【正文】 Chemistry) 西南科技大學(xué) 兩個(gè)半電池中進(jìn)行的氧化和還原反應(yīng)就是兩個(gè)半反應(yīng)。 氧化態(tài) /還原態(tài)： Zn2+/Zn Cu2+/Cu 第七章 氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)基礎(chǔ) 3. 氧化還原電對(duì) (Redox Couple) 兩個(gè)半反應(yīng)組成的氧化還原總反應(yīng)叫電池反應(yīng)。 ? 陰極 (Negative Electrode)： 凡是進(jìn)行還原反應(yīng)的電極叫陰極。 Zn|ZnSO4 CuSO4|Cu Pt|Fe2+， Fe3+ Fe3+， Fe2+|Pt 無(wú)機(jī)化學(xué) (Inanic Chemistry) 西南科技大學(xué) Zn|ZnSO4 || CuSO4|Cu Zn(s)|ZnSO4(c1)||CuSO4(c2)|Cu(s) 第七章 氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)基礎(chǔ) 3. 兩半電池之間用 “ ||” 表示 4. 注明溶液的濃度 (氣體注明分壓 ) 、相態(tài) 無(wú)機(jī)化學(xué) (Inanic Chemistry) 西南科技大學(xué) 解： 電對(duì) Fe3+/Fe2+ Ag+/Ag 氧化反應(yīng) Fe2+(aq) Fe3+ (aq) +e () 還原反應(yīng) Ag+ (aq) +e Ag (s) (+) Pt | Fe2+(c1)， Fe3+(c2) || Ag+(c3) | Ag Fe2+(c1) | Fe3+(c2) || Ag+(c3) | Ag 例：將 Fe2+(aq)+Ag+(aq) Fe3+(aq)+Ag組 成原電池，用電池圖解式表示。 第七章 氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)基礎(chǔ) 無(wú)機(jī)化學(xué) (Inanic Chemistry) 西南科技大學(xué) 電極種類(lèi) 金屬 難溶鹽電極 AgCl(s) +e Ag(s) +Cl(aq) Ag|AgCl|Cl 非金屬 非金屬 離子電極 Pt | O2(p)|OH(c) O2(g)+H2O(l)+2e – 2OH(aq) 21第七章 氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)基礎(chǔ) 金屬 金屬離子電極 Zn2+(aq)+2e Zn(s) Zn|Zn2+ 氧化還 原電極 Fe3+(aq) + e Fe2+(aq) Pt | Fe2+(c), Fe3+(c) 電極符號(hào) 電極名稱(chēng) 電極反應(yīng) 無(wú)機(jī)化學(xué) (Inanic Chemistry) 西南科技大學(xué) 電極電勢(shì)的產(chǎn)生 M Mn+ M Mn+ + ne 溶解 金屬越活潑，溶液越稀，這種傾向越大。 第七章 氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)基礎(chǔ) 167。 ZnSO4溶液 Zn + + + + + + + 第七章 氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)基礎(chǔ) 無(wú)機(jī)化學(xué) (Inanic Chemistry) 西南科技大學(xué) (b) 若 M是不活潑金屬 Cu，溶解的趨勢(shì) 沉積的趨勢(shì)，電極帶“ +”, 溶液帶“ ”, 形成雙電層，產(chǎn)生電勢(shì)差 —— 電極電勢(shì)（平衡），用 E(Cu2+/Cu)表示。 3. 確定 EMF = E+(O/R) E(O/R) 1. 表示 如 EMF = E (Cu2+/Cu) E (Zn2+/Zn) 第七章 氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)基礎(chǔ) 正負(fù)電極之間的平衡電勢(shì)差 EMF=E+(O/R)E(O/R） 如 EMF=E(Cu2+/Cu)E(Zn2+/Zn) 標(biāo)態(tài) EMF = E+ E 原電池的電動(dòng)勢(shì) 無(wú)機(jī)化學(xué) (Inanic Chemistry) 西南科技大學(xué) （ 1）所有的氣體分壓均為 1?105Pa(100kPa)。L1 。 1. 標(biāo)準(zhǔn)電極的條件 標(biāo)準(zhǔn)態(tài)條件沒(méi)有規(guī)定溫度，一般指 298K 時(shí)的數(shù)值。L1 H+ 第七章 氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)基礎(chǔ) 2. 標(biāo)準(zhǔn)氫電極和甘汞電極 (Standard Hydrogen Electrode and Calomel Electrode) 無(wú)機(jī)化學(xué) (Inanic Chemistry) 西南科技大學(xué) ?結(jié)構(gòu) 鍍疏松鉑黑的 Pt 絲，插入c(H+)=1molL1) ?電極反應(yīng) 2H+(aq) + 2e H2(g) ?標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì) E (H+/H2)= H+/H2 ?電對(duì) 無(wú)機(jī)化學(xué) (Inanic Chemistry) 西南科技大學(xué) 橡皮塞 飽和 KCL KCL晶體 素瓷 素瓷 Hg2Cl2 Hg 第七章 氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)基礎(chǔ) 甘汞電極構(gòu)造示意圖 無(wú)機(jī)化學(xué) (Inanic Chemistry) 西南科技大學(xué) (KCl飽和溶液 ) ?飽和甘汞電極 L ) Cl ( 1 ? = c E(Hg2Cl2/Hg) = ?電極反應(yīng) ? ? + + ) aq ( Cl 22Hg(l) 2e (s) Cl Hg 2 2 ?標(biāo)準(zhǔn)甘汞電極 = L1 molL1) 第七章 氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)基礎(chǔ) 無(wú)機(jī)化學(xué) (Inanic Chemistry) 西南科技大學(xué) 3. 