氧化还原反应和电极电势hwnppt课件

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1、第八章第八章 氧化复原反响和电极电势氧化复原反响和电极电势u掌握：氧化值，氧还反响，氧还电对，半反响，掌握：氧化值，氧还反响，氧还电对，半反响，规范电极电势等根本概念；原电池的书写；规范电极电势等根本概念；原电池的书写；NernstNernst方程式；电极电势和电动势的运用。方程式；电极电势和电动势的运用。u熟习：规范氢电极；参比电极和指示电极等概念；熟习：规范氢电极；参比电极和指示电极等概念；电势法测电势法测pHpH值的原理。值的原理。u了解：电极类型；电极电势的产生。了解：电极类型；电极电势的产生。教学目的和要求教学目的和要求氧化值氧化值氧化复原电对氧化复原电对1 12 2第一节第一节 氧

2、化复原反响的本质氧化复原反响的本质氧化值：假设把每一个化学键中的成氧化值：假设把每一个化学键中的成键电子对指定给电负性较大的原子后，键电子对指定给电负性较大的原子后，原子的荷电数。原子的荷电数。原子吸引成键原子吸引成键电子的相对才电子的相对才干干一、氧化值一、氧化值氧化值是不是化合价？氧化值是不是化合价？化合价：一个原子与一定数目的其它化合价：一个原子与一定数目的其它元素的原子结合的个数比。元素的原子结合的个数比。NHHH-3+1 PBr3 HCl确定氧化值的规那么确定氧化值的规那么1单质的氧化值为零。单质的氧化值为零。2H在化合物中的氧化值普通是在化合物中的氧化值普通是+1，但在金属氢化物中

3、的氧化值为但在金属氢化物中的氧化值为-1CaH23O在化合物中的氧化值普通是在化合物中的氧化值普通是-2，在过氧化物中氧化值为在过氧化物中氧化值为-1H2O2；在超氧化物中氧化值为在超氧化物中氧化值为-1/2KO2；在在OF2中为中为+2。4卤素在卤化物中的氧化值为卤素在卤化物中的氧化值为-1。5碱金属的氧化值是碱金属的氧化值是+1。6碱土金属的氧化值是碱土金属的氧化值是+2。例例:求求NH4+中中N的氧化值。的氧化值。解解:H的氧化值为的氧化值为+1，设设N的氧化值为的氧化值为x，x+(+1)4=+1得得:x=-3例例:求求Fe3O4中中Fe的氧化值。的氧化值。解解:O的氧化值为的氧化值为-

4、2，设设Fe的氧化值为的氧化值为x，3x+(-2)4=0得得:x=8/3exampleCH3ClCH3Cl和和CHCl3CHCl3化合价都是化合价都是4 4价；价；氧化值分别是氧化值分别是-2-2、+2+2u碳的氧化值碳的氧化值 CO CO2 CH4example+2+4-4+2+7u硫的氧化值硫的氧化值 S2O32-S2O82-元素的氧化值发生了变化的化学反响。元素的氧化值发生了变化的化学反响。氧的氧化值：氧的氧化值：0-20-2；氧化值降低，发生了复原反响。；氧化值降低，发生了复原反响。碳的氧化值：碳的氧化值：-4+4;-4+4;氧化值升高，发生了氧化反响。氧化值升高，发生了氧化反响。CH

5、4(g)CH4(g)O2(g)CO2(g)O2(g)CO2(g)2H2O 2H2O(g)(g)氧化复原反响氧化复原反响氧化值降低的物质称为氧化剂氧化值降低的物质称为氧化剂oxidantoxidant，氧化值升高的物质称为复原剂氧化值升高的物质称为复原剂reductantreductant氧化剂氧化剂复原剂复原剂失电子，氧化值升高，发生氧化反响，做复原剂失电子，氧化值升高，发生氧化反响，做复原剂得电子，氧化值降低，发生复原反响，做氧化剂得电子，氧化值降低，发生复原反响，做氧化剂失升氧，失升氧，得降还，得降还，假设说剂，假设说剂，那么相反。那么相反。二、氧化复原电对二、氧化复原电对氧化复原反响可拆

6、成两个半反响氧化复原反响可拆成两个半反响例：例：2Fe3+Sn2+2Fe2+Sn4+Sn2+-2e-Sn4+氧化反响氧化反响(氧化值升高氧化值升高)Fe3+e-Fe2+复原反响复原反响(氧化值降低氧化值降低)反响过程中得失电子数必需相等，氧化半反响反响过程中得失电子数必需相等，氧化半反响和复原半反响同时并存，不能单独存在。和复原半反响同时并存，不能单独存在。氧化值较高的物质叫做氧化型物质氧化态；氧化值较高的物质叫做氧化型物质氧化态；氧化值较低的物质叫做复原型物质复原态。氧化值较低的物质叫做复原型物质复原态。氧化型氧化型+ne-复原型复原型 氧化复原电对：氧化复原电对：Ox/Red Sn4+/S

