VIII氧化还原反应和电极电势.ppt-淘文阁

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1、第五章氧化还原反应和电极电势Introductionn 当我们细心考察生命运动的化学基础时，便会当我们细心考察生命运动的化学基础时，便会发现新陈代谢总是伴随着一连串的氧化发现新陈代谢总是伴随着一连串的氧化-还原反还原反应，伴随着电子从一个分子到另一个分子的转应，伴随着电子从一个分子到另一个分子的转移。移。n例如氧化作用就是电子对从被燃烧的分子向氧例如氧化作用就是电子对从被燃烧的分子向氧的转移，并在这一过程中释放燃烧热能。的转移，并在这一过程中释放燃烧热能。n光合作用过程中，电子从水逐步传递到辅酶光合作用过程中，电子从水逐步传递到辅酶，使它还原并释放出氧等等。，使它还原并释放出氧等等。第一节

2、氧化还原反应的基本概念第二节原电池和电极电势第三节电极电势的应用第四节元素标准电极电势图和电势-pH图第五节电解与化学电源本章主要内容四、氧化还原反应方程式的配平三、氧化还原电对第一节氧化还原反应的基本概念二、氧化剂和还原剂一、氧化值一、氧化值 n 19701970年国际纯粹与应用化学联合会年国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)(IUPAC)确定确定：氧化值定义为某元素一个原子的荷电数，这种荷电数由假设把每个化学键中的电子指定给电负性较大的原子而求得。电负性是指分子中元素原子吸引电子的能力是指分子中元素原子吸引电子的能力元素原子吸引电子能力越大元素原子吸引电子能力越大,其电负性越大

3、其电负性越大元素原子吸引电子能力越小元素原子吸引电子能力越小,其电负性越小其电负性越小在共价化合物中在共价化合物中,元素的氧元素的氧化值等于该元素的原子偏近或化值等于该元素的原子偏近或偏离的电荷数。偏离的电荷数。如如 HClHClCO2+4-2氧化数氧化数+11CO定义定义1.氧化数氧化数在离子化合物中在离子化合物中,元素的氧元素的氧化值等于该元素的离子电荷。化值等于该元素的离子电荷。如如 NaClNaClCaSO4+2+6-2氧化数氧化数+11CaSO1.氧化数氧化数定义定义(1)在单质中，元素原子的在单质中，元素原子的氧化氧化值值为零。为零。1.氧化数氧化数规则规则1.氧化数氧化数规则

4、规则(2)O的氧化值一般为的氧化值一般为-2但但氟化物氟化物如如O2F2OF2OFOF氧化数氧化数+1-1+2-1过氧化物过氧化物H2O2Na2O2HONaO氧化数氧化数+1-1+1-11.氧化数氧化数规则规则(2)O的氧化的氧化值值超氧化物超氧化物KO2KO氧化数氧化数+1-1/21.氧化数氧化数规则规则(3)H的氧化值一般为的氧化值一般为+1但但活泼金属氢化物活泼金属氢化物如如NaHCaH2NaHCaH氧化数氧化数+1-1+2-11.氧化数氧化数规则规则(4)中性分子中，各元素原中性分子中，各元素原子的氧化值的代数和为零。子的氧化值的代数和为零。如如P2O5PO氧化数氧化数x-22

5、x+5(-2)=0+5如如Fe3O4FeO氧化数氧化数x-23x+4(-2)=0+8/3(5)电负性最大的电负性最大的F F元素元素氧化值总是氧化值总是1 1。OFOF2 2 O O+2+2 F F -1-11.氧化数氧化数规则规则1.氧化数氧化数注意注意(1)氧化值可以是正数、氧化值可以是正数、负数、整数、分数、零。负数、整数、分数、零。(2)氧化值与化合价不同氧化值与化合价不同如如 C氧化值氧化值 C化合价化合价 CO2 +4+4 4 4 CH4 -4-4 4 4氧化数与化合价（化学键）的区别氧化数与化合价（化学键）的区别：n含义不同：含义不同：化合价是原子间相互作用力的表示，反映出形化

