工程化学第4章7 氧化还原反应和电极电势.ppt

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1、教学内容课后作业教学目的第四章氧化还原反应与电极电势1.原电池和原电池的表示方法2.电极电势和标准电极电势3.电池电动势与吉布斯自由能的关系4.原电池的热力学平衡常数5.影响电池电动势的因素6.电极电势的应用作业：P1181.使学生掌握标准电极电势的概念及应用;2.使学生掌握Nerst方程；3.使学生掌握由电极电势计算平衡常数的方法。本次课教学安排氧化还原反应1.原电池和原电池的表示方法2.电极电势和标准电极电势3.电池电动势与吉布斯自由能的关系4.原电池的热力学平衡常数5.影响电池电动势的因素6.电极电势的应

2、用1.原电池和原电池的表示方法正极负极通过氧化还原反应产生电流，使化学能转变为电能的装置叫做原电池。e－1.原电池和原电池的表示方法1.原电池和原电池的表示方法原电池的表示方法1.原电池和原电池的表示方法原电池的表示方法2.电极电势和标准电极电势（1）标准氢电极和标准电极电势（2）电极的类型（1）标准氢电极和标准电极电势由电极电势的大小可以比较出离子氧化还原能力的大小（2）标准氢电极和标准电极电势◆标准氢电极气体－离子电极（2）标准氢电极和标准电极电势标准状态：●指定温度(一般298K)，●离子浓度1mol·L

3、1(严格应为活度)，●气压100kPa◆标准电极电势，标准电池电动势（2）标准氢电极和标准电极电势◆标准电极电势表（2）标准氢电极和标准电极电势◆标准电极电势表EӨ（2）标准氢电极和标准电极电势◆标准电极电势表（3）电极的类型◆金属－金属离子电极（3）电极的类型◆气体-离子电极（3）电极的类型◆金属-金属难溶盐或氧化物-阴离子电极甘汞电极被称为二级标准电极比标准氢电极制备简单，使用方便，性能稳定，可代替标准氢电极做参比电极，它的EӨ=0.2412V。Ag-AgCl(s)│Cl-氯化银电极（3）电极的类型◆氧化

4、还原电极3.电池电动势与吉布斯自由能的关系电池反应中，原电池做的最大功等于化学反应自由能降低：−rG=WmaxWmax=E池·Q1mol电子的电量=96485C(库仑)=1F(法拉第)，如果反应中有nmol电子转移，则电量Q为：Q=n·F而电池的功等于电池的电动势E池与电量Q的乘积：则有下式：rGm=−nF·E池E池=E正极−E负极3.电池电动势与吉布斯自由能的关系如果电池反应中所有物质都处于标准状态，则有下式：rGm=−nF·E池ӨӨE池为电池的标准电动势V(伏特)；Ө这个式子把热力学和电化学的关系联系

5、起来了，式中：ӨrGm为电池反应的标准自由能变化；n为电池氧化还原反应方程式中得失的电子数；F为法拉第常数=96485C·mol1；ӨӨE池=E正极−E负极Ө库仑C与伏特V的乘积=焦耳J,3.电池电动势与吉布斯自由能的关系例题1ӨE池查表：ӨE(Cu2+/Cu)=0.34VӨE(Zn2+/Zn)=–0.763VӨӨE池=E正极−E负极=0.34−(−0.763)=1.10VӨ将值代入（10−2）公式中：ӨE池rGm=−nF·E池=−2×96485×1.10=−212(kJ·mol–1)ӨӨ3.电池电动势与

6、吉布斯自由能的关系例题2E池值。Ө将值代入（10−2）公式中：Ө△rGm−229.7kJ·mol–1=−2×96485C·mol–1×E池ӨrGm=−nF·E池ӨӨE池=1.35VӨ4.原电池的热力学平衡常数rGm=–RT·lnKӨӨ在化学平衡一章中有公式：rGm=–2.303RT·lgKӨӨrGm=−nF·E池ӨӨ两式合并为：–2.303RT·lgKӨ=−nF·E池ӨlgKӨ=2.303·RTnF·E池ӨlgKӨ=0.059Vn·E池Ө4.原电池的热力学平衡常数例题3查表：Ө正极E(H+/H2)=0.

7、00VӨ负极E(AgI/Ag)=–0.15VlgKӨ===5.080.059Vn·E池Ө0.059V2[0–(–0.15)]KӨ=1.2×1054.原电池的热力学平衡常数例题45.影响电池电动势的因素电极电势的大小，不但取决于电极的本性，还与电解质溶液中离子的浓度、温度和气体的压力有关。着重讨论将温度固定为室温298K、在电极固定的情况下，浓度对电极电势的影响。（1）能斯特方程（2）浓度对电极电势值的影响（3）酸度对电极电势值的影响（4）沉淀对电极电势值的影响（5）配合物的生成对电极电势值的影响*（1）能斯特方

8、程能斯特W.H.NernstE池=E池−·lnӨ这个方程叫做能斯特方程，表示了电池电动势E池与电解质浓度和温度之间的定量关系式。式中R、F为常数，当指定温度为298K时，将自然对数变为以10为底的对数，则：ӨE池=E池−·lgaA(aq)+bB(aq)dD(aq)+eE(aq)（1）能斯特方程当式中各种离子浓度均为1mol·L1时，lg1=0，此时E池=E池。如果电池中有的离子浓度不