7、n2+Fe3+/Fe2+Ox+ne-Redn为转移的电子数为转移的电子数MnO4-+8H+5e-Mn2+4H2O 氧化型物质为氧化型物质为MnO4-和和H+；复原型物质为复原型物质为Mn2+不包括溶剂不包括溶剂H2O留意：拆分半反响时，参与反响的留意：拆分半反响时，参与反响的H+必需写入。必需写入。原电池与电极原电池与电极电池的书写方式电池的书写方式常见电极类型常见电极类型1 12 23 3第二节第二节 原电池原电池一、原电池与电极一、原电池与电极锌片锌片硫酸铜溶液硫酸铜溶液e-自发的氧化自发的氧化复原反响复原反响饱和饱和KCl 或或 NH4NO3 溶液溶液+琼琼脂脂 胶冻胶冻作用：沟通回路；

8、作用：沟通回路；中和过剩的电荷，中和过剩的电荷，坚持溶液电中性。坚持溶液电中性。u定义：将氧化复原反响的化学能转变为电能的安装。定义：将氧化复原反响的化学能转变为电能的安装。u电池反响：电池反响：Zn+Cu2+Cu+Zn2+u组成：原电池由两个组成：原电池由两个 组成。组成。半电池半电池电极电极负极：负极：Zn电极反响：电极反响：Zn-2e-Zn2+氧化反响氧化反响复原剂复原剂正极：正极：Cu电极反响：电极反响：Cu2+2e-Cu 复原反响复原反响氧化剂氧化剂原电池的特点原电池的特点二、电池的书写方式二、电池的书写方式电解质电解质溶液溶液电极板电极板盐桥盐桥电极板电极板将负极写在左边，正极写在

9、右边，并用将负极写在左边，正极写在右边，并用“和和“标明。衔接的盐桥用标明。衔接的盐桥用“表示。表示。物质的相界面用物质的相界面用“|分开；同一相中的不同物质用分开；同一相中的不同物质用“,隔开。隔开。注明物质形状：溶液注明浓度；气体注明分压。注明物质形状：溶液注明浓度；气体注明分压。1mol/L与一个规范大气压可不标注与一个规范大气压可不标注假设电极中没有电极导体，应以不活泼的惰性导体假设电极中没有电极导体，应以不活泼的惰性导体如铂或石墨做极板。如铂或石墨做极板。溶液紧靠盐桥书写。溶液紧靠盐桥书写。二、电池的书写方式二、电池的书写方式()Zn(s)Zn2+(c1)Cu2+(c2)Cu(s)(

10、+)例例8.1：将以下氧化复原反响设计成原电池，写出电极：将以下氧化复原反响设计成原电池，写出电极反响及电池符号。反响及电池符号。1Cl2+2I-=2Cl-+I2 2Sn2+Hg2Cl2 =Sn4+2Hg+2Cl-u解：解：1Cl2+2I-=2Cl-+I2u复原反响：复原反响：Cl2+2e-2Cl-u氧化反响：氧化反响：2I-2e-I2 u电对电对Cl2/Cl-为正极，为正极，I2/I-为负极。为负极。u电池符号为：电池符号为：u ()Pt|I2(s)|I-(c1)|Cl-(c2)|Cl2(p)|Pt()u2Sn2+Hg2Cl2 =Sn4+2Hg+2Cl-u复原反响：复原反响：Hg2Cl2+2

11、e-2Hg+2Cl-u氧化反响：氧化反响：Sn2+2e-Sn4+u电对电对Hg2Cl2/Hg为正极，为正极，Sn4+/Sn2+为负极。为负极。u电池符号为：电池符号为：u()P t|S n 2+(c 1),S n 4+(c 2)|C l-(c3)|Hg2Cl2(s)|Hg(l)|Pt()Cu+FeCl3 =CuCl+FeCl2(-)Cu(s)CuCl(s)Cl-c1)Fe3+(c2)，Fe2+(c3)Pt(+)u负极反响：负极反响：Cu+Cl-e-CuClu正极反响：正极反响：Fe3+e-Fe2+三、常见电极类型三、常见电极类型1、金属金属离子电极金属金属离子电极(金属插入其盐溶液中金属插入其

12、盐溶液中)Ag(s)|Ag+(c)电极反响：电极反响：Ag+e-Ag Zn(s)|Zn2+(c)电极反响：电极反响：Zn2+2e-Zn u假设金属与水反响，那么先制成汞齐。假设金属与水反响，那么先制成汞齐。u 例：钠汞齐电极：例：钠汞齐电极：Na(Hg)(c1)Na+(c2)。u 电极反响式为：电极反响式为：Na+Hge-NaHg2、气体离子电极、气体离子电极 (气体通入相应离子溶液中气体通入相应离子溶液中)氯电极氯电极Cl2/Cl-：Pt|Cl2(p)|Cl-(c)Cl2+2e-2Cl-氢电极氢电极H+/H2：Pt|H2(p)|H+(c)2H+2e-H2 3、氧化复原电极、氧化复原电极惰性电