6、合价是原子间相互作用力的表示，反映出形成化学键的能力，而氧化数是人为规定的，当然也要服从成化学键的能力，而氧化数是人为规定的，当然也要服从公认的规则。公认的规则。例如例如C原子在有机化合物中都呈原子在有机化合物中都呈4价，而在不价，而在不同化合物中，碳可以有不同氧化数：同化合物中，碳可以有不同氧化数：n所用的数字范围不同：所用的数字范围不同：化合价取整数（一般不超过化合价取整数（一般不超过+8或或 4），如），如Fe3O4，Fe的化合价为的化合价为+2，+3。氧化数可以取零，。氧化数可以取零，分数和整数，如分数和整数，如Fe3O4的表观（平均）氧化数为的表观（平均）氧化数为+8/3n表示的符号

7、不同：表示的符号不同：鲍林建议，氧化数表示为鲍林建议，氧化数表示为+m、n；在；在离子化合物中，化合价用离子化合物中，化合价用m+、n 表示，在共价化合物中，表示，在共价化合物中，化合价用罗马字母表示，化合价用罗马字母表示，Fe()、Fe()CH4H3COHHCOOHHCHO化合价4444氧化数42+20氧化还原反应MnO2+4HCl(浓浓)MnCl2+Cl2+2H2OMnO2氧化剂氧化剂HCl还原剂还原剂MnO2中的中的Mn被还原被还原 HCl中中的的Cl被氧化被氧化失去电子的过程叫氧化失去电子的过程叫氧化得到电子的过程叫还原得到电子的过程叫还原失去电子的物质被氧化失去电子的物质被氧化得

8、到电子的物质被还原得到电子的物质被还原失去电子的物质叫还原剂失去电子的物质叫还原剂得到电子的物质叫氧化剂得到电子的物质叫氧化剂在一个氧化还原反应中在一个氧化还原反应中,氧化和氧化和还原两个过程总是同时发生的还原两个过程总是同时发生的.歧化反应歧化反应在有些反应中，氧化值的升高和降低都发生在有些反应中，氧化值的升高和降低都发生在同一个化合物中，在同一个化合物中，这种氧化还原反应称为这种氧化还原反应称为自氧化还原反应自氧化还原反应；其；其中，当氧化值改变发中，当氧化值改变发生在同一种元素中时，称生在同一种元素中时，称歧化反应歧化反应，例如，例如：氧化还原半反应氧化还原半反应通式通式氧化型氧化型

9、+ne 还原型还原型氧化还原电对：氧化还原电对：一对氧化态和还原态物质构成的共轭体系称为一对氧化态和还原态物质构成的共轭体系称为一对氧化态和还原态物质构成的共轭体系称为一对氧化态和还原态物质构成的共轭体系称为氧化还原电对氧化还原电对氧化还原电对氧化还原电对，可用可用可用可用“氧化态氧化态氧化态氧化态/还原态还原态还原态还原态”表示表示表示表示。其中，氧化型物质氧化型物质(氧化态氧化态,Ox):氧化值较高的物质.还原型物质还原型物质(还原态还原态,Red):氧化值较低的物质.三、氧化还原电对（三、氧化还原电对（简称简称电对电对）电对的表示 OxOxRedRed重重点点半反应通式Ox+neRe

10、d半反应通式Ox+neRedl电对中，氧化型物质得电子，在反应中做氧化剂；还原型物质失电子，在反应中做还原剂.lOx氧化能力越强，对应的Red还原能力就越弱；Ox氧化能力越弱，对应的Red还原能力就越强.判断依据：(1)(1)当元素的氧化值为最高值时，它的氧化值不能再当元素的氧化值为最高值时，它的氧化值不能再增大，只能做氧化剂。增大，只能做氧化剂。(2)(2)当元素的氧化值为最低值时，它的氧化值不能再当元素的氧化值为最低值时，它的氧化值不能再减小，只能做还原剂。减小，只能做还原剂。(3)(3)处于中间氧化值的元素，它既可以做氧化剂，也处于中间氧化值的元素，它既可以做氧化剂，也可以做还原剂。可以

