普通化学课件(地质工程)-第章学习指导书

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1、第5章氧化还原反应与电化学重点内容提要一、氧化还原反应与原电池1.基本概念：氧化、还原、氧化态、还原态、被氧化、被还原、氧化剂、还原剂；2.原电池与电解池（1）原电池的两个组成部分：两个电极与电解质溶液；（2）氧化还原电对：氧化态/还原态，即Ox/Red；一般价态高为氧化态，而价态低为还原态；（3）常见的三类电极第一类电极：金属电极与气体电极（隋性导电材料为电极材料）；第二类电极：金属与其难溶盐或难溶氧化物电极；第三类电极：氧化还原电极，隋性导电材料为电极材料；（4）原电池与电解池区别：能量转变形式与导致电极

2、电势高低的因素不同；3.原电池表示法——原电池符号书写方法：（1）用化学式表明物质，并注明物态；（2）界面用“

3、”表示、盐桥用“‖”表示，各化学式及符合的排列顺序要真实反映电池中各种物质的接触顺序；（3）溶液表明浓度、气体注明压力；（4）负极在左，正极在右。4.原电池的半反应式与氧化还原方程式的配平（1）原电池的半反应——电极反应不同电极构成的原电池有不同的电极反应；如该电极在原电池中作正极，则该电极反应与三类电极的电极反应相同，如该电极作负极，则是三类电极反应的逆反应。（2）离子-电子法（半反应法）配平氧化

4、还原反应方程式方法：步骤:（a）以离子的形式表示出反应物和氧化还原产物；（b）把一个氧化还原反应拆分成两个半反应，一个表示氧化剂的被还原，另一个表示还原剂的被氧化；（c）配平每个半反应式，使两边的各种元素原子总数和电荷总数均相等；（d20）按氧化剂得电子总数和还原剂失电子总数必须相等的原则，将两个半反应各乘以适当的系数，使得失电子数相等，然后合并两个半反应。二、电极电势与电池电动势1.电极电势与原电池电动势产生原因：扩散双电层理论：电极产生原因；电池电动势：是指电池正负电极之间的平衡电势差，即在没有电流通过时

5、的两电极之间的电势差，通常用E表示：E=E(+)-E(-)2.电极电势的确定和标准电极电势（1）标准氢电极与标准氢电极电势：（2）任意电极电势数值与符号确定电极电势数值的确定:待测电极与标准氢电极构成原电池，所测得电极电势即可待电极电势，其中待测电极处于标准态时，所测得电极电势为标准电极电势。标准电极电势符号的确定:电极电势比标准氢电极电势高为正，低为负值。（3）参比电极甘汞电极:甘汞电极的电极电势与KCl浓度的关系3.影响电极电势与原电池电动势的因素——能斯特方程（1）原电池电动势对于原电池中进行电池反应：

6、aA+bB→gG+hH其中为反应商；25℃时：（2）电极电势对于电极电势来说，也有能斯特方程，只不过两者区别在于E与E(Ox/Red)，前者为原电池电动势，后者为电极电势。对于电极反应：aOx+ne→bRedEθ(Ox/Red)有：25℃时：三、原电池热力学及电极电势和原电池电动势应用120．原电池热力学（1）原电池电动势与反应的吉布斯函数变若反应物和产物均处于标准态：2.标准电池电动势与氧化还原平衡在原电池中进行的氧化还原反应平衡标准常数与原电池标准电动势之间：Eθ=RTlgKθ/nF25℃时lgKθ=nF

7、Eθ/0.05923.电极电势的应用（1）装置原电池并由标准电极电势计算反应的热力学函数的变化。（2）氧化还原反应方向的判断原电池中，电极电势高的电对总是做原电池的正极，电极电势低的电对总是做原电池的负极。若E>0，则正向反应自发进行若E=0，则反应处于平衡状态若E<0，则正向反应不能自发进行，逆向反应可自发进行若原电池反应在标准态下进行，则直接用Eθ的正负来判断反应方向。实际存在的原电池，其E永远大于0，而E<0，则说明实际电池反应的方向与原判断（或假设）方向相反而已。（3）氧化剂与还原剂相对强弱的比较一个

8、氧化还原电对的（实际）电极电势值（代数值）越大，则其氧化态的氧化能力越强；反之，则还原态的还原能力越强，电极电势较大的电对中氧化态物质可以氧化电极电势较小的还原态物质。（4）确定氧化还原反应的限度，求氧化还原反应的平衡常数氧化还原反应程度可由该反应的标准平衡常数大小反映出来，Kθ愈大，则反应的愈彻底。25℃时lgKθ=nFEθ/0.0592对电极电势而言，应请注意其大小与电极反应式的书写无关，与其电对作原电池的正极还是负极无关。典型例题解析【例5-1】利用离子电子法配平下列氧化还原反应式NaBiO3+MnSO

9、4+HNO3==Bi(NO3)3+HMnO4+Na2SO4+NaNO3+H2O解：离子电子法步骤：（1）以离子的形式表示出反应物和氧化还原产物；20（2）把一个氧化还原反应拆分成两个半反应，一个表示氧化剂的被还原，另一个表示还原剂的被氧化；（3）配平每个半反应式，使两边的各种元素原子总数和电荷总数均相等；（4）按氧化剂得电子总数和还原剂失电子总数必须相等的原则，将两个半反应各乘以适当的系数，使得失电