13、极浸入离子型氧化复原电对的溶液中惰性电极浸入离子型氧化复原电对的溶液中 PtFe3+(c1)，Fe2+(c2)Fe3+e-Fe2+4、金属金属难溶物或氧化物阴离子电极金属金属难溶物或氧化物阴离子电极(金属金属+其难溶物或氧化物其难溶物或氧化物与其有一样阴离子溶液中与其有一样阴离子溶液中)AgAgCl电极：电极：Ag(s)AgCl(s)Cl(c)AgCl e-Ag Cl-甘汞电极甘汞电极5、膜电极离子选择性电极膜电极离子选择性电极由膜、内参比液和内参比电极三部分组成。由膜、内参比液和内参比电极三部分组成。玻璃膜电极、气敏电极等。玻璃膜电极、气敏电极等。石棉石棉解：解：2MnO4-+16H+10C

14、l-=2Mn2+5Cl2+8H2O正极反响：正极反响：MnO4-+8H+5e-Mn2+4H2O负极反响：负极反响：2Cl-2e-Cl2正极：正极：Pt|MnO4-(c1),Mn2+(c2),H+(c3)负极：负极：Pt|Cl2(p)Cl-(c)电池符号：电池符号：(-)Pt|Cl2(p)|Cl-(c)MnO4-(c1),Mn2+(c2),H+(c3)|Pt(+)练习：将此反响设计为原电池，写出正负极反响、电练习：将此反响设计为原电池，写出正负极反响、电池反响、电极组成式与分类、电池符号。池反响、电极组成式与分类、电池符号。2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O氧化

15、复原电极氧化复原电极气体气体离子电极离子电极电极电势的产生电极电势的产生原电池的电动势原电池的电动势电极电势的测定电极电势的测定电池电动势与电池电动势与GibbsGibbs自在能自在能影响电极电势的要素影响电极电势的要素NernstNernst方程方程1 12 23 34 45 5第三节第三节 电极电势和原电池的电动势电极电势和原电池的电动势电极电势的运用电极电势的运用6 6一、电极电势的产生一、电极电势的产生u金属：金属原子金属：金属原子+金属离子金属离子+自在电子自在电子 uM(s)Mn+(aq)+ne-溶解溶解uMn+(aq)+ne-M(s)堆积堆积M(s)Mn+(aq)+ne-溶解溶解

16、堆积堆积M(s)Mn+(aq)+ne-溶解溶解堆积堆积 溶解溶解 堆积堆积 堆积堆积 溶解溶解 金属与溶液构成金属与溶液构成双电层而产生的电势差双电层而产生的电势差叫做叫做Mn+/M电对的电对的电极电势，用符号电极电势，用符号(Mn+/M)表示。表示。双电层双电层M活泼活泼M不活泼不活泼-+-Mn+稀稀Mn+浓浓假设假设 ，那么溶解的趋势大，电势越，那么溶解的趋势大，电势越低；低；假设假设 ，那么堆积的趋势大，电势越，那么堆积的趋势大，电势越高高.金属活泼金属活泼金属不活泼金属不活泼离子浓度小离子浓度小离子浓度大离子浓度大-二、原电池的电动势二、原电池的电动势u产生缘由：电极都有不同的电极电势

17、。产生缘由：电极都有不同的电极电势。u 例如：例如：Cu电极电极Zn电极电极u定义：两个电极的电极电势之差称为原电池的电动定义：两个电极的电极电势之差称为原电池的电动势势electromotive force，用符号，用符号E表示。表示。E=-+三、电极电势的测定三、电极电势的测定一规范氢电极一规范氢电极 Standard Hydrogen Electrode SHE 规定：规定：25298.15K，H+浓浓度为度为1mol/L，H2分压为分压为100kPa，那么电极电势为那么电极电势为0。电极反响：电极反响：2H+2e-H2(g)无法测定电极电势的绝对值。无法测定电极电势的绝对值。测定电极电

18、势测定电极电势()Pt|H2(100kPa)|H+(a=1)|待测电极待测电极()电势：电势：E 待测待测 SHE 待测待测u 定义：以定义：以SHE为负极，其他标态下的电极为正极组为负极，其他标态下的电极为正极组成电池所测得的电动势。成电池所测得的电动势。Ox/Redu例：测定规范铜电极的电极电势例：测定规范铜电极的电极电势 规范态：规范态：298K，离子浓度，离子浓度1 molL-1，气体压力气体压力100 kPa的纯真物。的纯真物。二二 规范电极电势规范电极电势 u测定规范铜电极的电极电势测定规范铜电极的电极电势 u(-)Pt|H2|H+Cu2+|Cu(s)(+)uE=+-=(Cu2+/