11、做还原剂。氧化还原电对氧化还原电对氧化数法氧化数法离子离子-电子法电子法氧化还原反应方程式的配平(1)(1)元素原子氧化数升高的元素原子氧化数升高的(2)(2)总数等于元素原子氧总数等于元素原子氧化化(3)(3)数降低的总数数降低的总数(2)(2)反应前后各元素的原子反应前后各元素的原子总数相等总数相等配平原则配平原则2.配平方法配平方法2.配平步骤配平步骤(2)(2)找出元素原子氧化数降低值与找出元素原子氧化数降低值与元素原子氧化数升高值元素原子氧化数升高值(1)(1)写出未配平的反应方程式写出未配平的反应方程式 HClO3+P4+H2OHCl+H3PO40+5(-1)-(+5)=(-

12、6)HClO3+P4+H2OHCl+H3PO4(+5)-0=(+5)+5-1配平原则配平原则(3)(3)根据第一条规则，求出各根据第一条规则，求出各元素原子氧化数升降值的最小公倍数元素原子氧化数升降值的最小公倍数10HClO3+3P4+H2O10HCl+12H3PO4+50-1+5(-6)10=(-60)(+5)43=(+60)(4)(4)用观察法配平氧化数未改变的元用观察法配平氧化数未改变的元素原子数目素原子数目 10HClO10HClO3 3+3P+3P +1818H H2 2O 1O 10HCl+12HHCl+12H3 3POPO4 4配平原则配平原则(2)(2)找出元素原子氧化数降

13、低值与元素找出元素原子氧化数降低值与元素原子氧化数升高值原子氧化数升高值(1)(1)写出未配平的反应方程式写出未配平的反应方程式PbOPbO2 2+MnBr+MnBr2 2+HNO+HNO3 3 Pb(NOPb(NO3 3)2 2+Br+Br2 2+HMnO+HMnO4 4+H+H2 2O O (+2)-(+4)=(-2)PbPbO O2 2+MnMnBrBr2 2+HNO+HNO3 3PbPb(NO(NO3 3)2 2+BrBr2 2+H+HMnMnO O4 4+H+H2 2O O+2+4+2+7-100-(-1)=(+1)(+7)-(+2)=(+5)例例(3)根据第一条规则，求出各根据第

14、一条规则，求出各元素原子氧化数升降值的最小公倍数元素原子氧化数升降值的最小公倍数(4)(4)用观察法配平氧化数未变的元素原子数目用观察法配平氧化数未变的元素原子数目7PbO2+2MnBr2+14HNO37Pb(NO3)2+2Br2+2HMnO4+6H2O (-2)7=14-10+2+7+2PbPbO O2 2+MnMnBrBr2 2+HNO+HNO3 3 PbPb(NO(NO3 3)2 2+BrBr2 2+H+HMnMnO O4 4+H+H2 2O O+4(+1)2=(+2)(+5)(+5)+(+2)2=14例例简单、快捷简单、快捷适用于适用于水溶液水溶液非水体系非水体系氧化还原反应氧化还原

15、反应氧化数法氧化数法*优点优点4-1-2 离子离子-电子法电子法先将两个半反应配平，再将两个半反应合并为氧化还原反应的方法称为离子-电子法。四、氧化还原反应方程式的配平 (2)将氧化还原反应分为两个半反应，一个发生氧化反应，另一个发生还原反应：配平步骤如下：(1)将反应物和产物以离子形式写出，例如：(3)分别配平两个半反应：(4)确定两个半反应得、失电子数的最小公倍数，将两个半反应分别乘以相应系数，使其得、失电子数相等，再将两个半反应合并为一个配平的氧化还原反应的离子方程式。例例2 用离子用离子-电子法配平下列氧化还原反应：电子法配平下列氧化还原反应：分别配平两个半反应：分别配平两个半反应：

16、解解：先写成离子反应式：先写成离子反应式：将离子反应式分成两个半反应：将离子反应式分成两个半反应：根据得、失电子数相等的原则，将两个半反应合并，写根据得、失电子数相等的原则，将两个半反应合并，写出配平的离子方程式：出配平的离子方程式：最后写出配平的氧化还原反应方程式：最后写出配平的氧化还原反应方程式：注意：在配平的离子方程式中添加不参与反应的注意：在配平的离子方程式中添加不参与反应的注意：在配平的离子方程式中添加不参与反应的注意：在配平的离子方程式中添加不参与反应的阳离子和阴离子。阳离子和阴离子。阳离子和阴离子。阳离子和阴离子。(2)(2)将反应分解为两个半反应方程式将反应分解为两个半反应方

