氧化还原反应和氧化还原滴定法-原电池和电极电位（应用化学课件）

电极电势的应用（二）3、判断氧化还原反应进行的方向4、判断氧化还原反应进行的程度电极电势的应用（二）3、判断氧化还原反应进行的方向1）判断依据：原电池电动势E＞0时，氧化还原反应能自发进行；

E＜0时，氧化还原反应不能自发进行2）具体标准：一般，氧化还原反应是电极电位大的电对的氧化态

物质氧化电极电位小的电对的还原态物质

例3：判断下列反应能否自发进行？所以反应向着Sn2+/Sn做正极（得电子），Pb2+/Pb做负极（失电子）的方向自发进行即反应逆向进行4、判断氧化还原反应进行的程度1）判断依据：任意化学反应进行的程度可用其平衡常数表示。2）具体标准：根据能斯特公式和两个电对的标准电极电位求得K。氧化剂和还原剂两电对的电极电位之差（或说该反应

对应的电池标准电动势）越大，K值就越大，反应进

行得越完全。注：虽然由电极电位可以判断氧化还原反应进行的方向和程度，但

却不能判断反应速率的大小。例4：Zn+Cu2+Zn2++Cu时反应达到平衡状态，则：平衡常数大，说明反应向右进行得很完全。解：小结：1、判断氧化还原反应进行的方向2、判断氧化还原反应进行的程度电极电势的应用（一）1、判断原电池的正、负极，计算原电池的电动势2、比较氧化剂和还原剂的相对强弱电极电势的应用（一）1、判断原电池的正、负极，计算原电池的电动势判断依据：φ代数值较小的电极为负极；

φ代数值较大的电极为正极。原电池的电动势=正极的电极电位–负极的电极电位

E=φ（+）–

φ（−）例1：计算下列原电池的电动势，并指出正、负极

Zn∣Zn2+(0.100mol

L

1)‖Cu2+(2.00mol

L

1)∣Cu解：能斯特方程

判断依据：φ代数值较小的电极为负极；

φ代数值较大的电极为正极。

所以，Zn2+/Zn为负极，Cu2+/Cu为正极2、比较氧化剂和还原剂的相对强弱1）判断依据：标准电极电位值的大小。2）具体标准：

电极电位代数值越小——还原态物质越易失去电子，还原能力越强（强还原剂），其氧化态物质氧化能力越弱，是弱的氧化剂；电极电位代数值越大——氧化态物质越易得到电子，氧化能力越强（强氧化剂），其还原态物质还原能力越弱，是弱的还原剂。例2-1：试根据标准电极电位，判断下列四种物质：Zn2+、Zn、Ag+、

Ag中哪种物质氧化性较强，哪种物质还原性较强？电极电位代数值越大——氧化态物质越易得到电子，氧化能力越强（强氧化剂），其还原态物质还原能力越弱，是弱的还原剂。例2-2：在含Cl

、Br

、I

三种离子的混合溶液中，欲使I

氧化为I2，而不使Br

、Cl

氧化，在常用的氧化剂Fe2(SO4)3和KMnO4中，选择哪一种能符合上述要求？√××小结：1、判断原电池的正、负极，计算

原电池的电动势2、比较氧化剂和还原剂的相对强弱能斯特（Nernst）方程式能斯特（Nernst）方程式任意给定电极，其电极反应通式为：能斯特方程注意：

（1）组成电对的物质为固态或纯液体时，则它们的浓度不列入

方程式。如果是气体，则以气体物质的相对分压来表示。（2）在电极反应中，除氧化态、还原态物质外，还有参加电极

反应的其他物质，如H+、0H-存在，应把这些物质的浓度

也表示在方程中。（1）（2）小结：1、能斯特（Nernst）方程式组成2、方程式使用注意事项有关能斯特方程式的计算有关能斯特方程式的计算1、浓度对电极电位的影响2、酸度对电极电位的影响3、生成沉淀对电极电位的影响4、生成弱电解质对电极电位的影响

例:①计算298.15K下，c(Co2+)=1.0mol

L

1，c(Co3+)=0.1mol

L

1时的。②计算298.15K下，c(Co2+)=0.01mol

L

1，c(Co3+)=1.0mol

L

1时的。1、浓度对电极电位的影响结论：当体系温度一定时，c（氧化态）与c（还原态）的比值越大，则其

值越大。例：2、酸度对电极电位的影响结论：如果H+、OH−也参加电极反应，溶液酸度的变化会对电极电位产生影响。例：计算在含有Ag+/Ag电对体系中加入适量的Cl-，并使系统处于标准态时的电位。3、生成沉淀对电极电位的影响当Ag+在Cl−作用下达到沉淀平衡时，根据Kspθ（AgCl），可知：+结论：电对的氧化态或还原态物质生成沉淀时，会使氧化态或还原态物质浓度减小，也会使电极电位发生变化。解：加入NaAc溶液，生成弱酸HAc,，则溶液中H+浓度为：例：4、生成弱电解质对电极电位的影响结论：电对中的氧化态或还原态物质生成弱酸或弱碱等弱电解质时，会使溶液中H+或OH−浓度减小，导致电极电位发生变化。若氧化态物质生成弱电解质，则电极电位减小，即氧化态物质氧化能力降低。小结：1、浓度对电极电位的影响2、酸度对电极电位的影响3、生成沉淀对电极电位的影响4、生成弱电解质对电极电位的影响元素标准电极电势图许多元素有多种氧化态，例如：氧元素的氧化数：0（O2）；-1（H2O2）；-2（H2O）在酸性溶液中可组成三个电对：O2+2H++2e−H2O2

