现代化学基础13氧化还原反应和电化学课件.ppt

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1、第十三章Redox-reactionandEelectrochemistry氧化还原反应和电化学2009年11月10日2021/8/171、氧化还原反应主要内容2、原电池和电动势5、电解3、可逆电池热力学4、电极电势E和标准电极电势E2021/8/17学习要求1.理解氧化还原反应的基本概念，能配平氧化还原反应方程。2.掌握电池图式原电池反应式的互译。3.掌握Nernst公式的有关计算、电动势E与ΔrSm、ΔrHm、ΔrGm及可逆热效应Qr的关系。4.理解电极电势的概念，会判断氧化还原反应的方向、限度。5.

2、掌握元素电势图及其应用。2021/8/17一、氧化还原反应(RedoxReaction)氧化还原反应—是指反应过程中元素的氧化数发生了变化。反应中发生了电子转移。Note：若参加氧化还原反应的物质间不直接接触，而是通过导体实现电子的转移,这类Redox反应称为电化学反应。B.氧化数—即化合价。2021/8/17年代氧化反应还原反应18世纪末与氧化合从氧化物夺取氧19世纪中化合价升高化合价降低20世纪初失去电子得到电子目前氧化数升高氧化数降低认识不断深化历史发展氧化数升高的过程称为氧化，氧化数升高的物质是还原

3、剂。氧化数降低的过程称为还原，氧化数降低的物质是氧化剂。2021/8/17如：2021/8/17氧化还原电对：氧化态/还原态氧化态+ne=还原态氧化态、还原态的共轭关系:2021/8/17氧化还原反应方程式的配平方法有氧化数法和离子-电子法(仅适于水溶液)。离子-电子法配平原则：a.反应过程中氧化剂所夺得的电子数必须等于还原剂失去的电子数。b.反应前后各元素的原子总数相等(质量守恒)。C.Redox反应方程式的配平2021/8/17表1配平氧原子的经验规则介质条件方程式两边氧原子数目配平时左边应加入的物质生

4、成物酸性左边O多左边O少H+H2OH2OH+碱性左边O多左边O少H2OOH-OH-H2O中性(或弱碱性)左边O多左边O少H2OH2O(中性)OH-(弱碱性)OH-H+H2O2021/8/17解：1)写出主要反应物和产物的离子形式:H2O2+I-H2O+I2例题：列出H2O2在酸性介质中氧化I-的离子方程式配平步骤。3)根据氧化剂得到的电子数和还原剂失去的电子数必须相等的原则，得离子方程式:H2O2+2H++2I-=2H2O+I22)写出两个半反应并配平:氧化半反应：2I--2e−I2还原半反应：H2O2+H

5、++2e−2H2O配平注意事项：写出的方程式必须与实验事实相符合•反应介质：酸性介质中，不能出现OH-碱性介质中，不能出现H+•难溶或弱电解质应写成分子形式，非离子形式。•注明沉淀的生成，气体的产生等。参看例题13.1和13.2。二、原电池和电动势1、原电池与电池符号Daniel电池电池反应：阳极反应：Zn–2e−→Zn2+(a1)阴极反应：Cu2+(a2)+2e−→Cu电池反应：Zn+Cu2+(a2)→Zn2+(a1)+Cu2021/8/17电池图式：IUPAC规定：阳极写在左边，阴极写在右边；按顺序从左

6、到右依次排列各个相物质的化学式、组成(a或p)、相态(g、l、s)；“｜”—相界面;“┊”—有液接电势；“┊┊”—盐桥；Zn(s)｜ZnSO4(1mol·kg-1)｜CuSO4(1mol·kg-1)｜Cu(s)2021/8/17氢电极A.第一类电极金属电极：Mz+(a)｜M(s）气体电极：氢电极、氧电极、卤素电极。(1)金属电极和卤素电极：Mz+

7、M:Mz+(a)+ze−M(s)X-

8、X2

9、Pt:X2+2e−2X-(a)(2)氢电极H+(a)

10、H2(p)

11、Pt结构：将镀有铂黑的铂片浸入含有H+或OH-的

12、溶液中，并不断通H2(g)冲打在铂片上就构成了酸性或碱性氢电极。2、电极的种类氢电极:H+(a)

13、H2(g)

14、Pt；OH–,H2O

15、H2(g)

16、Pt电极反应:2H++2e−→H2(g)（酸性溶液）2H2O+2e−→2OH-+H2(g)(碱性溶液)(3)氧电极:H+,H2O

17、O2(p)

18、Pt；OH–,H2O

19、O2(g)

20、Pt电极反应:O2(g)+4H++4e−2H2O(酸性溶液）O2(g)+2H2O+4e–4OH-(碱性溶液)2021/8/17B.第二类电极①金属--金属难溶氧化物电极：H+,H2O(l)

21、

22、MxOY(S)

23、Pt②金属--金属难溶盐电极：Az-

24、MA(s)

25、M(s）图为甘汞电极Cl−

26、Hg2Cl2(s)

27、Hg(l)，是一种常用的参比电极：Hg2Cl2(s)+2e–2Hg+2Cl橡皮塞饱和KClKCl晶体素瓷素瓷Hg2Cl2HgPt2021/8/17M1z+(a1),M2z+(a2)

28、Pt(惰性金属插入两种不同氧化态的同种离子溶液中构成)如：Fe3+,Fe2+｜Pt；Cu2+,Cu+｜PtFe3+