17、程式(1)(1)写出未配平的离子反应方程式写出未配平的离子反应方程式 MnO4 Mn2+SO32 SO42 MnO4+SO32+H+Mn2+SO42 步骤步骤右边多右边多 1 1个个O原子，左边加原子，左边加 1 1个个H2O，右边加右边加2个个H+(2)2)将反应分解为两个半反应方程式将反应分解为两个半反应方程式1.1.使半反应式两边相同元素的原子数相等使半反应式两边相同元素的原子数相等左边多左边多 4 4个个O原子，右边加原子，右边加 4 4个个H2O，左边加左边加8个个H+MnO4+8H+Mn2+4H2OSO32+H2OSO42+2H+步骤步骤(2)2)将反应分解为两个半反应方程式将反应

18、分解为两个半反应方程式1.1.使半反应式两边相同元素的原子数相等使半反应式两边相同元素的原子数相等MnO4+8H+Mn2+4H2OSO32+H2OSO42+2H+2.2.用加减电子数方法使两边电荷数相等用加减电子数方法使两边电荷数相等MnO4+8H+5e-Mn2+4H2OSO32+H2O-2e-SO42+2H+步骤步骤(3)3)根据原则根据原则1 1，求出，求出最小公倍数，乘最小公倍数，乘以两个半反应式，并相加。以两个半反应式，并相加。(4)4)整理整理，即得配平的离子反应方程式即得配平的离子反应方程式。2MnO4+8H+5e-Mn2+4H2O5SO32+H2O-2e-SO42+2H+）2M

19、nO4+16H+5SO32+5H2O2Mn2+8H2O+5SO42+10H+2MnO4+5SO32+6H+2Mn2+8H2O+5SO42 步骤步骤(2)(2)将反应分解为两个半反应方程式将反应分解为两个半反应方程式(1)(1)写出未配平的离子反应方程式写出未配平的离子反应方程式 MnO4+SO32+OH-MnO42+SO42 MnO4 MnO42 SO32 SO42 例例右边多右边多 1 1个个O原子，右边加原子，右边加 1 1个个H2O，左边加左边加2个个OH-MnO4 MnO42-SO32+2OH-SO42+H2O(2)2)将反应分解为两个半反应方程式将反应分解为两个半反应方程式1.1.使

20、半反应式两边相同元素的原子数相等使半反应式两边相同元素的原子数相等例例(3)3)根据原则根据原则1 1，求出最小公倍数，乘，求出最小公倍数，乘以两个半反应式，并相加。以两个半反应式，并相加。以上即为配平的离子反应方程式以上即为配平的离子反应方程式2MnO4+e-MnO42-1SO32+2OH-2e-SO42+H2O+）2MnO4+SO32+2OH-2MnO42-+SO42+H2O例例注意注意在配平半反应式，如果反应物、在配平半反应式，如果反应物、生成物所含氧原子数不等时，可用生成物所含氧原子数不等时，可用介质的酸碱性来配平。酸性介质中介质的酸碱性来配平。酸性介质中只能补充只能补充H H+

21、和和H H2 2O;O;碱性介质中只能碱性介质中只能补充补充OHOH-和和H H2 2O O注意注意简单、快捷简单、快捷只适用于只适用于水溶液水溶液氧化还原反应氧化还原反应离子电子法离子电子法优缺点优缺点注意含氧酸根参与的半反应在不同介质中的配平方法差异第二节第二节原电池与电极电位原电池与电极电位（Primary Cell and electrode potential）一、一、原电池原电池(一一)原电池的组成原电池的组成(掌握掌握）(二二)原电池符号原电池符号(掌握掌握）(三三)电极的类型电极的类型 8-2 电极电势电极电势1.1.原电池的概念原电池的概念原电池原电池是将化学能转变为电能

22、的装置是将化学能转变为电能的装置8-2-1 原电池原电池Cu极极正极正极Zn极极负极负极Zn+Cu2+Zn2+Cue-化学能转变为电能化学能转变为电能1.1.原电池的概念原电池的概念(动画演示动画演示)实验现实验现实验现实验现象：象：象：象：1.1.ZnZn片逐渐溶解；片逐渐溶解；片逐渐溶解；片逐渐溶解；2.2.CuCu片上有铜析出；片上有铜析出；片上有铜析出；片上有铜析出；3.3.指针偏转；指针偏转；指针偏转；指针偏转；4.4.有热量放出。有热量放出。有热量放出。有热量放出。（化学能转化为（化学能转化为（化学能转化为（化学能转化为电能）电能）电能）电能）掌握掌握掌握掌握l盐桥：倒置的型管填满

