氧化還原反應(yīng)與電極電勢(編輯修改稿)
2025-06-20 06:43 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 生還原 反應(yīng)的原則 ， 寫出電極反應(yīng)為： 正極反應(yīng) → 還原反應(yīng) Fe3++e Fe2+ 負(fù)極反應(yīng) → 氧化反應(yīng) Sn2+ Sn4+ +2e 根據(jù)電池反應(yīng)中正極電對中氧化態(tài)物質(zhì)為氧化劑 ， 負(fù)極電對中的還原態(tài)物質(zhì)為還原劑的原則 ， 電池總反應(yīng)可寫成： 2Fe3++ Sn2+ 2Fe2++Sn4+ 原電池 2021/6/18 23 第三節(jié) 電極電勢 一、電極電勢的產(chǎn)生 把金屬插入含有該金屬離子的溶液中 ， 當(dāng)金屬的溶解速率與金屬離子的沉積速率相等時 ，建立了如下平衡： 溶 解沉 積M ( s ) M n + ( a q ) + n e 2021/6/18 24 電極表面雙電層 (doublecharge layer)結(jié)構(gòu) 影響電極電勢的因素： 氧化態(tài)還原態(tài)得失電子的能力，濃度，溫度 2021/6/18 25 無法測定出單一電極的電極電勢，只能測定電池的電動勢（兩個電極的電勢差） E池 =E+E 參比電極（ reference electrode) 2021/6/18 26 標(biāo)準(zhǔn)氫電極 /H H 電對： 2 + 電極反應(yīng) ： 表示為： H+ H2(g) Pt 標(biāo)準(zhǔn)氫電極 (SHE) ( ) V 000 . 0 /H H 2 = + E ( ) g H 2e aq) ( H 2 2 + + 標(biāo)準(zhǔn)氫電極裝置圖 2021/6/18 27 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢 （濃度，溫度，壓力） ? 標(biāo)準(zhǔn)氫電極（ SHE） || 待測電極 ? Ex=E池 ? ()Pt,H2(P?) |H+(1molL1)║Cu2+(1molL1)|Cu(+) ? 測得該電池的電動勢 E?=,所以 ? E?Cu2+/Cu= ? ()Zn|Zn2+(1molL1)║H+(1molL1),H2(p?) |Pt(+) ? 測得該電池的電動勢 E?=,所以 ? E?Zn2+/Zn= 2021/6/18 28 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表 ? 見 303頁 ? 注意： 1 氧化態(tài) +ne 還原態(tài) ? ? ? ? 2021/6/18 29 ? 判斷氧化還原能力的相對強(qiáng)弱 ??愈高，電對中氧化型得電子能力愈強(qiáng)，是較強(qiáng)氧化劑； ??愈低，電對中還原型失電子能力愈強(qiáng)，是較強(qiáng)還原劑。 ? 電對的 Ox的氧化能力越強(qiáng)，其 Red的還原能力就越弱； Red的還原能力越強(qiáng)，其 Ox的氧化能力就越弱。 ? ?值高的氧化態(tài)和 ?值低的還原態(tài)作用，是一個自發(fā)過程 。如 Zn + Cu2+ Cu + Zn2+ ??(Cu2+/Cu)= 9V ??(Zn2+/Zn)= 8V ? 電池的正負(fù)極 正極 ── ??高的電對： Cu2+ + 2e → Cu (還原反應(yīng) ) 負(fù)極 ── ??低的電對： Zn → Zn2+ + 2e (氧化反應(yīng) ) ? 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的應(yīng)用 2021/6/18 30 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表 () 半反應(yīng) ?? /V Na++e Na Zn2++2e Zn 8 Pb2++2e Pb 2 2H++2e H2 00 Cu2++2e Cu 9 O2+2H++2e H2O2 Cl2+ 2e 2Cl 27 MnO4+8H++5e Mn2++4H2O 氧化劑的氧化能力增強(qiáng) 還原劑的還原能力增強(qiáng) 電極電勢 2021/6/18 31 三、影響電極電勢的因素 1. 能斯特方程式 (Nernst equation) 一般地： a Ox + ne b Red ? 電極電勢的 Nernst方程 當(dāng) T=(室溫 )，代入各常數(shù) 等，得 ?常用的 Nernst方程 ： baθO x/ R e dO x/ R e d ]Re d[]Ox[lgn+?=?bR e daOxθO x/ R e dO x/ R e d cclnnFRT+?=?電極電勢 2021/6/18 32 使用能斯特方程式時應(yīng) 注意 ? Nernst方程適用于水溶液，一般溫度不是過高或過低的情況。 ? 凡固體物質(zhì)、純液體或稀溶液的溶劑， 不必列入 Nernst方程。 I2 (s)+2e 2I (φ= ) ? 對于氣體物質(zhì)，用氣體分壓與標(biāo)準(zhǔn)壓力 p?()之比值。 O2 (g)+4H+ +4e 2H2O (φ = ) 能斯特 (Nernst)方程 2Iclg2??=?4HO cpplg405 2+?+=? ?baθO x/ R e dO x/ R e d ]Re d[]Ox[lgn+?=?2021/6/18 33 ? 除 Ox及 Red物質(zhì)外 ， 若有 H+或 OH￣參加反應(yīng) ， 其濃度必 須寫入方程 。 ]Mn[]H[]M nO[lg5 91 6)Mn/M nO()Mn/M nO(28424θ24 ++?+?+? ?+?=?MnO4+8H++5e Mn2++4H2O 如 由 Nernst方程可見 ? 電極電勢不僅取決于電極本性，還取決于溫度和氧化劑、還原劑及相關(guān)介質(zhì)的濃度或分壓。 ? 決定電極電勢高低的主要因素是標(biāo)準(zhǔn)電極電位，當(dāng)氧化型或還原型物質(zhì)濃度很大或很小、或電極反應(yīng)式中的系數(shù)很大時對電極電勢產(chǎn)生顯著的影響。 能斯特 (Nernst)方程 2021/6/18 34 例 1： 電極反應(yīng) MnO4 + 8 H+ + 5e Mn2+ +
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