H2O2+2H++2e−2H2OO2+4H++2e−

2H2O对应三种不同标准电极电势：φ

＝0.682Vφ

＝1.77Vφ

＝1.229VQ：如何表示同一元素不同氧化数物质间氧化还原能力的

差别和联系呢？1、元素标准电极电势图定义将元素不同的氧化态按氧化数从高到低的顺序排成一横行，在相邻两个物质间用直线连接，并在直线上标明此电对的电极电位值，由此构成的关系图称为元素电势图。在酸性溶液中可组成三个电对：O2+2H++2e−H2O2

H2O2+2H++2e−2H2OO2+4H++2e−

2H2O对应三种不同标准电极电势：φ

＝0.682Vφ

＝1.77Vφ

＝1.229V

2、形式小结：1、元素标准电极电势图定义2、元素标准电极电势图的形式

元素电势图的应用1、判断物质能否发生歧化反应

歧化反应：当元素处于中间氧化数时，一部分向高氧化数状态变化，另一部分向低氧化数状态变化。

逆歧化反应：由元素较高和较低两种氧化态相互作用生成其中间氧化态的反应。酸性介质中，Cu的元素电势图为：φ

（Cu+/Cu）＞

φ

（Cu2+/Cu+）正极，得电子负极，失电子Cu2++

e-Cu+Cu-e-Cu+2、解释元素的氧化还原特性故在稀盐酸或稀硫酸等非氧化性稀酸中，Fe主要被氧化为Fe2+而非Fe3+由于φθ

(Fe3+/

Fe2+)＞φθ

(Fe2+/Fe)，即φθ左＞φθ右，故Fe2+不会发生歧化反应，但可发生逆歧化反应：因此，在Fe2+盐溶液中，加入少量金属铁，能避免Fe2+被空气中氧气氧化为Fe3+。也是实验室为防止Fe2+溶液被氧化常采取的措施（如向溶液中加入铁丝或铁钉）。小结：1、利用电势图判断物质能否发生歧化反应2、利用电势图解释元素的氧化还原特性原电池的电动势及电极电位Cu-Zn原电池装置Zn2+SO42-ZnSO42-Cu2+CuA盐桥e-I(-)(+)1、原电池的电动势：影响因素：改变溶液T或离子的c，会引起电动势的改变。两个电极（电对）之间的电势差298K，固态、液态为纯物质，气体物质分压为100kPa，离子浓度为1.0mol/L。标准电动势：θ/HH

电对：2+电极反应：表示为：Pt|H2(101.325KPa)|H+(1mol.L-1)()gH

2eaq)(H22+-+2、电极电势的测量（标准氢电极法）：1molL-1100kPa规定：任何温度下，1）将该电极与标准氢电极组成原电池，测定原电池的电动势2）由于标准氢电极的电极电位为零，根据原电池的电动势就可确定所要测量电极的电极电位，从而得到各种电极的电极电位。某电极（电对）电极电位的测量方法标准电极电位：待测电对处于标准状态（物质为纯物质，组成电对的有关物质的浓度为1.0molL−1，气体的压力为100kPa），所测得电对的电极电位。符号，测定温度为298K。例如：测定锌电极的标准电极电位‖H+(1.0molL−1)∣H2(101325Pa)∣Pt（+）2、实验测得该原电池的电动势=0.763V1、与标准氢电极组成原电池：（−）Zn∣ZnSO4(1.0molL−1)=0.763Vθθθ0.000Vθ3、=0.000V–0.763V=−0.763Vθθθ注意事项：1、标准电极电位表示电对中氧化态物质得电子能力的大小。2、某些物质随介质的酸碱性不同存在形式不同，标准电极电位值也不同。3、每个电对φθ值为标准状态下，电对的氧化态和还原态处在动态平衡时的平衡电位，正、负号不随电极反应进行的方向而改变。4、电极电位φθ值与电子得失多少无关，即与电极反应中的计量系数无关。5、φθ值是电极处于平衡状态时表现出来的特征值，与达到平衡的快慢程度（速率）无关。6、φθ

值仅适合用于水溶液，对非水溶液、固相反应并不适用。小结：1、原电池的电动势2、电极电势的测量（标准氢电极法）原电池概念及组成SO42-Cu2+ZnCuCuCuCuZn-CuSO4置换反应还原剂氧化产物氧化剂

氧化反应还原反应氧化还原反应Zn2+1、原电池的概念原电池:能使氧化还原反应产生电流，把化学能转变成电能

的装置，称为原电池。Cu-Zn原电池装置Zn2+SO42-ZnSO42-Cu2+CuA盐桥e-Zn2+e-e-I(-)(+)2、原电池的组成：1）两个半电池（电极）2）盐桥（U型管+KCl饱和琼脂冻。离子迁移，构成通路）3）导线连接

金属导体：如Cu、Zn

惰性导体：如Pt、石墨棒电极小结：1、原电池的概念2、原电池的组成

原电池工作原理及符号书写原则1、Cu-Zn原电池装置电子流向Zn2+SO42-ZnSO42-Cu2+CuA盐桥e-Zn2+e-e-I(-)(+)

(aq)Zn

2eZn(s)：)(

极2-+-氧化反应电子流出负

Cu(s)

2e(aq)Cu：)(

极2+-+还原反应电子流入正Cu(s)(aq)Zn(aq)CuZn(s)

电池反应：22++++还原型

e

氧化型-+n2、Cu-Zn原电池工作原理3、氧化还原电对氧化还原反应：Cu2++Zn=Zn2++Cu

氧化剂还原剂把氧化剂及其还原产物或还原剂及其氧化产物放在一起，用斜线隔开，组成一个电对，通常规定电对的表示方法为：高氧化态/低氧化态例：上述氧化还原反应Cu2++Zn=Zn2++Cu中：氧化剂电对：Cu2+/Cu还原剂电