反應逆向自發進行反應逆向自發進行 在氧化還原反應中，總是較強的氧化劑與較強的還原劑發在氧化還原反應中，總是較強的氧化劑與較強的還原劑發生反應，生成較弱的氧化劑和較弱的還原劑。生反應，生成較弱的氧化劑和較弱的還原劑。用標準電動勢用標準電動勢E E 判斷時考慮到濃度的影響：判斷時考慮到濃度的影響： E 0.2 V 反應正向自發進行反應正向自發進行 E 0.2V 反應逆向自發進行反應逆向自發進行 -0.2V E 0.2V 反應方向受濃度的影響。反應方向受濃度的影響。整理課件所以，該反應在標準態下不能向右進行所以，該反應在標準態下不能向右進行。 ？ gCl制 HCl能用 濃 實驗室中為 )2(

6、進行？時的標準態下能否向右C25 在lO2HgClaqMnCl aq4HClsMnO ) 1 ( 22222取什么試判斷反應例： 0 0.13V1.36V1.23V Cl/Cl Mn/MnO V36. 1 Cl 2 2e Cl V23. 1 O2HMn 2e4HMnO ) 1 ( 2222222EEEEE解：整理課件 1L12molClH HCl 2 cc中，濃VVccEE36. 1112lg20592. 023. 1MnHlg2V0592. 0/MnMnO /MnMnO42422220 0.06V/ClCl/MnMnO 222EEEV30. 1121lg2V0592. 01.36V Cl/C

7、llg2V0592. 0/ClCl /ClCl 22222cppEE整理課件對角線規則：對角線規則：在標準電極電勢表中，電勢表左下方的物質（相對在標準電極電勢表中，電勢表左下方的物質（相對較強的氧化劑）能與右上方的物質（相對較強的還較強的氧化劑）能與右上方的物質（相對較強的還原劑）發生反應。原劑）發生反應。 Cd2+ + 2e- Cd E (Cd2+ /Cd)=0.403V Sn4 2e- Sn2+ E (Sn4+ / Sn2)0.154V Sn4 + Cd Sn2+ Cd2+整理課件例：判斷在酸性溶液中例：判斷在酸性溶液中H2O2與與Fe2+混合時，能否發混合時，能否發生氧化還原反應？若能反

8、應，寫出反應方程式。生氧化還原反應？若能反應，寫出反應方程式。解：解： H2O2與與Fe2+既是氧化劑，又是還原劑。既是氧化劑，又是還原劑。 0.44V /Fe)Fe( s Fe 2eFe 0.771V )Fe/Fe( Fe eFeV77. 1O)/HO(H O2H 2e2HOH V682. 0)O/H(O OH 2eO2H 222323222222222222E EEE整理課件 V77. 1 O2H 2e2HOH 0.771V Fe eFe V682. 0 OH 2eO2H0.44V s Fe 2eFe 222232222E EEE解：0.2V 1.00V 0.771V1.77V Fe/Fe

9、 OH/OH O2HFe22H Fe2OH Fe OH 2322223222222EEE發生的反應：與整理課件5.4.3 選擇氧化劑和還原劑選擇氧化劑和還原劑例：現有含例：現有含Cl-、Br-、I-的混合溶液，欲將的混合溶液，欲將I-氧化成氧化成I2 ，而，而Br-、Cl-不被氧化，在常用不被氧化，在常用的氧化劑的氧化劑Fe2(SO4)3和和KMnO4中選擇哪一中選擇哪一個能符合上述要求？個能符合上述要求？整理課件 /MnMnO /ClCl /BrBr /FeFe /II 1.51 0.771 V/ /MnMnO /FeFe 1.36 1.065 535. 0 /V /ClCl /BrBr /

10、II 24222322423222EEEEE E E即解：Fe 3+只能把只能把I-氧化為氧化為I2， 而而MnO4- 能把能把Cl-、Br -、I-氧化為相應的單質，氧化為相應的單質，應選擇應選擇Fe2(SO4)3。整理課件5.4.4 判斷氧化還原反應進行的次序判斷氧化還原反應進行的次序一種氧化劑可以同時氧化幾種還原劑時，一種氧化劑可以同時氧化幾種還原劑時，首先氧化最強的還原劑；首先氧化最強的還原劑；同理，還原劑首先還原最強的氧化劑。同理，還原劑首先還原最強的氧化劑。（如果氧化還原反應的速率足夠快）（如果氧化還原反應的速率足夠快）整理課件KRTKRTGrlg303. 2ln0nFEGr0RT

