無機(jī)化學(xué) 氧化還原反應(yīng)-文庫(kù)吧
2024-12-31 12:38 本頁(yè)面
【正文】 +)表示正極，緊靠金屬導(dǎo)電極板書寫 兩個(gè)半電池之間的鹽橋用“ || ”表示 Zn ＋ Cu2+ ＝ Zn2+ ＋ Cu (－ ) Zn(s) |Zn2+(1 molL1)‖Cu2+(1 molL1) |Cu(s) (+) 當(dāng)溶液濃度為 1molL1時(shí)可不標(biāo)注 例 1： 寫出氧化還原反應(yīng) Sn2+ + 2Fe3+ → Sn4++ 2Fe2+ 的電池組成式 () Pt |Sn2+(c１ ), Sn4+(c２ )‖ Fe2+(c３ ), Fe3+(c4) | Pt (+) 例 2： 將下列氧化還原反應(yīng)拆成兩個(gè)半電池反應(yīng)，并寫出電極組成和電池組成式。 2MnO4 + 5H2O2 +6H+＝ 2Mn2+ + 8H2O + 5O2 (1) 兩個(gè)半電池反應(yīng)分別為： 正極 MnO4+ 8H+ + 5e＝ Mn2+ + 4H2O 負(fù)極 H2O2＝ 2H+ + O2 + 2e (2)電極組成為： 正極 MnO4 (c1), Mn2+ (c2), H+ (c3) | Pt (s) 負(fù)極 H+ (c4), H2O2 (c5) | O2 (p) | Pt (s) (3)電池組成式為： () Pt |O2 (p) | H2O2 (c5), H+ (c4)‖MnO4 (c1), Mn2+(c2), H+(c3) | Pt (+) 例 3將反應(yīng) 2MnO4 + 16H+ + 10Cl ＝ 2Mn2+ + 5Cl2 + 8H2O 設(shè)計(jì)為原電池，寫出正、負(fù)極的反應(yīng)、電池反應(yīng)、電池組成式。 ? 正極反應(yīng) MnO4 + 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O ? 負(fù)極反應(yīng) 2Cl 2e Cl2 ? 電池反應(yīng) 是將正負(fù)極反應(yīng)按得失電子數(shù)（本題為 10）相等的原則合并得到： ? 2MnO4 + 16H+ + 10Cl 2Mn2+ + 5Cl2 + 8H2O ? 電池組成式 ? () Pt ,Cl2(p) | Cl(c) || ? MnO4(c1), Mn2+(c2), H+(c3) | Pt (+) 例 4 寫出并配平下列各電池的電極反應(yīng)、電池反應(yīng)，并說明電極的種類 () Pb, PbSO4(s) │K2SO4║KCl│PbCl2(s),Pb (+) ? 正極反應(yīng) ? PbCl2(s)+2e Pb+2Cl ? 此電極為金屬 金屬難溶鹽電極 ? 負(fù)極反應(yīng) ? Pb+SO422e PbSO4(s) ? 此電極為金屬 金屬難溶鹽電極 ? 電池反應(yīng) ? PbCl2(s) +SO42 PbSO4(s) +2Cl 四、電極電勢(shì) 電極電勢(shì)的產(chǎn)生 溶液 Mn+ M M ( s ) M n + ( a q ) + n e 金 屬 極 板 溶 液 中 留 于 極 板 上溶 解沉 積平衡時(shí)，由于正、負(fù)電荷的吸引，金屬離子不是均勻地分布，而是集中在金屬表面附近的溶液中，形成了雙電層。雖然雙電層的厚度很?。?1010m左右），但金屬和溶液間卻形成了電位差。 電極電勢(shì) 雙電層的電勢(shì)差 是 絕對(duì)電極電勢(shì) 無法直接測(cè)量 符號(hào)： φ 單位： 伏特， V 溶解傾向 ：金屬越活潑、溶液中 Mn+濃度越小、溫度越高，溶解傾向越大 沉積傾向 ： 金屬越不活潑、溶液中 Mn+濃度越大、溫度越低，沉積傾向越大 溶解＞沉積（ a） 金屬的本性 溫度 金屬離子的濃度 溶解＜沉積（ b） 影響電極電勢(shì)的因素 φ (氧化型 /還原型 ) φ (Zn2＋ /Zn) ＝ V φ (Cu2＋ /Cu) ＝ V 電池電動(dòng)勢(shì)： 正極和負(fù)極之間存在著的電勢(shì)差 電極電勢(shì)符號(hào)： EOX/RED 電池電動(dòng)勢(shì)： 電池電動(dòng)勢(shì)是衡量氧化還原反應(yīng)推動(dòng)力大小的判據(jù) ?? ?? EEE 池電流也是 自發(fā) 地從高電勢(shì)流向低電勢(shì) 五、標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì) 電極電勢(shì)的絕對(duì)值無法測(cè)定 以 標(biāo)準(zhǔn)氫電極 為 參比電極 測(cè)定其 相對(duì)值 1. 