工科化学问题详解第五章氧化还原反应与电化学
氧化还原反应和电化学

氧化还原反应和电化学氧化还原反应和电化学是化学领域中重要的研究方向,它们在生产、能源、环境保护等各个领域都具有重要的应用价值。
本文将从氧化还原反应的基础知识入手,介绍氧化还原反应的定义、特征以及电化学的相关概念和应用。
一、氧化还原反应的基本概念和特征1.1 氧化还原反应的定义氧化还原反应是指化学反应中,电子从一种物质转移到另一种物质的过程。
在氧化还原反应中,发生氧化的物质失去电子,而发生还原的物质则获得电子。
整个过程涉及到电子的转移和能量的释放。
1.2 氧化还原反应的特征氧化还原反应的特征可以总结为以下几个方面:1)电子的转移:氧化还原反应中,电子从一个物质转移到另一个物质,导致物质的氧化或还原。
2)氧化和还原:氧化是指物质失去电子,还原是指物质获得电子。
3)氧化剂和还原剂:氧化剂是指能接受电子的物质,还原剂是指能提供电子的物质。
4)氧化态和还原态:在氧化还原反应中,物质的氧化态和还原态发生变化。
二、电化学的基本概念和应用2.1 电化学的基本概念电化学是研究电能与化学能之间相互转化的学科。
它涉及到电解、电池等重要概念。
2.2 电化学的应用电化学在许多领域都有广泛的应用。
以下是电化学的几个应用方面:1)电解:通过电解,可以将化合物分解为原子或离子,使得某些实验或工业过程得以实现。
2)电池:电化学电池是将化学能转化为电能的装置,广泛应用于电子产品、交通工具等领域。
3)腐蚀和防腐:电化学腐蚀是指金属在电解质中发生的一种化学腐蚀过程,而电化学防腐则是通过电化学方法来保护金属材料。
4)电解池:电解池是用于电解过程的装置,广泛应用于化学实验、电镀、电解精炼等领域。
三、氧化还原反应与电化学的关系氧化还原反应和电化学有着密切的关系。
氧化还原反应中的电子转移过程是电化学研究的基础。
通过电化学的方法,我们可以控制和利用氧化还原反应,实现能量的转化和化学反应的控制。
例如,电化学电池就是通过氧化还原反应来产生电能的装置。
工科化学与实验(金继红)第5章-习题及思考题答案

思考题1.氧化还原反应的特征是什么?什么是氧化剂和还原剂?什么是氧化反应和还原反应?氧化还原反应的特征是有电子的转移或偏移。
在氧化还原的过程中,得电子的物质为氧化剂,失电子的物质为还原剂。
氧化数升高的过程称为氧化,氧化数降低的过程称为还原。
2.如何用离子-电子法配平氧化还原方程式?配平原则:(1)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。
(2)反应前后各元素的原子总数相等。
配平步骤:将反应式改写成两个半反应式,先将两个半反应式配平,然后将这些反应加合起来,消去电子而完成。
3.什么是氧化还原电对?同一元素原子的氧化型物质及对应的还原型物质称为氧化还原电对。
氧化还原电对通常写成: 氧化型/还原型(Ox/Red),如: Cu2+/Cu;Zn2+/Zn4.如何用图式表示原电池?为简单起见,通常用符号表示原电池。
图式中“∣”表示相界面;“‖”表示盐桥;(—)和(+)分别表示原电池的负极和正极。
一般进行氧化反应的负极写在左边,进行还原反应的正极写在右边。
要注明电池反应的温度和压力,如不写明,一般是指在298.15K和标准压力下。
对气体要注明压力,对溶液要注明浓度,当溶液浓度为1mol/L时可以不写。
当电极无金属导体时,需要增加只起导电作用而不参加反应的惰性电极Pt 或C;若参加电极反应的物质中有纯气体,液体或固体时,则应写在惰性导体的一边。
