第十章电化学基础和氧化还原平衡修改

(2) 根据氧化剂所获得的电子总数和还原剂失去的电子总 数必须相等的原则，配平离子反应方程式。
MnO−4 + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O ×2 +） SO32− + H2O = SO24− + 2H+ + 2e ×5
2MnO
− 4
+ 5SO32−
+ 6H+
=
2Mn 2+
+
5SO
2− 4
10.1.2 氧化还原反应方程式的配平 离子电子法
配平原则：电子得失总数必须相等
KMnO4+ Na2CM2On4O+4-H+2SOC42O42-
MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + CO2
Mn2++ CO2
半反应：
M
n
O
4
C 2O 42-
+5e
M n2+
-2e
2CO2
得电子 失电子
配平半反应： MnO4-+ 8H+ + 5e
作业:P223：习题 4，5，6，7， 8 ，9,
10，12，14，16, 17，19，20
预习内容：P 211-216
第十章 电化学基础和氧化还原平衡
10.1 氧化还原反应与方程式的配平 10.2 电解质溶液的导电机理 10.3 原电池和电极反应的标准电势 10.4 能斯特方程和电极反应的电势 10.5 电极反应的电势的应用
饱和甘汞电极（SCE） 饱和溶液 0.2412
3. 电极反应的标准电势
将指定标准电极与标准氢电极组成如下原电池：
-）标准氢电极 待测电极（+
人为指定：标准氢电极的电势为0.000V。则此时电 池的电动势就等于该待测电极的电极反应的标准电势。
电极和电对的书写规定：
桥， “|”表示两相界面，c表示溶液浓度，若是气体用分 压（p)表示。 例如 对电池反应：
a Sn2+ + 2Fe3+ = 2Fe2+ + Sn4+ 电池符号:(-)Pt |Sn2+(c1) ,Sn4+(c2) ⎪⎪ Fe3+(c3) ,Fe2+(c4) | Pt(+)
b Zn+2H+=H2+Zn2+ 电池符号: (-) Zn | Zn2+ (c1) ⎪⎪ H+ (c2) | H2 (p) | Pt (+)
nB = Q (zBF )
第十章 电化学基础和氧化还原平衡
10.1 氧化还原反应与方程式的配平
10.3 原电池和电极反应的标准电势 10.4 能斯特方程和电极反应的电势 10.5 电极反应的电势的应用
10.6 电动势与 ∆rGm及 K o的关系
10.7 元素电势图及其应用
电化学研究内容：
1）利用能进行的氧化还原反应，产生电流
10.6 电动势与 ∆rGm及 K o的关系
10.7 元素电势图及其应用
10.1 氧化还原反应与方程式的配平
10.1.1 氧化还原反应 10.1.2 氧化还原反应方程式的配平(氧化值法不要求)
10.1.1 氧化还原反应
1.氧化数： 提出目的：
2Mg＋O2＝2MgO Mg＋Cl2＝MgCl2 2P＋3Cl2＝2PCl3
化学能
电能
原电池
2）利用电能促使氧化还原反应的进行
电能
化学能
电解池
10.3 原电池和电极反应的标准电势
10.3.1 原电池 10.3.2 电极反应的标准电势
10.3.1 原电池
正极
铜半电池
负极
锌半电池
Cu2+ ⎜Cu
Zn2+ ⎜Zn
Cu2++2e →Cu Zn → Zn2+ + 2e
原电池反应：
标准Fe3+/Fe2+电极示意图
甘汞电极
表示方法:
Pt| Hg (1) Hg2Cl2 (s) Cl- (2.8 mol L-1) 电极反应:
Hg2Cl2 (s) + 2e标准甘汞电极:
2Hg (l) + 2 Cl- (aq)
oθ
c (Cl- ) = 1.0 mol L-1 EӨ(Hg2Cl2 / Hg) = 0.2681 V 饱和甘汞电极:
M
标准氢电极 是最重要的标准 电极，其结构如右图所示：将铂 片先镀上一层蓬松的铂(称为铂 黑)，再把它放入H+ 离子浓度为 1.0 mol·L－1的稀硫酸中。然后通 入压力为100 kPa的纯净氢气，并 使它不断地冲打铂片。
H+(1mol·L－1) ⎜H2 (100kPa) ⎜ Pt
