大学化学---氧化还原反应与电化学基础课件.ppt

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1、第四章氧化还原反应与电化学基础2345/?kfeiluotianxing电池充电(电解池)电池放电(原电池)电化学研究的内容：化学能电能实现方式：电池中电子、离子的迁移及电极的氧化还原反应。化学电源——将化学能直接转换成电能的装置。化学电源已成为现代社会生活的必需品，而化学电源都与氧化还原反应有关。本章将着重探讨以氧化还原反应为基础的电化学问题§4-1原电池及电极电势§4-2能斯特方程§4-3电极电势的应用§4-4电化学技术要点为：掌握化学电池的电极和电池反应，了解电极电势概念；掌握能斯特方程及

2、其简单应用；初步掌握可逆电池热力学的基本规律及应用；初步了解电化学的一部分应用问题。§4-1原电池及电极电势回顾：氧化还原反应18世纪末2Zn(s)+O2(g)=2ZnO(s)与氧结合19世纪中Zn→Zn2++2e电子转移20世纪初H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)电子偏移氧化还原概念的发展覆盖范围扩大Cu2++Zn=Cu+Zn2+氧化剂还原剂还原产物氧化产物Cu2++2e-Cu还原反应（得电子）Zn-2e-Zn2+氧化反应（失电子）半反应从氧化还原反应到化学电池在溶液中发生的普通氧化还

3、原反应不能产生定向移动的电流，但可以通过适当的设计，使电流定向移动，这种借助于自发的氧化还原反应产生电流的装置称为原电池，此时化学能转换为电能。Cu2+(aq)+Zn(s)=Cu(s)+Zn2+(aq)烧杯中的氧化还原反应一、原电池及氧化还原电对ΔrGmθ=-212.31kJ·mol-1负极：正极：总反应：示意图产生于回路的电流：电极及导线中的电子迁移；溶液中的离子迁移；电极－溶液界面的氧化还原反应。负极：正极：总反应：每个半电池由一个电对组成：负极：Zn2+/Zn正极：Cu2+/Cu盐桥饱和KC

4、l或NH4NO3溶液（琼胶作成冻胶）原电池由三部分组成：两个半电池，盐桥和导线。电对的书写规则：氧化态/还原态。作用保持溶液电中性，使电极反应得以继续进行两个电对分别进行如下半反应：Zn2+（aq）+2e－=Zn（s）Cu2+（aq）+2e－=Cu（s）电对的半反应按如下方式书写：氧化态+ne－=还原态n为电极氧化或还原反应式中电子的计量系数。在原电池中阳极（负极）进行的是氧化反应，阴极（正极）进行的是还原反应，两极进行的总反应叫电池反应。上例：铜锌原电池(丹尼尔电池)：（－）Zn

5、Zn2＋(c1

6、)Cu2＋(c2)

7、Cu（＋）电池反应：Zn(s)＋Cu2＋(aq)＝Zn2＋(aq)＋Cu(s)若（－）Zn

8、H2SO4(c)

9、Cu（＋）——伏打电池eGe(－)(＋)(－)Zn(s)＝Zn2+(aq)+2e-(＋)2H+(aq)+2e-＝H2(g)Zn(s)+2H+(aq)=Zn2+(aq)+H2(g)电池反应：一、原电池及氧化还原电对电解反应：Zn2＋(aq)＋Cu(s)＝Zn(s)＋Cu2＋(aq)ZnH+SO42-Cu电解反应：2H+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+H2(g)锌电

10、极：Zn(s)-2e＝Zn2＋(aq)……半反应为氧化反应，阳极/负极;氢电极：2H＋(aq)＋2e＝H2(g)……半反应为还原反应，阴极/正极；电池反应：Zn(s)＋2H＋(aq)＝Zn2＋(aq)＋H2(g)（－）Zn

11、Zn2＋(c1)H＋(c2)

12、H2(p)

13、Pt（＋）电池装置用电池图示表示为：一、原电池及氧化还原电对ZnGH2(g)Zn2＋Cl－H＋K＋ee盐桥(－)(＋)电解：Zn2＋(aq)＋H2(g)＝Zn(s)＋2H＋(aq)阴极/负极阳极/正极原电池电极反应正极－还原反应——阴极

14、负极－氧化反应——阳极以通式表示为：（或Ox＋ne-Re）；还原氧化氧化态＋ne-还原态；还原氧化氧化还原电对一、原电池及氧化还原电对电解池电极反应正极－氧化反应——阳极负极－还原反应——阴极1.第一类电极是由金属或吸附了某种气体的惰性金属电极放在含有该元素离子的溶液中构成的。它又分成两种：1）金属-该金属离子电极。如铜电极Cu2+

15、Cu，锌电极Zn2+

16、Zn，和镍电极Ｎi2+

17、Ni等。2）气体-离子电极。如氢电极Pt,H2

18、H+、氯电极Pt,Cl2

19、Cl-等。这种电极需要惰性电极材料（一般为Pt

20、和石墨）担负输送电子的任务。其电极反应为2H+（aq）+2e－=H2（g）2Cl（g）+2e－=2Cl－（aq）电极的类型第二类电极1）金属-难溶盐电极。这是在金属上覆盖一层该金属的难溶盐，并把它浸入含有该难溶盐对应负离子的溶液中构成的。如甘汞电极Pt

21、，Hg

22、Hg2Cl2；银-氯化银电极Ag

23、AgCl，Cl-，其电极反应分别为Hg2Cl2（s）+2e－=2Hg（l）+2Cl－（aq）AgCl（s）+e－=Ag（s）+Cl－（aq）2）金属-难溶氧化物电极。如锑-氧化锑电极Sb

24、S