5. 原电池的两个电极符号是如何规定的?如何计算电池的电动势?(—)和(+)分别表示原电池的负极和正极。
电池电动势 E = E + - E -E +和 E - 分别代表正,负极的电极电势。
6. 电对的电极电势值是否与电极反应式的写法有关?电对的电极电势值是强度性质,与电极反应式的写法无关。
7. 原电池的电动势与离子浓度的关系是什么?从能斯特方程中可反映出影响电极电势的因素有哪些?原电池的电动势与正极和负极的电极电势有关,等于两者之差。
而电极电势与离子浓度之间的关系,可由能斯特方程表达。
第五章 氧化还原与电化学

电子做有规则的定向流动
2. 原电池的组成:
(1)半电池和电极
锌半电池:锌片,锌盐-负极
铜半电池:铜片,铜盐-正极
正、负极也可以是惰性电极, 如:Pt、石墨等,只起导电作用。
(2)外电路 用金属导线把一个灵敏电流计 与两个半电池中的电极串连起来。 电子由锌 → 铜,电流由铜 → 锌。 (3)盐桥(是一种电解质溶液: 饱和KCl和琼胶) 加入盐桥,才能使电流完整,产生电流。 作用:沟通电路,使溶液中体系保持中性,使电极反 应得以继续进行。
液写离子; 4) 不同相用竖线“∣”隔开,同相用“,”
隔开,两个半电池用双竖线“‖”隔开 .
写出下列电池反应所对应的电池符号: Cu2+ + Zn ←→ Cu + Zn2+
( - ) Zn | Zn2+ (c1) || Cu2+(c2) | Cu ( + )
Cl2+2Fe2+ ←→ 2Fe3+ +2Cl( - )C | Fe2+(c1),Fe3+ (c2)||Cl-(c3)|Cl2(p)|C ( + )
2MnO4- +16H++ 10e 5SO32- + 5H2O
2MnO4- + 5SO32- + 6H+
2Mn2++8H2O 5SO42- +10H++10e +)
2Mn2+ + 5SO42- +3H2O
5)检查原子个数、电荷数,使之相等并还原 为分子反应式 。
2KMnO4 + 5K2SO3+ 3H2SO4 2MnSO4+ 6K2SO4 +3H2O
氧化还原反应、电化学

氧化还原反应、电化学知识归纳 2015.4.8一、 氧化还原反应失————升————氧—————还——————氧(被氧化) (做还原剂) (所得产物氧化产物)(发生氧化反应)得————降————还—————氧——————还(被还原) (做氧化剂) (所得产物还原产物) (发生还原反应)氧化剂具有氧化性,还原剂具有还原性氧化剂被还原,发生还原反应; 还原剂被氧化,发生氧化反应1、 利用氧化还原反应原理书写陌生方程式熟记常见的氧化剂及对应的还原产物、还原剂及对应的氧化产物氧化剂 KMnO 4 MnO 2 硝酸、 (H +、NO 3-) 浓硫酸 H 2O 2 O 2Cl 2 Fe 3+ HClO还原产物Mn 2+ NO 2 或NO SO 2 H 2O OH - Cl - Fe 2+ Cl - 还原剂 金属S 2- SO 32- SO 2I - Fe 2+ Br - H 2 C (有机物) H 2O 2氧化产物M n+ S SO 42- I 2 Fe 3+ Br 2 H + CO 2 O 22、建立氧化还原反应方程式的书写模型二、电化学(一)原电池1、原电池正负极的判断:① 、据电极材料:较活泼的电极材料——负极;较不活泼的电极材料——正极(一般规律)②、据电极发生的反应:失电子——负极;负——失——氧(氧化反应)得电子——正极;正——得——还(还原反应)③、根据电流方向或电子流向:电流(外电路),由正极流向负极;电子则由负极经内电路流向原电池的正极。