測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì) e e + H2 100kPa 鹽橋 Zn 陽(yáng)離子 陰離子 測(cè)定鋅電池的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)裝置示意圖 1molL1H+溶液 第七章 氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)基礎(chǔ) 無(wú)機(jī)化學(xué) (Inanic Chemistry) 西南科技大學(xué) 鋅電極為負(fù)極，氫電極為正極 第七章 氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)基礎(chǔ) E (Zn2+/Zn)= E = E+ (O/R) – E (O/R) = E (H+/H2) – E (Zn2+/Zn) = 原電池電動(dòng)勢(shì) = 無(wú)機(jī)化學(xué) (Inanic Chemistry) 西南科技大學(xué) 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表 () 第七章 氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)基礎(chǔ) 氧化能力依次增強(qiáng) 弱氧化劑 強(qiáng)氧化劑 強(qiáng)還原劑 弱還原劑 氧化態(tài) 電子數(shù) 還原態(tài) E /V Li+ Cs+ Zn2+ Fe2+ 2H+ Sn4+ Br2 Cr2O72– MnO4 F2 e e 2e 2e 2e 2e 2e 14H++6e 8H++5e 2e + + + + + + + + + + + Li Cs Zn Fe H2 Sn2+ 2Br 2Cr3++7H2O Mn2++4H2O 2F 0 還原能力依次增強(qiáng) 無(wú)機(jī)化學(xué) (Inanic Chemistry) 西南科技大學(xué) 1．各物質(zhì)均為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，溫度為 ，只適應(yīng)于比較水溶液中標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)大小 2．半反應(yīng)均按還原反應(yīng)書(shū)寫(xiě) Zn(s) Zn2+(aq) 2e O + ze R 第七章 氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)基礎(chǔ) Zn2+(aq) + 2e Zn(s) 無(wú)機(jī)化學(xué) (Inanic Chemistry) 西南科技大學(xué) 3．電極電勢(shì)是還原電勢(shì) Zn2+ (aq)+ 2e Zn(s) E = Zn(s) Zn2+ 2e(aq) E = 第七章 氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)基礎(chǔ) 4． E 反映物質(zhì)得失電子傾向的大小，與物質(zhì)的數(shù)量無(wú)關(guān) E = Zn2+(aq) + 2e Zn(s) E = 2Zn2＋ (aq) + 4e 2Zn(s) 無(wú)機(jī)化學(xué) (Inanic Chemistry) 西南科技大學(xué) 5. 該表是按 E 代數(shù)值從小到大順序排列 失電子進(jìn)行氧化 反應(yīng)的趨勢(shì)越大 電對(duì)中還原態(tài)的 還原能力越大 氧化態(tài)的氧化 能力越小 E（ O/R）越小， 電極上所帶負(fù)電荷越多 E (Li++/Li) = 得電子進(jìn)行還原 反應(yīng)的趨勢(shì)越大 電對(duì)中氧化態(tài)的 氧化能力越大 其還原態(tài)的還原 能力越小 E（ O/R）越大， 電極上所帶正電荷越多 E (F2/F) = 第七章 氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)基礎(chǔ) 無(wú)機(jī)化學(xué) (Inanic Chemistry) 西南科技大學(xué) 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表中重要信息 O1+ z1e R1(強(qiáng)還原劑 ) (強(qiáng)氧化劑 ) O2+ z2e R2 位于標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表上方 , E (O/R)值較小，還原態(tài) (R)的還原能力較強(qiáng)； 位于標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表下方 , E (O/R)值較大，氧化態(tài) (O)的氧化能力較強(qiáng) 。 第七章 氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)基礎(chǔ) 無(wú)機(jī)化學(xué) (Inanic Chemistry) 西南科技大學(xué) 熱力學(xué)中 ?rGm 代表化學(xué)反應(yīng)的總驅(qū)動(dòng)力； 電化學(xué)中原電池的 EMF代表電池反應(yīng)的總驅(qū)動(dòng)力； Nernst方程式 ——影響電極電勢(shì) E(O/R)的因素 1. ?rGm與 EMF的關(guān)系 第七章 氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)基礎(chǔ) 能斯特 對(duì)于化學(xué)反應(yīng)驅(qū)動(dòng)力： 無(wú)機(jī)化學(xué) (Inanic Chemistry) 西南科技大學(xué) z： 電池反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移數(shù) F： 法拉第常數(shù)， 96485CV1mol1 (Gibbs Function Change) 任意態(tài) ?rGm(T) = zFEMF(T) 標(biāo)準(zhǔn)態(tài) ?rGm(T) = zFEMF(T) 二者的關(guān)系： 第七章 氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)基礎(chǔ) 無(wú)機(jī)化學(xué) (Inanic Chemistry) 西南科技大學(xué) 解： ΔrGm = zFEMF 0 . 4 6 Vm o lV9 6 4 8 5 J2m o lJ108 8 . 7 3Δ1113mrMF=?????=?=???zFGE 例：已知 Cu(s)+2Ag+ Cu2+(aq)+2Ag(s) 計(jì)算 EMF (ΔrGm= V1mol1=20kJV1 第七章 氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)基礎(chǔ) 無(wú)機(jī)化學(xué) (Inanic Chemistry) 西南科技大學(xué) badccccccccczEE]/)B([]/)A([]/)D([]/)C([MFMF ?=JzEE lgV0 5 9 )K2 9 8()K2 9