23、了用饱和KCl(或NH4NO3)溶液和琼脂调制成的胶冻。l盐桥的作用：1、构成原电池的通路2、阻止正负极溶液直接接触。负极反应负极反应负极反应负极反应(氧化反应氧化反应氧化反应氧化反应):Zn-2e=Zn):Zn-2e=Zn2+2+正极反应正极反应正极反应正极反应(还原反应还原反应还原反应还原反应):Cu):Cu2+2+2e=Cu+2e=Cu总反应：总反应：总反应：总反应：Zn+CuZn+Cu2+2+=Cu+Zn=Cu+Zn2+2+电极反应电极反应电极反应电极反应l原电池由两个半电池组成。l半电池又称电极，每一个电极都是由电极导体和电解质溶液组成。电池反应电池反应电池反应电池反应半电池反应或电

24、极反应：分别在两个半电池中发生的氧化反应或还原反应。电池反应：原电池的两极所发生的总的氧化还原反应。负极：流出电子的电极；负极发生氧化反应。正极：流入电子的电极。正极发生还原反应。掌握掌握掌握掌握n工作状态的电池同时发生三个过程：n(1)两个电极表面分别发生氧化反应和还原反应n(2)电子流过外电路n(3)离子流过电解质溶液原电池原电池原电池原电池原电池原电池(-)(-)Zn|Zn2+(c1)Cu2+(c2)|Cu(+)(+)负极写在左边负极写在左边正极写在右边正极写在右边“|”表示相与相之间的界面表示相与相之间的界面浓度浓度用用“|”表示盐桥表示盐桥浓度浓度2.2.原电池的表示方法原电池的表示

27、2.原电池的表示方法原电池的表示方法(-)Zn|(-)Zn|ZnZn2+2+(c c1 1)CuCu2-2-(c c2 2)|Cu(+)|Cu(+)注注意意Cr2O72-(c1),H+(c2),Cr3+(c3)|Pt(+)(-)PtO2(p)|H2O，OH-(c1)参入电极反应其它的物质也应参入电极反应其它的物质也应写入电池符号中写入电池符号中 2.2.原电池的表示方法原电池的表示方法Cr2O72-+6Cl-+14H+2Cr3+3Cl2+7H2O电极反应电极反应Cr2O72-+14H+6e-2Cr3+7H2O还原还原2Cl-2e-Cl2氧化氧化原电池符号原电池符号Cr2O72-(c1),H+

28、(c2),Cr3+(c3)Pt(+)(-)PtCl2(p)Cl-(c)原电池的表示方法课堂练习原电池的表示方法课堂练习原电池的表示方法课堂练习原电池的表示方法课堂练习2H2+O22H2O电极反应电极反应O2+4H+4e-2H2O还原还原H2-2e-2H+氧化氧化原电池符号原电池符号(-)PtH2(p1)|H+(c1)|H+(c1),H2O|O2(p2)Pt(+)掌握掌握掌握掌握 (二)原电池符号(2)原电池的负极写在左侧，正极写在右侧并用“”、“”标明正、负极，把正极与负极用盐桥连接，盐桥用“”表示，盐桥两侧是两个电极的电解质溶液。=(3)溶液要注明浓度，气体要注明分压力。为简便起见，原电池常

29、用符号表示。书写方法：(1)在半电池中用“”表示电极导体与电解质溶液之间的界面。(4)如果电极中没有电极导体，必须外加一惰性电极导体，惰性电极导体通常是不活泼的金属（如铂）或石墨。（三）电极的类型(typesofelectrodetypesofelectrode)构成原电池的电极通常分为三类，如下表所示。构成原电池的电极通常分为三类，如下表所示。电极符号电极符号电极符号电极符号解解解解：先将氧化还原反应分为两个半反应：先将氧化还原反应分为两个半反应：先将氧化还原反应分为两个半反应：先将氧化还原反应分为两个半反应：氧化反应：氧化反应：氧化反应：氧化反应：组成原电池：电对组成原电池：电对组成原电池