④ 、、据内电路离子的迁移方向:阳离子流向电池正极.阴离子流向原电池负极。
2、电极反应式的书写(1)根据总反应或者题目的提示,找出氧化剂、还原剂以及对应的产物(2)正极发生还原反应,氧化剂+ n e-==还原产物负极发生氧化反应,还原剂—n e-== 氧化产物(3)利用化合价升降守恒推出正确的转移电子数(4)反应式两端添加电解质中存在的离子,使反应式电荷守恒(5)利用元素守恒写出完整的电极反应式(二)、电解池1、电解池阴阳极的判断:① 、据电源的正负极判断:阳极——与电源的正极相连;阴极——与电源的负极相连②、据电极发生的反应:失电子——阳极;阳(极)——失——氧(氧化反应)得电子——阴极;阴(极)——得——还(还原反应)③、据内电路离子的迁移方向:阳离子流向电解池阴极.阴离子流向电解池阳极。
《无机化学》第五章 氧化还原反应和电化学基础

二、氧化还原反应方程式的配平
1. 氧化值法
配平原则:氧化剂中元素氧化值降低的总数等 于还原剂中元素氧化值升高的总数。
配平步骤: (1)写出反应方程式,标出氧化值有变化 的元素,求元素氧化值的变化值。
(2)根据元素氧化值升高总数和降低总数相等 的原则,调整系数,使氧化值变化数相等。
(3)用观察法使方程式两边的各种原子总数相 等。
酸表。
(4)E是电极处于平衡状态时表现出来的特
征,与反应速率无关。
(5)E仅适用于水溶液。
5.饱和甘汞电极:
Hg | Hg2Cl2(s) |KCl (饱和)
Hg2Cl2 (s) + 2e
2Hg(l) +2Cl-
E (Hg2Cl2/Hg)=0.245V
三、 影响电极电势的因素
1.影响 因素
(1)电极的本性:即电对中氧化型或还 原型物质的本性。
还原型:在电极反应中同一元素低氧化值的物质。)
电对:氧化型/还原型
例:MnO2 +4H+ + 2e
Mn2+ +2H2O
电对:MnO2 / Mn2+
(2)E与电极反应中的化学计量系数无关。
例:Cl2 + 2e 1/2Cl2 + e
2Cl- E(Cl2/Cl-)=1.358V Cl-
(3)电极反应中有OH- 时查碱表,其余状况查
(3)分别配平两个半反应,使等号两边的原子 数和电荷数相等。
(4)根据得失电子数相等的原则,给两个半 反应乘以相应的系数,然后合并成配平的离子 方程式。
(5)将离子方程式写成分子方程式。
离子电子法配平时涉及氧原子数的增加和减 少的法则:
氧化还原反应与电化学

氧化还原反应与电化学氧化还原反应是化学中最基本的反应类型之一,其与电化学的关系密不可分。
本文将探讨氧化还原反应与电化学之间的联系,并介绍其在实际应用中的意义。
一、氧化还原反应的基本概念氧化还原反应是指物质中电子的转移过程,其中一种物质被氧化(失去电子),另一种物质被还原(获得电子)。
在氧化还原反应中,氧化剂接受电子而被还原,还原剂失去电子而被氧化。
二、氧化还原反应的判别方法为了判断一个反应是否为氧化还原反应,我们可以根据以下几点进行分析:1. 电荷变化:氧化反应中,氧化剂的电荷减少,还原剂的电荷增加。
2. 氧化态的改变:化学物质的氧化态改变可以作为氧化还原反应的标志。
三、电化学的基本概念电化学是研究电与化学反应之间相互转化的科学,主要包括电解和电池两个方面。
1. 电解:将电能转化为化学能的过程称为电解。
电解涉及到正负电极、电解质和电解液等因素。
2. 电池:将化学能转化为电能的装置称为电池。
电池由两个半电池组成,每个半电池都包含一个电解质和一个电极。
四、氧化还原反应与电化学的联系氧化还原反应与电化学密切相关,电子的转移正是氧化还原反应中的核心过程。
