大连理工大学无机化学课件第07章.ppt

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1、第七章氧化还原反应§7.1氧化还原反应的基本概念§7.2原电池及其电动势§7.3电极电势§7.4电极电势的应用§7.1氧化还原反应的基本概念7.1.1氧化值7.1.2氧化还原反应方程式的配平7.1.1氧化值氧化值：是指某元素的一个原子的荷电数，该荷电数是假定把每一化学键中的电子指定给电负性更大的原子而求得的。有电子得失或电子偏移的反应，被称为氧化还原反应。)s(Cu)aq(Zn)s(Zn)aq(Cu22得失电子++++）g（2HCl）g（Cl）g(H22电子偏移+确定氧化值的规则：①单质中，元素的氧化值为零。②在单原子离子中，元素的氧化值等于该离子所带的电荷数。③在大多数化合

2、物中，氢的氧化值为+1；只有在金属氢化物中氢的氧化值为-1。④通常，氧在化合物中的氧化值为-2；但是在过氧化物中，氧的氧化值为-1，在氟的氧化物中，如OF2和O2F2中，氧的氧化值分别为+2和+1。例：⑤中性分子中，各元素原子的氧化值的代数和为零，复杂离子的电荷等于各元素氧化值的代数和。配平原则：①电荷守恒：氧化剂得电子数等于还原剂失电子数。②质量守恒：反应前后各元素原子总数相等。7.1.2氧化还原反应方程式的配平配平步骤：①用离子式写出主要反应物和产物(气体、纯液体、固体和弱电解质则写分子式)。②分别写出氧化剂被还原和还原剂被氧化的半反应。③分别配平两个半反应方程式，等号两

3、边的各种元素的原子总数各自相等且电荷数相等。例7-1：配平反应方程式④确定两半反应方程式得、失电子数目的最小公倍数。将两个半反应方程式中各项分别乘以相应的系数，使得、失电子数目相同。然后，将两者合并，就得到了配平的氧化还原反应的离子方程式。有时根据需要可将其改为分子方程式。+)42-+--++=+10e10H5SOO5H5SO223+-+-+=++O8H2Mn10e16H2MnO224+-+-+=++O4HMn5e8HMnO②224①-+--++=+2e2HSOOHSO24223②③①×2+②×5得O3HSOK6MnSO22424++=O3H5SO2Mn6H5SO2MnO22

4、42234++=++-++--+---++MnSOSOMnO①2242343HSOSO5K2KMnO4324++2例7-2：氯气在热的氢氧化钠溶液中反应生成氯化钠和氯酸钠，试配平该反应方程式。①×5+②得：①②化简得：酸性介质：多n个O+2n个H+，另一边+n个H2O碱性介质：多n个O+n个H2O，另一边+2n个OH-小结：7.2.1原电池7.2.2原电池的电动势7.2.3原电池电动势与反应的Gibbs函数变§7.2原电池及其电动势7.2.1原电池1.Cu-Zn原电池/CuCu，/ZnZn电对：22++金属导体如Cu、Zn惰性导体如Pt、石墨棒电极(aq)Zn2eZn(s)：

5、)(极2-+-氧化反应电子流出负Cu(s)2e(aq)Cu：)(极2+-+还原反应电子流入正Cu(s)(aq)Zn(aq)CuZn(s)电池反应：22++++2.原电池符号：②半电池中两相界面用“”分开，同相不同物种用“,”分开，溶液、气体要注明cB，pB。书写原电池符号的规则：①负极“-”在左边，正极“+”在右边，盐桥用“”表示。③纯液体、固体和气体写在惰性电极一边用“,”或“”分开。例：将下列反应设计成原电池并以原电池符号表示。解：)(aq2Cl2e)g(Cl极正2--+)(aqFee)(aqFe极负32+-+-7.2.2原电池的电动势EMF—电动势，EMF=E(+)-E

6、(-)可以由数字电压表或电位差计来测定。锌原电池标准电动势，例如，铜—-。V10.1=7.2.3原电池的电动势与反应的Gibbs函数变EMF—电动势（V）F—法拉第常数96485（C·mol-1）z—电池反应中转移的电子的物质的量电功(J)=电量(C)×电势差(V)电池反应：标准状态：MFmrzFEG-=D(1)计算电池反应：的；Cu(s)(aq)Zn(aq)CuZn(s)22++++mrDG(2)若已知，计算2mfaq)，(Zn+DG1mol147.06kJ--=2mfaq)。，(Cu+DG例7-3：在298K下，实验测得铜-锌原电池的标准电动势。V100.1==(-1

7、47.06+212.27)kJmol-1=65.21kJmol-1解：(1)Cu(s)(aq)Zn(aq)CuZn(s)22++++MFmrzFEG-=D=-2×96485Cmol-1×1.100V1mol212.27kJ--=2mfmraq)，(Zn+D[=DGGmf(Cu，s)]+DG2mfaq)+，(Cu-[+DGmf(Zn，s)]DG2mfaq)-，(Zn+DG2mfaq)=，(Cu+DGmrDG§7.3电极电势7.3.1电极电势的基本概念7.3.2标准电极电势7.3.3Nernst方程