第四章-高等无机化学-课件
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第四章氧化还原与电化学离子—电子法酸性介质酸性介质))1)写出两个半反应写出两个半反应::MnO -Mn 2+ (MnO -Mn 2++ 8H ++ 4 H O +5e SO 3SO 4+ 2H + H 2O + 3H O3)氧化剂氧化剂、、还原剂得失电子数相等还原剂得失电子数相等,,求出最小公倍数配平规律:酸性介质酸性介质,,多氧加多氧加H H +,少氧加少氧加H H 2O碱性介质碱性介质,,多氧加多氧加H H 2O ,少氧加少氧加OH OH -中性介质中性介质,,反应物加反应物加H H2O ,生成物少氧加生成物少氧加OH OH -, , 多氧加多氧加多氧加H H+4.2 电极电势: 将化学能转变为电能的装置将化学能转变为电能的装置作用原理原反应可以组成原电池2+ ZnΔG ø= 212.25KJ/mol电子流出的电极—负极负极((-)Zn :Zn -2e = Zn 电子流入的电极—正极(+)Cu :电池反应电池反应::Zn + Cu 2+ = Cu + Zn原电池符号符号::(-)Zn | ZnSO4(c1) ‖CuSO4(c2) | Cu(+)/ Zn Cu/ Cu+ ne Cu 2+ + 2e Cu Zn 2++ 2e Zn + e Fe + 2e Fe 2+ 2e 2I Cu 2+ / Cu 2+ I 2/ I -1. 1. 金属金属—金属离子电极金属离子电极::电极符号:Zn | Zn 2+(c) Ag | Ag +(c)电极反应:Zn 2+ + 2e Zn Ag + e Ag2. 氧化还原电极氧化还原电极::电极符号电极符号::Pt | Sn 4+(c 1) , Sn 2+(c 2)电对电对::Sn 4+/ Sn 2+Sn 4++ 2e Sn2+3 . 3 . 气体气体—离子电极氢电极:Pt | H 2 ( p ) | H +(c) 电对电对::H+/ H 22H ++2e H 2氧电极:Pt | O 2( p ) | OH -(c) O 2/ OH -O + 4e + 2H O 4OH -4. 4. 金属金属—金属难溶盐—难溶盐离子电极(难溶盐电极难溶盐电极))Ag —AgCl (s) | Cl -(c) 或Ag | AgCl (s) | Cl -(c)电对电对::AgCl / AgAgCl + e Ag + Cl-Ag ++ e AgV :趋势4.2.2 电极电势的产生 E 1 1 产生产生V 溶解> V 沉积金属表面带负电带负电,,附近溶液带正电E(Cu 2+ / Cu ) > E(Zn 2+/ Zn)/ Cu) -E(Zn 2+/ Zn)标准氢电极Eø(H +/ H 2)= 0.0000V 将标准氢电极和标准锌电极组成原电池将标准氢电极和标准锌电极组成原电池,,测得电动势得电动势,,可算出锌电极的标准电极电势H ( 101325Pa )2H + (1mol/L) + 2e(-)Zn| Zn2+(1mol/L) ‖2e Zn+ 2e H 2Zn + H 2E= E+-E -= 0 -E -= 0.76V注标准电极电势只适用于溶液2 2 E Eø与得失电子数无关+e Fe= 0.77V + 2e 2Fe2+E = E(Cu/Cu) -E(Zn饱和甘汞电极饱和甘汞电极::金属金属Hg Hg Hg表面覆盖一层氯化亚表面覆盖一层氯化亚汞(Hg 2Cl 2),然后注入然后注入KCl KCl KCl溶液溶液E (Hg 2Cl 2/Hg )= 0.2415V+ e Hg (l) + Cl -2多孔物质导线绝缘体-----------------------------------….......Pt 丝汞汞和甘汞汞和甘汞混合物混合物KCl 加液口...a (a (氧化型氧化型氧化型))+ + ze zeb (b (还原型还原型还原型))][][ln还原型氧化型zF RT E E +=ΘZ:电极反应式中转移的电子数电极反应式中转移的电子数E (氧化型氧化型//还原型)= E ø+ ———lg —————氧化型]a [还原型]0.0592Z 4.2.3 4.2.3 影响电极电势的因素影响电极电势的因素例[Zn 2+] =0.01mol/L Eø(Zn2+/Zn ) =-0.76V ,求E (Zn2+/Zn)+ 2e Zn ] /Cø0.01/1 = -0.82 V < E ø0.05922例[H+] = 2mol/L , 求E (MnO 4-/ Mn 2+),其他浓度均为1 mol/L——————————= 1.491 + 0.0592 / 5 lg (2 )8= 1.519 V > Eø[Mn ]/C例实验室能否用二氧化锰与盐酸作用制取氯气MnO2+ 4HCl = MnCl2+ ClEø( MnO2/Mn2+) < Eø( Cl2/ Cl-) E < 0MnO 2+ 4H ++ 2e = Mn 2++ 2H 2O ([ H+Cl 2+ 2e = 2Cl-E = E (Cl / Cl -)= E ø+ 0.0592 / 2 lg——————= 1.29 V P Cl / P ø( [Cl -] / C ø)2例电对:Ag ++ e -AgEø(Ag +/Ag) = 0.779V在溶液中加入NaCl ,使[Cl -] = 1mol·L -1,计算E (Ag +/Ag) 为多少多少??[Ag ] = ———= 1.6 ×10[Cl -]E = Eø+ 0.0592 lgK spø= 0.221VAg +/Ag 后,形成新的AgCl/Ag 电极E ø(Ag +/Ag)E ø(AgCl/Ag)Eø(AgBr/Ag)E ø(AgI/Ag)K ø减小减小减小浓度对E 的影响:(1)对与酸度无关的电对对与酸度无关的电对,,如:M + e M , ————[M (3)电对中氧化型和还原型物质生成沉淀(弱电解质或配合物弱电解质或配合物),),),对对E 的影响4.2.4 电极电势的应用2 Fe3++ Sn2+2Fe2+ + Sn4+E ø(Sn 4+/ Sn 2+ ) = 0.15 V氧化还原反应总是自发地由较强氧化剂与较强还原剂相互作用较强还原剂相互作用,,向生成较弱还原剂和较弱氧化剂方向进行和较弱氧化剂方向进行。