氧化剂与还原剂之间的电子转移导致了电流的流动。
1. 电解过程中的氧化还原反应:在电解中,当外加电压大于一定值时,电解液中的化学物质发生氧化还原反应,从而实现电流的通过。
2. 电池中的氧化还原反应:在电池中,化学反应导致了电子的转移和电势的变化。
正极发生氧化反应,负极发生还原反应,电子在电解质中流动,产生了电势差。
五、氧化还原反应与电化学的应用氧化还原反应与电化学在各个领域中都有重要的应用,下面简要介绍其中几个方面:1. 电解产生金属:通过电解可以将金属离子还原为金属,实现金属的提取和纯化。
2. 电池的应用:电池作为一种便携式的能源装置,广泛应用于生活中的电子产品、交通工具和能源储备等方面。
3. 化学分析:电化学分析技术可以用于测定物质的含量、离子浓度和pH值等参数,具有快速、准确、灵敏的特点。
化学氧化还原反应与电化学

化学氧化还原反应与电化学化学氧化还原反应与电化学是化学学科中非常重要的两个概念和分支。
氧化还原反应是指物质在化学反应中,电子的转移导致氧化态和还原态的变化,而电化学则研究了电荷在体系中的传递和转化过程。
本文将分别讨论化学氧化还原反应和电化学的基本概念、应用以及二者之间的联系。
一、化学氧化还原反应化学氧化还原反应是指在化学反应中,物质的氧化态和还原态发生变化的过程。
氧化是指物质失去电子,增加氧化态的现象,而还原则是指物质获得电子,减少氧化态的现象。
在氧化还原反应中,氧化剂接受电子而被还原,还原剂失去电子而被氧化。
氧化还原反应在生活和工业生产中具有广泛的应用。
例如,在生物体内的呼吸过程中,有机物被氧化成二氧化碳和水,同时释放能量。
这是一个复杂的氧化还原反应链,是人体获得能量的重要途径。
此外,氧化还原反应也应用于电池、电解、腐蚀等方面。
二、电化学电化学研究了电荷在体系中的传递和转化过程。
它是诸多学科交叉的产物,涉及物理学、化学以及材料科学等领域。
在电化学中,电化学反应是指通过外加电势来引发的氧化还原反应。
在电化学实验中,常用的设备是电化学池,包括阳极、阴极和电解质溶液。
阳极是指发生氧化反应的电极,而阴极是指发生还原反应的电极。
电解质溶液则提供了离子来维持电解质平衡。
通过外部电源的施加,电流流经电化学池中的电解质溶液,从而引发氧化还原反应。
电化学的应用十分广泛。
电池就是典型的电化学装置,将化学能转化为电能。
从小型的纽扣电池到大型的汽车电池,电池在我们的日常生活中无处不在。
此外,电解也是电化学的应用之一,通过电解可以实现金属的电镀、水的电解制氢等。
电化学还广泛应用于能源储存、催化剂研究等领域。
三、化学氧化还原反应与电化学的联系化学氧化还原反应与电化学是密切相关的两个概念。
事实上,电化学反应中的氧化还原反应是化学氧化还原反应的一种特殊形式。
在电化学中,通过外部电源施加电势,可以实现将氧化还原反应引发和控制。
第五章氧化还原与电化学

{c( Ag )}{ c(Cl )} = Ksp (AgCl)
若c(Cl ) = 1.0mol L 时 , c( Ag ) = Ksp (AgCl)
1
Ag (aq ) e =
=
Ag(s)
( Ag / Ag)
( Ag / Ag) 0.0592V lg {c( Ag )} ( Ag / Ag) 0.0592V lg Ksp ( AgCl)
已知 298K , A (O2 /H2O) = 1.229V, 例: 求: ⑴ 若 p(O2 ) = p ,pH = 14 时, (O2 /H2O) = ? ⑵ B (O2 /OH ) = ?