19、Cu)(H+/H2)u =(Cu2+/Cu)0 =0.3419Vu 那么那么(Cu2+/Cu)=0.3419Vu练习：知利用规范氢电极测定练习：知利用规范氢电极测定Zn电极时，电电极时，电池电动势为池电动势为-0.7618，求，求Zn2+/Zn=？u解解:E=+:E=+-u =(Zn2+/Zn)=(Zn2+/Zn)(H+/H2)(H+/H2)u =(Zn2+/Zn)=(Zn2+/Zn)0 0 u =-0.7618V =-0.7618V u 那么那么(Zn2+/Zn)=(Zn2+/Zn)=0.7618V0.7618Vu按电位由低到高陈列，H为0，H前为负，H后为正。规范电极电势表规范电极电势表1

20、.适用于规范态。不能用于非水溶液或高温下的适用于规范态。不能用于非水溶液或高温下的固相反响。固相反响。2.为复原电势为复原电势:SHE为负极，待测电极为正极。为负极，待测电极为正极。3.与电极反响的写法无关与电极反响的写法无关 Zn2+2e-Zn (Zn2+/Zn)=0.7618V Zn-2e-Zn2+(Zn2+/Zn)=0.7618V4.是强度性质，与物质的量无关，无加合性。是强度性质，与物质的量无关，无加合性。Cl2+2e-2Cl-=1.35827V 1/2 Cl2+e-Cl-=1.35827V5.其他温度可参照此表其他温度可参照此表。四、电池电动势与四、电池电动势与Gibbs自在能自在能

21、 一、自在能一、自在能自发过程：不依托外力而自动进展的过程。自发过程：不依托外力而自动进展的过程。如：水由高流到低，热由高温物体传到低温物体如：水由高流到低，热由高温物体传到低温物体自在能变自在能变:等温等压下等温等压下(系统变化过程中温度压力都不系统变化过程中温度压力都不变变)，在可逆过程中系统对外做的最大非体积功。，在可逆过程中系统对外做的最大非体积功。在原电池中进展，那么能产生有用功在原电池中进展，那么能产生有用功电功电功：CuSO4 +Zn=ZnSO4 +Cu 二、电池电动势与自在能的关系二、电池电动势与自在能的关系在等温、等压、只做电功的条件下，原电池体系的在等温、等压、只做电功的条

22、件下，原电池体系的Gibbs自在能降低值全部用于做电功，即：自在能降低值全部用于做电功，即：rGm Wmax=W电电 rGm=W电电=QE=nFE F-Faraday常数，常数，96485 C/mol规范形状：规范形状：rGm=nFE电量电量例例8.2：假设把以下反响设计成原电池，求电池的电动：假设把以下反响设计成原电池，求电池的电动势势E及反响的及反响的rGm。2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+解：查表得解：查表得Cu2+/Cu=0.3419 V Fe3+/Fe2+=0.771 VE=+-=(Fe3+/Fe2+)(Cu2+/Cu)=0.771 0.3419 =0.4291 VrGmnFE=2

23、964850.4291 =82803(J/mol)=82.803kJ/molQ反响商反响商reaction quotient五、影响电极电势的要素五、影响电极电势的要素Nernst方程方程u推导出：推导出：nFE=nFE+RTlnQ ndmOxqOxpdccccQ2Re121Reu公式公式rGm=rGmRTlnQ对反响：对反响：mOx1+nRed2 =pRed1+qOx2 u 前面学过的公式：前面学过的公式：rGm=nFE)d(Re)Ox()Ox()d(Reln2121nrmrqrprccccnFRTEE)d(Re)Ox()Ox()d(Reln2121nrmrqrprccccnFRTEE 将将

24、T=298 K，R=8.314 JK-1mol-1，F=96485 Cmol-1，代入上式，并进展对数换算后，得：，代入上式，并进展对数换算后，得：)d(Re)Ox()Ox()d(Relg05916.02121nrmrqrprccccnEE对反响：对反响：mOx1+nRed2 =pRed1+qOx2 pqc(Red)c(Ox)RTrr12-)-ln-mn+nFc(Ox)c(Red)rr12pnc(Red)c(Red)RTRTrr12=-ln-ln-mq+nFnFc(Ox)c(Ox)rr12=(pc(Red)RTr1-lnm+nFc(Ox)r1=n nc(Red)c(Red)RTRTr r2 2