11、nFEK303.2lg0592. 0lgnEK 又知：從上述二式得：298K時：即從E的大小可以知道反應進行的程度。整理課件5.4.6 求平衡常數和溶度積常數求平衡常數和溶度積常數EEmOxdOxd1111100592/ReRe.lgaaEEnOxdOxd2222200592/ReRe.lgaa反應達到平衡時必然有E1 = E2nOx1 + mRed2 nRed1 + mOx2正極電對1：Ox1 + me- Red1，負極電對2：Ox2 + ne- Red2，整理課件EmEnOxdOxdOxdOxd111122220 05920 0592/ReRe/ReRe.lg.lgaaaa mdnOxmO

12、xnddOxdOxaaaamnEE21212211ReReRe/Re/lg0592.0nOx1 + mRed2nRed1 + mOx2KzElg0592.0（z為氧化還原反應得失電子數）為氧化還原反應得失電子數）整理課件33810 338 0.0592V2.00V10 0.0592V lgKzEK2.00V 49V. 051V. 1 OCH/COMn/MnO 422224EE E解： 。的平衡常數例：求反應2224224 O8H2Mng5CO 6HOC5H2MnO K整理課件)( Ag L0.010molAg L0.010molCl AgClAg, )( 11-解：負極 Ag + Cl- e

13、AgCl 正極 Ag+ + e Aglg0592. 0/AgEEAgAgAgAgCl010.0lg0592.0/AgAgAgAgEE負極正極108/108 .1)(108 .1lg0592.0118.034.0ClAgAgClKAgAgEEEspAgAgClAgAg整理課件5.5 5.5 元素電勢圖及其應用元素電勢圖及其應用具有多種氧化態的元素可以形成多對氧化還原電對。表示元具有多種氧化態的元素可以形成多對氧化還原電對。表示元素素各氧化態之間標準電極電勢關系的圖各氧化態之間標準電極電勢關系的圖叫做叫做元素電勢圖元素電勢圖。元素電勢圖的表示方法元素電勢圖的表示方法 各物種按氧化態從高到低排列；各

14、物種按氧化態從高到低排列； 兩物種間兩物種間“”相連，線上方為標準電極電勢值，線相連，線上方為標準電極電勢值，線下方為得失電子數。下方為得失電子數。 OH 1 1.77V OH 1 0.682V O /V 2222AZZ E1.229V 整理課件 直觀地看出在不同介質中，元素各種氧化態的直觀地看出在不同介質中，元素各種氧化態的氧化和還原能力。氧化和還原能力。 如果電勢圖上某一氧化態右邊的電極電勢大于如果電勢圖上某一氧化態右邊的電極電勢大于左邊的電極電勢，則該氧化態在水溶液中會發生左邊的電極電勢，則該氧化態在水溶液中會發生岐化反應岐化反應。 利用電勢圖還可以從幾個相鄰電對已知的標準利用電勢圖還可

15、以從幾個相鄰電對已知的標準電極電勢計算其它電對未知的標準電極電勢。電極電勢計算其它電對未知的標準電極電勢。利用元素電勢圖可以解決以下一些問題：利用元素電勢圖可以解決以下一些問題：整理課件MnO4-MnO42-MnO2Mn3+Mn2+MnMnO4-MnO42-MnO2Mn(OH)3Mn(OH)2Mn-1.550.1-0.20.600.560.59-0.05堿性介質堿性介質 (pH = 14)1.不同介質中的氧化還原能力不同介質中的氧化還原能力酸性介質酸性介質 (pH = 0)整理課件進行逆歧化能歧化左右左右 E E E E0 V 0.356 0.159V0.515V Cu/Cu Cu/ Cu 2

16、EEECu 0.515V Cu 0.159V Cu V Cu Cu 2Cu 22/ E2.2.判斷能否發生歧化反應判斷能否發生歧化反應整理課件3. 3.計算其它電對未知的標準電極電勢計算其它電對未知的標準電極電勢E1E2n1n2E3n1+n2若將上述三對有關電極分別與標準氫電極組成原電池，則三個原電池反應的標準吉布斯自由能有如下關系： rG3 rG1 rG2因為：rGnFE所以： (n1n2)E3 n1E1 +n2E2E3=n1E1 +n2E2(n1n2)整理課件計算通式為：計算通式為：En En En Ennn112233123 式中式中E1 、 E2 、 E3 依次代表相鄰電對的標準依次代表相鄰電對的標準電極電勢，電極電勢，n1，n2，n3依次代表相鄰電對的電子依次代表相鄰電對的電子轉移數，轉移數，E 代表兩端電對的標準電極電勢。代表兩端電對的標準電極電勢。整理課件例：已知例：已知Br在在堿性介質中堿性介質中的元素電勢圖如下：的元素電勢圖如下：Br 1.07Br 0.45BrO BrO23E1E2E3 (1) 求求 E1 、 E2