2H2O(l) 解:⑴ O2 (g) 4H (aq) 4e 14 1 pH = 14,即 c(H ) = 1.0× 10 mol L
影响电极电势的因素(外因) ① 氧化型或还原型的浓度或分压 电极反应:氧化型 n e
还原型
=
2.303RT c(氧化型) lg nF c(还原型)
c (氧化型 ) , c (还原型 ) , 或 c (氧化型) c (还原型)
,
则:
② 介质的酸碱性
例: 已知 A (ClO /Cl ) = 1.45V 求:当c(ClO ) = c(Cl ) = 1.0mol L ,
H+/H
2
2H++2e =H2
电极符号:Pt|H2(p)|H+(c )
标准电极电势值
φΘ(H+/H2 )=0.000 V
是电极电势的符号,上标“Θ”表示标准态,
下标为该电极的电对 。
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第五章氧化还原反应与电化学教学容1. 氧化数;2.原电池与原电池电动势;3. 金属的腐蚀与防护;4.电解的基本原理及应用。
教学要求了解氧化数的概念及确定方法;掌握原电池的组成、结构、符号表示、电极反应及电池反应的表示方法;了解电极电势的产生原因和测求方法;掌握浓度对电极电势的影响及Nernst方程的有关计算;了解电解池的结构特点;理解理论分解电压、实际分解电压的概念及产生原因;了解电解的应用;熟悉金属电化学腐蚀的产生原因及析氢腐蚀、吸氧腐蚀的主要特点;了解电化学腐蚀的主要防护方法。
知识点与考核点1.氧化数某元素的一个原子在化合状态时的形式电荷数.....(可以为分数)。
2.电对同一元素氧化数高的状态(氧化态)与其氧化数低的状态(还原态)构成一个电对。
通常表述为氧化态/还原态,例如,Cu2+/Cu、Zn2+/Zn、 Fe3+/Fe2+、Fe2+/Fe、O2/H2O2、H2O2/OH–等。
3.原电池借助氧化还原反应直接..产生电流的装置。
4.原电池装置的符号表示:(以铜锌原电池为例)(-)Zn | Zn2+(c1)|| Cu2+(c2)| Cu(+)负极反应:Zn(s)→Zn2+(aq)+2e–正极反应: Cu2+(aq)+2e–→Cu(s)电池总反应: Cu2+(aq)+ Zn(s)= Cu(s) + Zn2+(aq)5.原电池装置的符号表示书写规则(1)负极在左侧,正极在右侧,(2)两个半电池的中间用盐桥“||”连接,(3)盐桥两侧分别是正、负极的离子“Zn2+(c1)||Cu2+(c2)”,溶液需标出离子的浓度。
例:将下列氧化还原反应组成原电池,写出电极反应。
(1)Sn2+(aq)+2Fe3+(aq)= Sn4+(aq)+2Fe2+ (aq)解:原电池符号表示式为(-)Pt | Sn2+ (c1), Sn4+ (c2) || Fe3+ (c3), Fe2+ (c4) | Pt(+)负极反应:Sn2+(aq)→ Sn4+(aq)+2e–正极反应:2Fe3+(aq)+ 2e–→2Fe2+(aq)说明:① 反应物中氧化剂的还原反应为正极反应,还原剂的氧化反应为负极反应。
② 没有金属作为电极,故选用不参与反应、只起导电作用的Pt 或石墨等惰性电机作为辅助电极。
(2)2HCl (aq ) + Zn (s )= H 2(g )+ ZnCl 2(aq )解:原电池符号表示式为(-)Zn| Zn 2+(c 1) || H +(c 2) | H 2(p ),(Pt)(+) 正极反应:2H +(aq ) + 2e –→ H 2 g ) 负极反应:Zn (s )→ Zn 2+(aq )+ 2e –(3)2MnO –4(aq)+16H +(aq)+10Cl –(aq)+10Hg(l ) = 2Mn 2+(aq )+5Hg 2Cl 2(s) +8H 2O解:原电池符号表示式为(-)Pt ,Hg (l )| Hg 2Cl 2(s ),Cl –(c 1) || Mn 2+(c 2), H +(c 3),MnO –4(c 4)| Pt (+)正极反应:2MnO –4(aq )+ 16H +(aq )+10e–= 2Mn 2+(aq )+ 8H 2O负极反应:10Cl –(aq )+ 10Hg (l )= 5Hg 2Cl 2(s )+10e –6.电极电势(ϕ)的概念金属(或非金属)与溶液中自身离子达到平衡时双电层的电势差。
