第八章氧化还原与电极电势ppt课件.ppt

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1、第八章　氧化还原与电极电势第一节　氧化还原反应第二节　电极电势第三节　电极电势的应用第四节　电位法测定溶液的pH值第五节　生物电化学简介第一节　氧化还原反应定义(氧化值)：元素的氧化数是该元素一个原子的荷电数，这种荷电数是将成键电子指定给电负性较大的原子而求得的。一、氧化值(oxidationnumber)元素的原子在分子中吸引电子的能力的相对大小。根据定义，可得计算元素氧化数的几条规则1.在单质分子中，元素的氧化数为零2.在电中性化合物中，所有元素的氧化数之和为零3.对于单原子离子，元素的氧化数等于离子的电荷数F2、O2、C12NaCl、KMnO4Br

2、-、Co3+OH-、MnO4-4.对于多原子离子，所有元素的氧化数之和等于离子的电荷数5.氧在化合物中氧化数一般为-2，但在过氧化物(如H2O2)中为-1，在超氧化物(如KO2)中为-1/2。在OF2中为+2（F的电负性比O大）。氢在化合物中的氧化数一般为+l，但在金属氢化物中(如NaH、CaH2)为-1（H的电负性比金属大）。K2Cr2O7中Cr元素的氧化数Na2S4O6(连四硫酸钠)中S元素的氧化数二、氧化还原反应定义定义：元素氧化值发生了改变的反应本质：电子的得失或转移三、氧化剂和还原剂氧化还原反应都可拆成两个半反应(half-reaction)如

3、：2Fe3++Sn2+＝2Fe2++Sn4+Fe3++e-─→Fe2+氧化剂发生还原反应得电子Sn2+－2e-─→Sn4+还原剂发生氧化反应失电子Fe3+和Fe2+、Sn2+和Sn4+组成氧化还原电对一种物质的氧化型的氧化性越强，越易得电子，与它共轭的还原型的还原性就越弱，越不易失去电子；反之亦然。返回氧化还原半反应不能单独进行第二节　电极电势一、原电池二、电极电势back三、影响电极电势的因素一、原电池从外电路伏特计指针偏转的方向可以知道有电子从锌极流向铜极(相当于电流由铜极流向锌极)，说明锌极的电势比铜极低，因此铜极为正极，锌极为负极负极反应：Zn－

4、2e-=Zn2+（电池半反应）氧化正极反应：Cu2++2e-=Cu　　　　　还原这就组成了一个由锌电极(Zn-Zn2+)和铜电极(Cu-Cu2+)组成的原电池，简称铜-锌电池，也叫Daniell电池。电池反应：Zn+Cu2+=Cu+Zn2+原电池是利用氧化还原反应产生电流的装置。原电池是将化学能转化为电能的装置。或者：定义：back两个电极组合起来可以构成一个原电池，电池的组成式规定为：负极在左，正极在右，连接两电极的盐桥用“

5、

6、”表示如铜-锌原电池可表示为：(-)Zn

7、Zn2+(1mol.L-1)

8、

9、Cu2+(1mol.L-1)

10、Cu(+)原电池的组成

11、表示式：back(-)Ag，AgCl(s)

12、Cl-(c1)

13、

14、Ag+(c2)

15、Ag(+)二、电极电势从Cu-Zn原电池中电流的方向，可以证明Cu2+/Cu电极的电势比Zn2+/Zn电极电势高。电极电势是如何产生的？又为什么有高低之分呢？1889年能斯特(W.Nernst)提出了双电层理论来解释电极电势的产生：示意图金属越活泼、金属离子浓度越小、温度越高，电极电势越低。反之亦然。解释：Daniell电池中电子流向(一)电极电势的产生电极电势符号：φ单位V(伏特)(二)电池电动势定义：电池正负极之间的平衡电势差。电流为零时E=φ+-φ-测量方法：对消法bac

16、k（三）、标准电极电势电极电势的绝对值无法测定电极电势的高低与金属的活泼性、离子浓度、温度有关。当外在条件一致时，金属越活泼，电极电势越低。测出电极电势的大小，就可知道金属活泼性、金属离子的得电子能力的强弱。只要能测出电极电势的相对数值，也可以比较出得失电子能力的强弱。——需要一个参照标准。IUPAC规定：标准氢电极(StandardHydrogenElectrode,SHE)电极电势为零。标准氢电极的构造对于溶液，各电极反应物、生成物的浓度为1mol·L-1（严格地是活度为1）对于气体，气体分压为100kPa反应温度为指定温度（通常为298.15K）凡

17、满足上述条件的电极其电极电势称为标准电极电势。标准电极电势的测定：设计电池:(-)SHE

18、

19、待测电极(+)，然后测定其电池的电动势。标准电极电势测量装置示意图电极的标准态规定如下：back（四）、标准电极电势表1.表中数据是以标准氢电极φ=0V为标准测出的相对数值。2.表中各物质均处于热力学标准状态3.电极反应用Ox+ne-=Red表示，所以表中电极电势又称为还原电势。但是，这并不表示该电极一定作正极4.标准电极电势φ是强度性质，它反映了氧化还原电对得失电子的倾向，这种性质与物质的量无关，也与反应方程式的书写方向无关Fe3++e-＝Fe2+φ=0.

20、771V2Fe3++2e-＝2Fe2+φ=0.771V，而非0.771×2。F