标准氯电极示意图
c (Cl- ) = 2.8 mol L-1(KCl饱和溶液)
E(Hg2Cl2 / Hg) = 0.2412 V
甘汞电极（参见左图）和氯化银电极都 是微溶盐电极，它们制备简单、使用方便、 性能稳定，是最常用的参比电极。
表2 298K时甘汞电极的电极电势
名称
KCl的浓度 E/V
0.1 mol·L-1甘汞电极 0.1 mol·L-1 0.3365 标准甘汞电极（NCE） 1.0 mol·L-1 0.2681
为了统一表示氧化还原反应中各元素在化合物中所 处的化合状态
定义：（ “国际理论和应用化学联合会”（IUPAC）） 化合物中各原子的形式电荷数或表观电荷数
2. 氧化、还原 (Oxidation, Reduction)
特征：
OR
(1) 由两个半反应组成
例：Zn + Cu2+
Zn2+ + Cu
Zn - 2 e Zn2+ 分子(或离子)失电子 Zn 的氧化值 ，氧化反应，还原剂
Cu2+ + 2e
Cu
C u2+/C u
Zn2+ + Cu
电池符号：
(- ) Z n Z n 2+(c) C u 2+(c) C u (+ )
负极
盐桥 正极
基本概念
（1）氧化态：同一元素氧化数高的物质叫氧化态物
质，简称氧化态，可作为氧化剂。
（2）还原态：同一元素氧化数低的物质叫还原态物质， 简称还原态，可作为还原剂。
Zn
电极符号
Zn2+ (aq，c )∣ Zn (s)
● 气体-离子电极 电极反应
2H+ (aq)+ 2e- H2(g) 电极符号 H+ (aq，c) ∣ H2(g，p) ∣Pt
● 金属-金属难溶盐电极
电极反应 AgCl(s)+ e- AgCl- (aq) ∣ AgCl (s) ∣ Ag
Cu2+ + 2 e Cu 分子(或离子)得电子，
Cu2+的氧化值 ，还原反应，氧化剂
(2) 氧化反应和还原反应同时发生，相互依存
氧化剂(1) + 电子
还原产物 (1)
+ 还原剂(2) – 电子
氧化产物 (2)
总反应：
氧化剂(1) + 还原剂(2)
还原产物(1) + 氧化产物(2)
(3) 氧化剂，还原剂的强弱是相对而言的 ( 本性、分子结构、反应条件 ) 以得失电子能力强弱衡量
10.2.2 法拉第定律 大科学家 法拉第
法拉第出身在英国的一个铁 匠家庭，从小生活就很贫困，12 岁时开始当报童。
富有上进心和热爱科学的法 拉第在友人的帮助下从1810年开 始常去英国皇家学院听取科学家 的演讲，后来成了大科学家戴维 的助手，并最终成为一名伟大的 科学家。1834年发表了著名的以 他名字命名的电解定律：
Cu2+ + Zn → Zn2+ + Cu
原电池符号：
-) Zn ⎜Zn2+(c1) ⎜⎜Cu2+ (c2) ⎜Cu (+
盐桥
铜锌原电池的结构示意图
盐桥的作用：
1.使溶液保持电中性 2.消除液体的接界电势
原则上，对于任何 一个氧化还原反应，都 可设计成一个原电池。 但并非所有的原电池反 应都是氧化还原反应！
10.3.2 电极反应的标准电势
2. 标准电极的概念 什么是标准还原电势？
标 离子浓度（活度）为1.0 mol⋅L-1
准 状
所有气体分压为 100 kPa
态 固体和液体都是100 kPa下纯净物质
电极的电极电势称为标准电极电势。现以还原电势 形式表示，则为标准还原电势。( 一般T=298K)
Mn+＋ne－
M活泼: 溶解 > 沉积
+-- -+ +-- -+ +-- -+ +-- -+
M不活泼: 沉积 > 溶解
- + +- + +- + +- + +-
( ) 电极电势：E Mn+/M 电池电动势：EMF = E(+) − E(−)
影响电极电位差的因素有电极的本性、温度、介 质、离子浓度等。 当外界条件一定时，电极电位的高低就取决于电 极的本性。对于金属电极，则取决于金属离子化倾向 的大小。 金属越活泼，溶解成离子的倾向越大，离子沉积 的倾向越小。达成平衡时，电极的电位越低；反之， 电极的电位越高。
10.3 原电池和电极反应的标准电势
10.3.1 原电池 10.3.2 电极反应的标准电势
10.3.2 电极反应的标准电势 1. 电极反应的电势的产生 — 双电层理论