每 个电对都有电极电势,电极电势是强度性质。
因电极电势的绝对值无法测得,为比较方便,人为规定标准氢电极的电极电势V 0)/H (H 2=+Θϕ7.参比电极作为对比参考的电极,其电极电势要求相对稳定。
例如甘汞电极: (Pt )Hg(l ) | Hg 2Cl 2(s), KCl(c )电极反应式为 (g)Cl )Hg(2e 2(s)Cl Hg 222+=+-l 25℃, c (KCl)=1mol •L –1时,V 268.0/Hg)Cl (Hg 22=Θϕ25℃, c (KCl)为饱和浓度时,V 242.0/Hg)Cl (Hg 22=Θϕ8.原电池电动势-+-=ϕϕE (Θ-Θ+Θ-=ϕϕE )9.浓度(分压)对电极电势的影响(Nernst 方程) 对电极反应 a 氧化态 + ze – = b 还原态J lg 0z0.059-=ϕϕ (298.15K )J 为半反应的“浓度商”,abJ ][][氧化态还原态=z 为反应转移的电子数。
例如:--=+Cl 2e 2Cl 2 Θ-Θ-=pp c /)](Cl [lg 20.0592Cl 2ϕϕ --=+Cl e Cl 212 21Cl )/()](Cl [lg 10.0592Θ-Θ-=p p c ϕϕ可以看出:Nernst 方程表达式与化学方程书写方式有关..,但是计算结果与方程书写方式无.关.,因同一反应写法不同,z 也不同。
这也表现出ϕ之强度性质的特性。
例:写出下列电池半反应的Nernst 方程表达式 (1)Cu e 2Cu 2=+-+;答:)(Cu 1lg2+Θ-=c z0.059ϕϕ (2)MnO 2 + 4H ++ 2e – = Mn 2++ 2H 2O ;答: 42)(H )(Mn lg 2++Θ-=c c 0.059ϕϕ 利用上式可求出不同c (H +)和c (Mn 2+)时的电极电势值。
(3)参比甘汞电极--+=+Cl Hg 2e 2Cl Hg 22;答:2)(Cl lg 2059.0-Θ-=c ϕϕ; 例: 计算半反应 O 2 + 2H 2O + 4e – = 4OH –的电极电势(25℃)已知 5O 10013.12⨯=p Pa ,c (OH –) = 0.010mol ·L –1,40.0OH O2=Θ-ϕ(V )解 -OH O2ϕ = 0.40 +459.0)1.0(10013.1/10013.1lg 4059.0455=⨯⨯(V) 例: 求电对MnO -4/Mn 2+在下述条件下的电极电势(25℃), 已知:Θ+-24MnMnO ϕ=1.51V ,pH=2.0,c (Mn 2+)=c (MnO -4)=1.0 mol ·L –1解 此电极反应为MnO -4+ 8H + + 5e – = Mn 2++ 4H 2O)](Mn [)](H )][(MnO [lg 5059.0284++-Θ+=c c c ϕϕ = 1.51 + 0.1)100.1(0.1lg 5059.082-⨯⨯= 1.51 – 0.19 = 1.32(V)10.电极电势的应用(1)判断氧化剂、还原剂的相对强弱电极电势大的氧化态物质的氧化能力强; 电极电势小的还原态物质的还原能力强。