30、：电对组成原电池：电对为正极为正极为正极为正极，电极符号：电极符号：电极符号：电极符号：PtPt|MnO|MnO4 4-(c c3 3),Mn),Mn2+2+(c c4 4),H),H+(c c2 2)电对电对电对电对为负极。为负极。为负极。为负极。电极符号：电极符号：电极符号：电极符号：PtPt|Cl|Cl2 2(p p1 1),Cl),Cl-(c c1 1)原电池符号：原电池符号：原电池符号：原电池符号：例例例例33将氧化还原反应：将氧化还原反应：将氧化还原反应：将氧化还原反应：设计成原电池，写出该原电池的符号。设计成原电池，写出该原电池的符号。设计成原电池，写出该原电池的符号。设计成原

31、电池，写出该原电池的符号。=负极负极负极负极还原反应还原反应还原反应还原反应：正极正极正极正极负极组成式负极组成式负极组成式负极组成式正极组成式正极组成式正极组成式正极组成式在原电池中电子为什么会在原电池中电子为什么会自动地从负极流向正极？自动地从负极流向正极？二、电极电位、电极电位(势势)的产生（了解）的产生（了解）l当金属的溶解速率与金属离子的沉积速率相等时，建立平衡。l平衡时，金属极板表面上带有过剩的负电荷，同量的正电荷分布在溶液中，但分布是不均匀的。l由于金属极板上负电荷的静电吸引，使溶液中的正电荷较多地集中在金属极板附近的溶液中，形成了双电层结构.溶解溶解溶解溶解析出析出析出析出双电

32、层理论（双电层理论（theoryofelectricdoublelayer）MMz+双电层双电层双电层双电层定义：在金属极板和定义：在金属极板和它的盐它的盐溶液间就产生了电势差，这溶液间就产生了电势差，这种电势差叫金属的种电势差叫金属的电极电位或电极电势电极电位或电极电势。符号：符号：Ox/Red或或EOx/Red物理学单位物理学单位:V(伏特伏特 )电极电位（电极电位（electrodepotential）说明：说明：1.此处的电极电势表示的是绝对电极电势。此处的电极电势表示的是绝对电极电势。2.金属越活泼，溶液越稀，溶解的程度越大；金属越活泼，溶液越稀，溶解的程度越大；金属越不活泼，溶液越

33、浓，金属越不活泼，溶液越浓，析出析出析出析出的程度越大的程度越大。一般认为是锌片上留下负电荷而一般认为是锌片上留下负电荷而Zn2+进入溶液进入溶液;铜电极的双电层的结构相反。铜电极的双电层的结构相反。.?决定电极电位的因素决定电极电位的因素p 至今还无法准确测量单个电极的电极电势的绝对值如何确定电极电位的大小？如何确定电极电位的大小？n影响电极电势的因素：电极的本性、离子浓度、影响电极电势的因素：电极的本性、离子浓度、温度、介质等。温度、介质等。n当外界条件一定时，电极电势的高低就取决与当外界条件一定时，电极电势的高低就取决与电极的本性。对于金属电极，则取决于金属的电极的本性。对于金属电极，则

34、取决于金属的活泼性大小。活泼性大小。三、标准电极电位 (standard electrode potential)p选定一个电极作为比较标准，确确定各个电极对此比较电极(称为参比电极)的相对电极电势。pIUPAC建议采用标准氢电极作为标准电极。p根据这个规定，电极的电极电势就是给定电极与同温度下标准氢电极所组成的原电池的电动势。Ox/Red或或或或EOx/Red标准状态标准状态标准状态标准状态:热力学标准状态热力学标准状态（液体浓度为（液体浓度为1mol/L,气体压力为气体压力为100kPa100kPa）IUPAC推荐温度通常为推荐温度通常为298.15K298.15K 电极电电极电位的相位的

35、相对值对值(一一)标准氢电极标准氢电极(standard hydrogen electrode,SHE)或或或或标准氢电标准氢电标准氢电标准氢电极装置图极装置图极装置图极装置图IUPACIUPAC规定：规定：规定：规定：电极组成：电极组成：电极组成：电极组成：PtPt|HH2 2（100kPa100kPa）|H|H+（a=1a=1）电极反应：电极反应：电极反应：电极反应：SHE=0.00000V原电池的电动势原电池的电动势（electromotiveforceofcell）原电池的电动势：原电池的电动势：原电池的电动势：原电池的电动势：在电流强度趋近于零、电池反应极在电流强度趋近于零、电池反应

