无机化学 氧化还原反应 习题课.ppt

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1、第十章氧化还原反应习题课化学学院陈维林1本章内容小结书后习题课外习题2本章内容小结氧化还原反应方程式的配平原电池能斯特(Nernst)方程式原电池电动势E池Ө与电池反应的rGmӨ和KӨ的关系电极电势E的应用元素电势图自由能－氧化数图31.氧化还原反应方程式的配平(1)氧化数法：原则是还原剂氧化数升高数与氧化剂氧化数降低数相等。(2)离子电子法(半反应法)：4离子电子法(半反应法)：原则是得电子数等于失电子数；关键是半反应方程式的书写;一般顺序：先配平H、O以外元素的原子数，然后配平H、O原子数，最后配平得失电子数。5反应物产物介质多一个氧原子添加物产物少一个氧原

2、子添加物产物酸性碱性中性配平H、O原子数的基本原则：结合[O]提供[O]6注意：在酸性介质中配平的半反应方程式里不应出现碱性物质如OH-,S2-等；在碱性介质中配平的半反应方程式里不应出现酸性物质如H+等。72.原电池定义：借助于氧化还原反应而产生电流的装置，是一种将化学能转化为电能的装置。任一自发的氧化还原反应原则上都可以被设计成原电池。电池符号：以铜锌原电池为例，()Zn│Zn2+(xmol·dm-3)║Cu2+(xmol·dm-3)│Cu(+)(3)盐桥：作用是沟通两个半电池，保持其电荷平衡，使反应持续进行。8(4)原电池的电动势：E池=E+E电动势(E池

3、)和电极电势(E)均受温度、压强、浓度等因素的影响。当系统中各物种都处于标准状态下，相应的电动势、电极电势分别为标准电动势和标准电极电势，则EӨ=E+ӨEӨ。标准状态：通常温度为298K，纯固体或纯液体，溶液中各物种浓度为1mol·dm-3，气体分压为100kPa。93.能斯特(Nernst)方程式(1)电极电势的能斯特方程式：对一般的电极反应氧化型+ne-还原型，有10注意：严格来讲，对数式中应该使用氧化型和还原型物种的活度a。如果是稀溶液，a=c/cӨ，又因cӨ=1mol·dm-3，为简化起见常省略，所以一般直接使用氧化型和还原型物种的浓度c。如果有气体参与电

4、极反应，则应代入相对分压p/pӨ，因pӨ=100kPa，绝不能省略。11电极反应中的固体浓度为常数1，与H2O一样，不写进能斯特方程式。参与电极反应的氧化型、还原型及其他物质均应表示于能斯特方程式中，且其系数作为浓度的方次数。12(2)电池电动势的能斯特方程式：对于原电池反应aA+bB=cC+dD，有反应物生成物134.原电池电动势E池Ө与电池反应的rGmӨ和KӨ的关系E池Ө与rGmӨ的关系：恒温恒压过程：rG=WE即rG=nE池F标准态：rGmӨ=zE池ӨF14(2)E池Ө与KӨ的关系：15影响电极电势E的因素：内因——本性外因——浓度(包括酸度、沉

5、淀物生成和配合物的生成)、温度、压强判断氧化剂、还原剂的强弱：E值越高，电对的氧化型的氧化能力越强；E值越低，电对的还原型的还原能力越强。5.电极电势E的应用16(3)判断氧化还原反应进行的方向：将氧化还原反应设计成原电池，若E池>0，说明反应能正向进行；若E池<0，说明反应只能逆向进行。(4)判断氧化还原反应的顺序：当多种氧化剂、还原剂存在时，优先进行E池Ө最大的反应，即rGmӨ越小，反应倾向越大。电极电势E的应用17(5)氧化剂与还原剂的选择(6)判断氧化还原反应进行的程度——计算KӨ电极电势E的应用18(7)计算非氧化还原反应的某些化学常数：如难溶盐的KspӨ

6、、弱酸弱碱的解离常数、配合物的稳定常数等。电极电势E的应用196.元素电势图在特定的pH条件下，将同一元素的不同氧化态按氧化数由高到低的顺序，从左到右排列，并标出相应电对的标准电极电势，构成元素电势图。20(2)判断元素某氧化态能否发生歧化反应：若E右Ө>E左Ө，则该氧化态在水溶液中会发生歧化反应；若E右Ө

7、E1Ө0.059VlgKspӨ(CuI)解：因为反应(2)=反应(1)反应(3)所以rGm(2)=rGm(1)rGm(3)，即zE2ӨF=zE1ӨF[RTlnKspӨ(CuI)]将等号两边同时除以zF，得23例题24注意：对于电极反应(1)Cu2++eCu+，有rGm(1)=zE1ӨF，但是rGm(1)并不代表上述过程的标准吉布斯自由能变化，而是代表H2(p)+Cu2+Cu++2H+(aH+=1)这一过程的标准吉布斯自由能变化。例题25注意：电池电动势与标准平衡常数之间的关系式不适用于电极反应。例题因为电