无机及分析化学教学课件4溶液中的化学平衡(3)-氧化还原平衡.pptx

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1、氧化还原平衡Equilibriumofredoxreaction6.1Exampleofredoxreaction---Corrosion(金属的腐蚀)Bleaching(漂白)ElectrochemicalCells(电化学电池)2NH4++2MnO2+2e------->Mn2O3+2NH3+H2OZn(s)--------------->Zn+2+2e-alkalinebattery2MnO2+2e-+H2O------->Mn2O3+2OH-Zn+2OH-------->ZnO+H2O+2e-Redoxreactioninbio-system(生物体系中

2、的氧化还原反应)Redoxreactioninenvironment(环境中的氧化还原反应)光催化氧化有机污染物在金属氧化物表面的催化氧化有机污染物在微生物作用下的氧化降解有机氯化合物(PCB)的还原脱卤有毒金属离子在不同环境介质中的形态变化(如氧化还原态的变化)6.2氧化还原平衡与酸碱平衡的比较HAc+NH3=Ac-+NH4+任何酸碱反应平衡体系中均存在两对共轭酸碱对，反应的实质是共轭酸1向共轭碱2传递递质子，如上述反应存在：两对共轭酸碱对：HAc-Ac-及NH4+_NH3。反应实质是：HAc向NH3传递质子。H+Zn+Cu2+=Zn2++Cu任何一个氧化还原反

3、应均存在两对氧化还原电对(不同氧化值的同一元素，高氧化值的称为氧化型，低氧化值的称为还原型)，反应的实质是电对1中的还原型向电对2中的氧化型传递电子。如上述反应中：两对电对：Zn2+/Zn；Cu2+/Cu反应的实质是：Zn向Cu2+传递电子e有关质子与电子的传递方向酸碱反应的初始方向是：在两对共轭酸碱对中，由较强的酸将质子传递给较强的碱。例：氧化还原反应的方向中：在两对电对中，较强的还原态将电子传递给较强的氧化态。例有关酸碱强弱及氧化还原能力的强弱酸的强弱是指该酸供给质子的能力大小。酸的电离平衡常数Ka可以衡量酸的相对强弱。碱的强弱是指该碱得到质子的能力大小。碱的电

4、离平衡常数Kb可以衡量碱的相对强弱。规律：一对共轭酸碱对中，共轭酸强度越大，其共轭碱越弱。还原态的还原能力是指其供给(失去)电子能力的大小。氧化态的氧化能力是指其得到电子能力的大小。规律：一对氧化还原电对中，氧化态的得电子能力越强，其对应的还原态失电子能力就越弱。中心问题：用什么样的常数去衡量电对中氧化态氧化能力或还原态还原能力的相对强弱？6.3电极电势由于氧化还原反应中均有两对电对，因此任何氧化还原反应均可以设计成为一个原电池。每个电对构成一个电极。两个电极间的电势差即为该原电池的电动势。电极电势问题是氧化还原反应的中心问题。电极电势电极电势是如何产生的？标准电极

5、电势的测量方法影响电极电势的因素条件电极电势计算原电池的电动势计算氧化还原反应的rG计算氧化还原反应的K判断氧化剂还原剂的氧化还原能力判断氧化还原反应的方向两对电对构成二个电极：负极：Zn2+/Zn正极：Cu2+/Cu每个电极的反应即为氧化还原反应的半反应Zn–2e=Zn2+（负极、阳极）Cu2++2e=Cu（正极、阴极）原电池符号为：有关电极电势的基本概念Zn（s）+Cu2+（aq）Zn2+（aq）+Cu（s）电子为何是从Zn2+/Zn流向Cu2+/Cu？这与电极的电势有关。(-)Zn

6、Zn2+(c1)

7、

8、Cu2+(c2)

9、Cu(+)四类常见电极电极类型电对

10、电极Me-Men+电极Zn2+/ZnZn∣Zn2+A-An-电极Cl2/Cl-Cl-∣Cl2∣Pt氧化还原电极Fe3+/Fe2+Fe3+,Fe2+∣PtMe-难溶盐电极AgCl/AgAg∣AgCl∣Cl-6．3电极电位6.3.1电极电势的产生M（s）Mn+（aq）＋ne电极电势属于相间电势的一种，只要有两相间的接触，并且存在可以跨越介面的带电粒子，即能产生相间电势。电势是客观存在的，但只有在两电极间用导线连接后才表现出来。电子从低电势流向高电势。离子在界面的运动产生的双电层结构6.3.2标准电极电势及其测量方法标准电极电势：如果参加电极反应的物质均处在标准态，这时的

11、电极称为标准电极，对应的电极电势称标准电极电势。用表示。所谓的标准态是指组成电极的离子其活度都为1mol/L,气体的分压为100Kpa,液体和固体都是纯净物质。温度可以任意指定，但通常为298K。如果组成原电池的两个电极均为标准电极，这时的电池称为标准电池，对应的电动势用E表示。E=(+)-(-)注意：教材中，电极电势也用E表示标准电极的测量方法：电极电势的绝对值还无法测定，只能选定某一电对的电极电势作为参比标准，将其他电对的电极电势与它比较而求出各电对平衡电势的相对值标准氢电极的电势规定为零6.3.3.3标准电极电势的测定电极的标准电极电势可通