36、极在电流强度趋近于零、电池反应极在电流强度趋近于零、电池反应极为微弱、电池中各反应物浓度基本为微弱、电池中各反应物浓度基本为微弱、电池中各反应物浓度基本为微弱、电池中各反应物浓度基本上维持恒定的条件下测定的。电池上维持恒定的条件下测定的。电池上维持恒定的条件下测定的。电池上维持恒定的条件下测定的。电池电动势是指电池正负极之间的平衡电动势是指电池正负极之间的平衡电动势是指电池正负极之间的平衡电动势是指电池正负极之间的平衡电位差。电位差。电位差。电位差。定义式：定义式：E=+-定义式：定义式：E=+-标准氢电极标准氢电极标准氢电极标准氢电极待测标准电极待测标准电极待测标准电极待测标准电极=(二二

37、)标准电极电势的测量标准电极电势的测量Pt|HPt|H2 2(100kPa)|(100kPa)|HH+(a(a=1)|=1)|MMn+n+(a(a=1)|M=1)|M 其它标准电极的电极电位通过与标准氢电极组成电池来确定：其它标准电极的电极电位通过与标准氢电极组成电池来确定：注意：电极的注意：电极的注意：电极的注意：电极的“+”+”、“-”-”由外电路的电流方向确定。由外电路的电流方向确定。由外电路的电流方向确定。由外电路的电流方向确定。如测定铜的标准电极电位如测定铜的标准电极电位如测定铜的标准电极电位如测定铜的标准电极电位(一一一一)Pt|H)Pt|H2 2(100kPa)|H(100kPa

38、)|H+(1molL(1molL-1-1)|Cu)|Cu2+2+(1molL(1molL-1-1)|Cu(+)|Cu(+)测得该电池的电动势测得该电池的电动势测得该电池的电动势测得该电池的电动势:若：若：若：若：若为测锌电极的电极电势若为测锌电极的电极电势若为测锌电极的电极电势若为测锌电极的电极电势.组成电池组成电池组成电池组成电池说明：说明：1.电池中电极电势大的电极为正极，故电池的电电池中电极电势大的电极为正极，故电池的电电池中电极电势大的电极为正极，故电池的电电池中电极电势大的电极为正极，故电池的电动势动势动势动势 EE的值为正的值为正的值为正的值为正.所以，电池反应所以，电池反应所以

39、，电池反应所以，电池反应可以自发进行可以自发进行可以自发进行可以自发进行 .2.2.有时计算的结果有时计算的结果有时计算的结果有时计算的结果 EE为负值，这说明计算之前对于为负值，这说明计算之前对于为负值，这说明计算之前对于为负值，这说明计算之前对于正负极的判断有误正负极的判断有误正负极的判断有误正负极的判断有误.3.E03.E0是氧化还原反应可以自发进行的判据。是氧化还原反应可以自发进行的判据。是氧化还原反应可以自发进行的判据。是氧化还原反应可以自发进行的判据。（三）标准电极电位表（三）标准电极电位表（三）标准电极电位表（三）标准电极电位表1标准电极电位表所列数值是在热力学标准态下的还原电

40、位，标准电极电位表所列数值是在热力学标准态下的还原电位，温度通常为温度通常为298.15K.(只适用于水溶液体系）只适用于水溶液体系）氧氧氧氧化化化化剂剂剂剂的的的的氧氧氧氧化化化化能能能能力力力力增增增增强强强强还还还还原原原原剂剂剂剂的的的的还还还还原原原原能能能能力力力力增增增增强强强强2表中半反应用Ox+ne=Red表示，为还原电位,是强度性质，即与物质的量和反应方向无关。如：(-)Pt|H(-)Pt|H2 2(100kPa)|(100kPa)|HH+(a(a=1)|Cu=1)|Cu2+2+(a=1)|Cu(+)(a=1)|Cu(+)(-)Zn|Zn(-)Zn|Zn2+2+(a=1)|