25、=-ln=-ln-q qnFnFc(Ox)c(Ox)r r2 2因此：因此：电极电势与电极的本性、温度、电极电势与电极的本性、温度、氧化剂复原剂及相关介质的浓度或分压有关氧化剂复原剂及相关介质的浓度或分压有关非标态下电极电势的计算非标态下电极电势的计算mOx+ne qRedmc(Ox)RTr(Ox/Red)(Ox/Red)+lnqnFc(Red)r=将将T=298 K，R=8.314 JK-1mol-1，F=96485 Cmol-1代入上式，并进展对数换算后，得：代入上式，并进展对数换算后，得：mc(Ox)0.05916r(Ox/Red)=(Ox/Red)+lgqnc(Red)ru 纯液体、纯

26、固体和溶剂的浓度不带入方程；当纯液体、纯固体和溶剂的浓度不带入方程；当Ox与与Red为气体时，用相对压力为气体时，用相对压力p/p(100kPa)。u 假设电极反响中有假设电极反响中有H+或或OH-等参与，它们的浓等参与，它们的浓度应代入度应代入Nernst方程。方程。公式运用阐明公式运用阐明例例8.3 8.3 用纯水替代构成规范氢电极的酸性水溶用纯水替代构成规范氢电极的酸性水溶 液，试计算该氢电极的电极电势。液，试计算该氢电极的电极电势。解：解：H2-2e-2H+纯水中纯水中c(H+)1.010-7 mol/L H+浓度降低，氢电极的电极电势降低。浓度降低，氢电极的电极电势降低。ppcnr/

27、)H(lg05916.0)H/H()H/H(2221)100.1(lg205916.0027)V(41.0例例8.4 8.4 求电极反响求电极反响 MnO4-MnO4-8H+8H+5e-5e-Mn2+Mn2+4H2O 4H2O 在在pH=7pH=7时的电极电势其他条件同规范态。时的电极电势其他条件同规范态。解：解：cr(MnO4-)cr(Mn2+)1.000 cr(H+)1.00010-7 (MnO4-/Mn2+)1.507 V H+浓度降低，浓度降低，电极电势减小，电极电势减小，MnO4-的的氧化才干降低。氧化才干降低。)Mn()H()MnO(lg505916.0)/MnMnO()/MnMn

28、O(2842424rrrccc87)10000.1lg(505916.0507.1)V(8444.0例例8.5 8.5 计算计算298K298K时金属时金属ZnZn放在浓度为放在浓度为0.100mol0.100molL-1 L-1 Zn2+Zn2+溶液中的电极电势。溶液中的电极电势。解：解：Zn2+2e-Zn cr(Zn2+)=0.100)Zn(lg205916.0)/ZnZn()/ZnZn(222rc100.0lg205916.07618.0)V(791.0金属离子浓度越小，金属离子浓度越小，电极电势越低电极电势越低u值越大，氧化型物质得电子才干愈强，氧化态的值越大，氧化型物质得电子才干愈强

29、，氧化态的氧化才干越强；氧化才干越强；值越小，复原型物质失电子才干值越小，复原型物质失电子才干愈强，复原态的复原才干越强。愈强，复原态的复原才干越强。u较强氧化剂较强氧化剂较弱复原剂：较弱复原剂：MnO4-/Mn2+u较强复原剂较强复原剂较弱氧化剂：较弱氧化剂：Na+/Na六、六、电极电势的运用电极电势的运用一比较氧化复原才干的强弱一比较氧化复原才干的强弱氧化才干氧化才干:Cu2+Zn2+复原才干复原才干:ZnCu(Zn2+/Zn)=0.7618 V(Cu2+/Cu)=0.3419 V例例8.6 根据规范电极电势，可以判别以下电对中各物根据规范电极电势，可以判别以下电对中各物质氧化才干或复原才

30、干强弱顺序：质氧化才干或复原才干强弱顺序：Li+/Li、Cl2/Cl-、Hg2+/Hg、F2/F-、MnO4-/Mn2+、Fe3+/Fe2+。解：解：(Li+/Li)=3.0401 V (Fe3+/Fe2+)=0.771 V (Hg2+/Hg)=0.851 V (Cl2/Cl-)=1.35827 V (MnO4-/Mn2+)=1.507 V (F2/F-)=2.866 V氧化剂强弱顺序：氧化剂强弱顺序：F2 MnO4-Cl2 Hg2+Fe3+Li+复原剂强弱顺序：复原剂强弱顺序：Li Fe2+Hg Cl Mn2+F二判别氧化复原反响的方向二判别氧化复原反响的方向方法方法1、强氧化剂、强氧化剂+