例如:CuCu 2+ϕ > ZnZn 2+ϕ 所以其氧化性Cu 2+ > Zn 2+; 还原性 Zn > Cu(2)判断氧化还原反应进行的方向判据:电极电势大的氧化态和电极电势小的还原态能自发反应∵CuCu 2+ϕ > ZnZn 2+ϕ ∴自发反应为 +2Cu +Zn → Cu ++2Zn(3)判断氧化还原反应进行的程度059.0lg ΘΘ=E Kz (z 为总.反应转移的电子数) 例:(1)判断MnO 2 + 4HCl = MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2O 在标准状态下反应自发进行的方向; (2)判断c (HCl) =10 mol •L –1,c (Mn 2+)=1.0mol •L –1,p (Cl 2)=Θp 时的反应方向;(3)写出该条件下的电池符号,并求其反应的标准平衡常数。
解:(1)查表 Θ-ClCl2ϕ= 1.36 V > Θ+22Mn MnOϕ = 1.23 V∴标准条件下反应自发向左进行(2)用浓HCl (10mol ·L –1)(其它物质的浓度或压强为标准态)+22Mn MnOϕ= Θ+22Mn MnO ϕ+)](Mn [)](H [lg2059.024++c c = 1.23 + 0.1100.1lg 2059.04⨯ = 1.34 (V) =-ClCl2ϕΘ-Cl Cl2ϕ+2Cl )])(lg 2059.02-(Cl [c Θp p = 1.36 +2100.11lg 2059.0⨯= 1.30(V) ∵+22Mn MnOϕ> -Cl Cl2ϕ,∴反应自发向右进行,实验室可以用浓盐酸与二氧化锰反应制备氯气。
(3)原电池符号表示式为(–)Pt,Cl 2(Θp )|Cl –(10 mol •L –1)||Mn 2+(1mol •L –1),H +(10mol •L –1)|MnO 2(s),Pt (+)059.0)]/Cl (Cl )/Mn (MnO [lg 222-+-=ΘΘΘϕϕz K=059.0)36.123.1(2-⨯4.4-=;=ΘK 4.410- = 3.9×10–5 (其平衡常数很小,所以不能在标准状态下制取氯气)例:反应MnO -4+ 8H + + 5Fe 2+ = Mn 2+ + 4H 2O + 5Fe 3+(1)判断标准状态时,反应进行的方向。
(2)上述反应进行的限度(或ΘK )。
(3)用符号表示相应的原电池。
解 (1)查表Θ+-24MnMnO ϕ=1.51V, Θ++23Fe Fe ϕ= 0.77V 。
ϕ大的氧化态能与ϕ小的还原态自发反应, 所以标准状态下自发向右进行。
(2)059.0lg Θ=E K z =7.62059.0)77.051.1(5=-⨯; K 值非常大,反应很完全。
(3)(–)Pt | Fe 3+(c Θ),Fe 2+(c Θ)|| H +(c Θ),Mn 2+(c Θ),MnO -4(c Θ) | Pt(+)11.原电池电动势与吉布斯函数变nFE G -=∆ (ΘΘ-=∆nFE G )F (法拉第常数)= 96485C ·mol –1,其意义是1mol 电子的电量。
例 :计算(–)Zn|Zn 2+(1mol ·L –1)||H +(1mol ·L –1)|H 2(100kPa )Pt (+)的吉布斯函数变(25℃)。
解:/Zn)(Zn )/H (H 22+Θ+ΘΘ-=ϕϕE= 0 – (– 0.7618) = 0.7618(V)ΘΔG = – ΘzFE = –2×96485 C ·mol –1 ×0.7618V –1= –147004 (J ·mol –1) 显见该反应的推动力较大。
12.化学腐蚀金属与干燥气体或非电解质直接发生反应而引起的腐蚀。
13.电化学腐蚀金属在水溶液或潮湿的空气中发生氧化还原反应引起的腐蚀。
(腐蚀电流为 短路、杂散电流,不可利用)14.析氢腐蚀在酸性介质中,由阴极以反应 2H e 2H 2=+-+ 引起的腐蚀。