標(biāo)準(zhǔn)氫電極 (SHE) 2H＋ (1molL1)＋ 2e＝ H2 (g,100kPa) IUPAC規(guī)定，在 H2分壓為100 kPa， a(H+) = 1， 標(biāo)準(zhǔn)氫電極 E ? = 0 V H+(c) | H2 (p) | Pt (s) 2. 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì) 可將待測(cè)電極與標(biāo)準(zhǔn)氫電極組成電池 () 標(biāo)準(zhǔn)氫電極 ‖待測(cè)電極 (+) 測(cè)定其電池的電動(dòng)勢(shì)即可 E池 ? ＝ E +? － E － ? 正極 負(fù)極 鍍有鉑黑的鉑片 如 電子從外電路由標(biāo)準(zhǔn)氫電極流向待測(cè)電極 ，則其 電極電勢(shì)為正號(hào) ，反之則為負(fù)號(hào) 六、 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表 ? 表中數(shù)據(jù)是以標(biāo)準(zhǔn)氫電極 E ? = 0V為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)出的相對(duì)數(shù)值。酸表和堿表都如此。 ? 表中各物質(zhì)均處于熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，電極中溶液濃度為 1 mo1L1，電極中的氣體分壓為100 kPa ? 電極反應(yīng)用 Ox + ne =Red表示，所以表中電極電勢(shì)又稱為還原電勢(shì)。但是，這并不表示該電極一定作正極 ? E ? 越大，氧化還原電對(duì)中 氧化型越易得到電子 氧化能力越強(qiáng) ? E ? 越小，氧化還原電對(duì)中 還原型越易失去電子 還原能力越強(qiáng) ?E ? 的數(shù)值在水溶液中測(cè)得， 不適用于非水體系及高溫下的固相反應(yīng) 表中 E? 是 ，由于 E? 隨溫度變化并不很大，在其它溫度下也可參照使用。 ? E ? 為 強(qiáng)度性質(zhì) ，反映了氧化還原電對(duì) 得失電子的傾向 ? E ? 與反應(yīng)計(jì)量系數(shù)無關(guān)，無加和性 與反應(yīng)式的書寫方向無關(guān) Fe3+ + e＝ Fe2+ E? = V 2Fe3++ 2e＝ 2Fe2+ E? = V， 而非 2 Fe2+ e ＝ Fe3+ E? = ， Fe2+ ＝ Fe3+ ＋ e 而非 V ? 表中各電對(duì)的 E ? 值自上而下依次增加，說明各電對(duì)中氧化型物質(zhì)的氧化能力自上而下依次增強(qiáng)，而還原型物質(zhì)的還原能力自上而下依次減弱。 ? 右上方的 Li是最強(qiáng)的還原劑，對(duì)應(yīng)的氧化型 Li+是最弱的氧化劑；而左下方的 F2是最強(qiáng)的氧化劑，對(duì)應(yīng)的還原型 F 是最弱的還原劑。 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)的應(yīng)用 1. 判斷氧化劑和還原劑的相對(duì)強(qiáng)弱 ? E? 越大，氧化還原電對(duì)中 氧化型越易得到電子 氧化能力越強(qiáng) ? E? 越小，氧化還原電對(duì)中 還原型越易失去電子 還原能力越強(qiáng) 例題： 已知 Fe3++ e－ Fe2+ E ? = Cu2++ 2e－ Cu E ? = Fe2++ e－ Fe E ? = ? Al3++ 3e－ Al E ? = ? 則最強(qiáng)的還原劑是： A. Fe2+； B. Fe； C. Cu； D. Al D 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)的應(yīng)用 2. 判斷在 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) 下，氧化還原反應(yīng) 自發(fā)進(jìn)行 的方向 強(qiáng)氧化劑 l + 強(qiáng)還原劑 2＝弱還原劑 1 + 弱氧化劑 2 例題： 判斷在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，反應(yīng) 2Fe2+ + I2＝ 2Fe3+ + 2I－ 自發(fā)進(jìn)行的方向 F e 3 + +
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