31、强复原剂强复原剂弱复原剂弱复原剂+弱氧化剂弱氧化剂例例:标态下标态下 2Fe2+Br2 2Fe3+2Br-的反响方向的反响方向?解：解：(Fe3+/Fe2+)=0.771 V (Br2/Br-)=1.0873V 较强的氧化剂为较强的氧化剂为Br2，较强的复原剂为，较强的复原剂为Fe2+，故反响向右进展。故反响向右进展。高的氧化态高的氧化态+低的复原态低的复原态方法方法2、用电池电动势判别反响方向、用电池电动势判别反响方向urGm=nFEurGm 0，反响逆向自发进展。反响逆向自发进展。E0，+-E=0，+=-E0，+-例例8.7 8.7 判别判别298K298K时以下反响自发进展的方向。时以下

32、反响自发进展的方向。Pb2+(aq,0.10mol/L)Pb2+(aq,0.10mol/L)Sn(s)Sn(s)Pb(s)Pb(s)Sn2+(aq,1.0mol/L)Sn2+(aq,1.0mol/L)解：解：(Pb2+/Pb)0.1262 V (Sn2+/Sn)0.5 V)Pb(lg205916.0)/PbPb()/PbPb(222rc10.0lg205916.01262.0)V(1558.0E+-(Pb2+/Pb)(Sn2+/Sn)0.15580.5 0.0183V由于由于E0，故反响逆向自发进展。，故反响逆向自发进展。)Sn(lg205916.0)/SnSn()/SnSn(222rc0.1

33、lg205916.01375.0)V(1375.0三确定氧化复原反响进展的程度三确定氧化复原反响进展的程度u公式：公式：rGmRTlnKu 推导出：推导出：RTlnK=nFEu 前面学过的公式：前面学过的公式：rGm=nFE 将将T=298 K，R=8.314 JK-1mol-1，F=96485 Cmol-1 代入上式，并进展对数换算后，得：代入上式，并进展对数换算后，得：+-nElgK=0.05916n(-)0.05916=K106；n=1，E0.4V或或n=2，E0.2V例例8.8 8.8 试估计试估计298K298K下下Zn+Cu2+Zn+Cu2+Cu+Zn2+Cu+Zn2+反响进展的程

34、反响进展的程度度解：正极反响：解：正极反响：Cu2+2e-Cu 负极反响：负极反响：Zn-2e-Zn2+查表得：查表得：(Cu2+/Cu)0.3419 V，(Zn2+/Zn)=0.7618V E=(Cu2+/Cu)(Zn2+/Zn)=0.3419V(0.7618V)=1.104(V)K106，阐明正向反响进展得很完全。，阐明正向反响进展得很完全。lgK=21.104/0.05916=37.32，K=1037.32例例8.9 8.9 当加当加KMnO4KMnO4的酸性溶液于的酸性溶液于FeSO4FeSO4溶液时，能否会溶液时，能否会发生氧化复原反响？标态下反响能否完全？设温度发生氧化复原反响？标

35、态下反响能否完全？设温度为为298K298K，各种离子浓度为，各种离子浓度为0.100 mol0.100 molL-1L-1解：解：MnO-45Fe2+8H+Mn2+5Fe3+4H2O 正极反响：正极反响：MnO-48H+5e-Mn2+4H2O 负极反响：负极反响：Fe2+-e-Fe3+查表得：查表得：(MnO4-/Mn2+)1.507 V，(Fe3+/Fe2+)=0.771V 那么那么(MnO4-/Mn2+)=1.507+0.05916lg(0.100)8/5=1.41(V)(Fe3+/Fe2+)=0.771+0.05916lg1=0.771(V)K106，阐明正向反响进展得很完全。，阐明正

36、向反响进展得很完全。lgK=nE/0.05916 =5(1.507-0.771)/0.05916 =62.2 K=1062.2E=(MnO4-/Mn2+)(Fe3+/Fe2+)=1.41-0.771 0故氧化复原反响自动向右进展。故氧化复原反响自动向右进展。四计算原电池的电池电动势四计算原电池的电池电动势 例例8.10 计算计算298 K时以下电池的电动势，指明正、负时以下电池的电动势，指明正、负极，并 写 出 自 发 进 展 的 电 池 反 响 式。极，并 写 出 自 发 进 展 的 电 池 反 响 式。Pt|MnO4-(0.10molL-1),Mn2+(1.0010-2molL-1),H+

37、(1.00 molL-1)|Cl-(0.10 molL-1)|Cl2(100 kPa)|Pt 解：解：MnO-48H+5e-Mn2+4H2O Cl22e-2Cl-查表得：查表得：(MnO4-/Mn2+)1.507 V，(Cl2/Cl-)=1.35827V 方法：分步求出电极电势，再求电池电动势。方法：分步求出电极电势，再求电池电动势。)Mn()H()MnO(lg505916.0)/MnMnO()/MnMnO(2842424rrrccc281000.100.110.0lg505916.0507.1)V(52.1)Cl(/lg205916.0)/ClCl()/ClCl(-2-2-2rcpp210.

38、0100/100lg205916.035827.1)V(42.1因此，正极反响：因此，正极反响：MnO-48H+5e-Mn2+4H2O 负极反响：负极反响：2Cl-2e-Cl2电池反响：电池反响：2MnO4-+16H+10Cl-2Mn2+8H2O+5Cl2E=(MnO4-/Mn2+)-(Cl2/Cl-)=1.521.42 =0.10(V)方法方法2：直接利用电池电动势的公式一步求出。：直接利用电池电动势的公式一步求出。522101642)/)(Mn()Cl()H()MnO(lg1005916.0ppccccEErrrr补充：计算补充：计算298 K时以下电池的电动势。时以下电池的电动势。(-)

39、Pt|Cl2(100kPa)|Cl-(0.10molL-1)|MnO4-(0.10molL-1),Mn2+(1.0010-2molL-1),H+(1.00molL-1)|Pt(+)方法方法1：分步求出电极电势，再求电池电动势。：分步求出电极电势，再求电池电动势。解：电池反响：解：电池反响：2MnO4-+16H+10Cl-2Mn2+8H2O+5Cl252210162)100/100()1000.1(10.000.110.0lg1005916.0)35827.1507.1(E810lg1005916.014873.0E)V(10.0E指示电极指示电极参比电极参比电极电势法测定溶液的电势法测定溶液的

40、pHpH1 12 23 3第四节第四节 电势法测定溶液的电势法测定溶液的pHu电势法：经过测定电池的电动势，对物质的含电势法：经过测定电池的电动势，对物质的含量进展定量分析的方法。量进展定量分析的方法。u参比电极：电极电势知，电势稳定，不受试液参比电极：电极电势知，电势稳定，不受试液组成变化的影响。组成变化的影响。u指示电极：电极电势与待测离子浓度有关，二指示电极：电极电势与待测离子浓度有关，二者符合者符合Nernst方程方程指示电极指示电极参比电极参比电极连通连通H+一、指示电极一、指示电极upH指示电极：电极电位对H+浓度的变化符合Nernst方程的电极。常用：玻璃电极常用：玻璃电极pH3

41、03.2)H(lnFRTcFRTr玻玻玻 玻玻实际上是一常数，实践上是一未知数。实际上是一常数，实践上是一未知数。1.玻璃球膜玻璃球膜2.0.1molL-1的的HCl溶液溶液3.镀有镀有AgCl的的Ag丝，即丝，即 Ag-AgCl电极，内参比电极电极，内参比电极4、7.电极导线电极导线5、玻璃管、玻璃管6、9.静电隔离层静电隔离层8、10.高绝缘塑料高绝缘塑料11.电极接头电极接头Ag|AgCl(s)|HCl(0.1 molL1)|玻璃膜玻璃膜|H+(待测溶液待测溶液)任务原理：将玻璃电极插入任务原理：将玻璃电极插入待测溶液中待测溶液中,当玻璃膜内外当玻璃膜内外两侧的氢离子浓度不等时，两侧的氢

42、离子浓度不等时，就会出现电势差。由于膜就会出现电势差。由于膜内侧内侧H+浓度固定浓度固定,电势差电势差就随外侧就随外侧H+浓度而改动，浓度而改动，即随待测溶液的即随待测溶液的pH值的改值的改动而变化。动而变化。二、参比电极二、参比电极常用：饱和甘汞电极常用：饱和甘汞电极u金属金属-金属难溶盐金属难溶盐-阴离子电极阴离子电极u玻璃内管：玻璃内管：u 上部为汞上部为汞,铂丝衔接电极引线铂丝衔接电极引线u 中部为汞和氯化亚汞的糊状物中部为汞和氯化亚汞的糊状物u 底部用石棉塞紧底部用石棉塞紧u玻璃外管：玻璃外管：KClKCl溶液溶液(饱和饱和)u下部：支管端口塞有多孔素烧瓷下部：支管端口塞有多孔素烧瓷

43、石棉石棉u电极组成：电极组成：Pt|Hg(l)|Hg2Cl2(s)|KCl(饱和饱和)电极反响式：电极反响式：Hg2Cl2+2e-2Hg+2Cl-u(Hg2Cl2/Hg)=(Hg2Cl2/Hg)u +(0.05916/2)lg1/cr2(Cl-)25u =0.26808-0.05916lgCl-(25)u 饱和溶液中饱和溶液中cr(Cl-)为定值，那么为定值，那么=0.2412V二、参比电极二、参比电极常用：饱和甘汞电极常用：饱和甘汞电极(Saturated calomel electrode，SCE)三、电势法测定溶液三、电势法测定溶液pHu组成电池组成电池:-玻璃电极待测溶液玻璃电极待测溶

44、液SCE+uE=SCE-玻玻=SCE-玻玻-2.303RT/F pH u 令令K=SCE-玻，那么玻，那么 E=K+(2.303RT/F)pH u Es=K+(2.303RT/F)pHs，Ex=K+(2.303RT/F)pHxupHx=pHs+Ex-EsF/2.303RTupHx=pHs+Ex-Es/0.05916先测一知先测一知pHS的溶液的溶液ES，再测未知液。，再测未知液。运用这一原理设计出的测定溶液运用这一原理设计出的测定溶液pH值的仪器叫值的仪器叫pH计或酸度计。计或酸度计。pH计多为复合电极：计多为复合电极：将玻璃电极和参比电极组装在一同将玻璃电极和参比电极组装在一同常见常见pHp

45、H计计笔式笔式课外知识课外知识化学电池简介化学电池简介 电池，作为化学电源极其广泛地用于科学研讨、电池，作为化学电源极其广泛地用于科学研讨、消费与生活各领域，是电化学实际在实践中的运用。消费与生活各领域，是电化学实际在实践中的运用。封盖封盖 锌皮负极锌皮负极 NH4ClNH4Cl、ZnCl2ZnCl2淀粉糊淀粉糊 4 MnO2 4 MnO2 5 5 炭棒正极炭棒正极锌锰电池表示图锌锰电池表示图正极反响正极反响 2NH4+2MnO2+2e-=2NH3Mn2O3H2O负极反响负极反响 Zn-2e-=Zn2课外知识课外知识化学电池简介化学电池简介电池没电了，电池没电了，用牙咬？用牙咬？小小 结结u氧

46、化值的概念和取值规那么；氧化值的概念和取值规那么；u氧化复原电对，氧化复原半反响；氧化复原电对，氧化复原半反响；u电极反响，电池反响，电池书写方式；电极反响，电池反响，电池书写方式；u电极的类型；电极的类型；u电极电势产生的缘由；电极电势产生的缘由；u电极电势的测定、规范电极电势；电极电势的测定、规范电极电势；uNernst方程式电池电动势，电极电势；方程式电池电动势，电极电势；u电极电势的四个运用；电极电势的四个运用；u电势法测溶液的电势法测溶液的pH。练习：由规范电极电势，计算反响练习：由规范电极电势，计算反响Cr2O72-+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O反响的反响的rG

47、m，并判别反响能否自发进展，并判别反响能否自发进展?u解：正极反响：解：正极反响：u Cr2O72-+14H+6e-=2Cr3+7H2O u (Cr2O72-/Cr3+)=1.232Vu负极反响：负极反响：u Fe2+-e-=Fe3+(Fe3+/Fe2+)=0.771VuE=+-=1.232-0.771=0.461(V)u rGm=-nFEu =-6964850.461u =-2.669105(J/mol)u =-266.9(kJ/mol)0u 反响正向自发进展反响正向自发进展练习：以下电极反响：练习：以下电极反响：Cr2O72-+14H+6e=2Cr3+7H2O假设假设Cr2O72-和和Cr

48、3+的浓度均为的浓度均为1mol/L，求，求298K，pH为为6时的电极电时的电极电位位解：解：Cr2O72-+14H+6e=2Cr3+7H2O n=6(Cr2O72-/Cr3+)=(Cr2O72-/Cr3+)+(0.05916/n)lgcr(Cr2O72-)cr14(H+)/cr2(Cr3+)pH=6 H+=110-6mol/L(Cr2O72-/Cr3+)=(Cr2O72-/Cr3+)+0.05916/6lg(10-6)14 =0.404V 电池在即将用完时，其内部的化学物质也根本都发电池在即将用完时，其内部的化学物质也根本都发生了反响，但仍有一部分由于相互间接触不充分而没有生了反响，但仍有

49、一部分由于相互间接触不充分而没有反响掉。这时用牙咬，现实上是起到了一种搅拌的作反响掉。这时用牙咬，现实上是起到了一种搅拌的作用，使化学物质充分混合接触，从而继续反响，再放出用，使化学物质充分混合接触，从而继续反响，再放出一部分电来。一部分电来。首先，我要说他咬电池是不好的，假设咬破电池，首先，我要说他咬电池是不好的，假设咬破电池，唾液进入电池内部，有能够导致电池短路而爆炸，而且唾液进入电池内部，有能够导致电池短路而爆炸，而且电池外表的金属锌也会有少量的进入口腔和体内，时间电池外表的金属锌也会有少量的进入口腔和体内，时间长了会发生锌中毒。而且一旦电池被咬破，内部的化学长了会发生锌中毒。而且一旦电池被咬破，内部的化学物质进入他的口腔，也是非常危险的。物质进入他的口腔，也是非常危险的。其次，咬电池所能释放的电量不多，不要也罢。其次，咬电池所能释放的电量不多，不要也罢。