41、Cu(a=1)|Cu2+2+(a=1)|Cu(+)(a=1)|Cu(+)(-)Cu(-)Cu2+2+(a=1)|Cu|Fe(a=1)|Cu|Fe3+3+(a=1),Fe(a=1),Fe2+2+(a=1)(a=1)|(+)(+)E Eo o=2=2 o oCu2+/CuCu2+/Cu-SHESHEE Eo o=o oFe3+/Fe2+Fe3+/Fe2+-(-(-o oCu2+/CuCu2+/Cu)3电极电位主要取决于氧化还原电对的组成，但与温度、压力、浓度等因素有关。一般地，随温度变化不大，故除298.15K时的温度下可参考此表。说明说明说明说明前面讨论的标准电极电势表是酸介质中的表，所列前面讨

42、论的标准电极电势表是酸介质中的表，所列前面讨论的标准电极电势表是酸介质中的表，所列前面讨论的标准电极电势表是酸介质中的表，所列的反应是在的反应是在的反应是在的反应是在酸介质酸介质酸介质酸介质中进行的。反应中出现的许多物中进行的。反应中出现的许多物中进行的。反应中出现的许多物中进行的。反应中出现的许多物质只能在酸中出现，而不能在碱中出现。质只能在酸中出现，而不能在碱中出现。质只能在酸中出现，而不能在碱中出现。质只能在酸中出现，而不能在碱中出现。无论是酸表，还是碱表，电极反应的通式均为无论是酸表，还是碱表，电极反应的通式均为无论是酸表，还是碱表，电极反应的通式均为无论是酸表，还是碱表，电极反应的通

43、式均为氧化型氧化型氧化型氧化型+ze=+ze=还原型还原型还原型还原型电极反应的实质是氧化型物质被还原的过程电极反应的实质是氧化型物质被还原的过程电极反应的实质是氧化型物质被还原的过程电极反应的实质是氧化型物质被还原的过程.值越大表示氧化型物质越容易被还原。值越大表示氧化型物质越容易被还原。值越大表示氧化型物质越容易被还原。值越大表示氧化型物质越容易被还原。碱介质碱介质碱介质碱介质中另有一张标准电极电势表中另有一张标准电极电势表中另有一张标准电极电势表中另有一张标准电极电势表:还原电势还原电势电对电对电极反应电极反应E /VLi+/LiLi+e-Li-3.040K+/KK+e-K-2.924

44、Zn2+/ZnZn2+2e-Zn-0.7626H+/H22H+2e-2H20Cu2+/CuCu2+2e-Cu0.340O2/H2OO2+4H+4e-2H2O1.229Cl2/Cl-Cl2+2e-2Cl-1.229F2/HF(aq)F2+2H+2e-2HF(aq)3.053XeF/Xe(g)XeF+e-Xe(g)+F-3.4常用电对的标准电极电势常用电对的标准电极电势(298.15K)(298.15K)该表中为该表中为还原电势还原电势即即该电对组成的电极与标准氢电极该电对组成的电极与标准氢电极组成原电池，待测电对为正极，组成原电池，待测电对为正极，发生还原反应发生还原反应,E E(M(M+/M)

45、/M)为正值为正值与标准氢电极组成电池时为与标准氢电极组成电池时为正极正极发生发生还原反应，还原反应，E(Cu2+/Cu)为为正值正值如如Cu2+/Cu电对电对电极反应电极反应E /VLi+/LiLi+e-Li-3.040K+/KK+e-K-2.924Zn2+/ZnZn2+2e-Zn-0.7626H+/H22H+2e-2H20Cu2+/CuCu2+2e-Cu0.340O2/H2OO2+4H+4e-2H2O1.229Cl2/Cl-Cl2+2e-2Cl-1.229F2/HF(aq)F2+2H+2e-2HF(aq)3.053XeF/Xe(g)XeF+e-Xe(g)+F-3.4常用电对的标准电极电势常

46、用电对的标准电极电势(298.15K)(298.15K)与标准氢电极组成电池时为与标准氢电极组成电池时为负极负极发生发生氧化反应，氧化反应，E(Zn2+/Zn)为负值为负值如如 Zn2+/Zn电对电对电极反应电极反应E /VLi+/LiLi+e-Li-3.040K+/KK+e-K-2.924Zn2+/ZnZn2+2e-Zn-0.7626H+/H22H+2e-2H20Cu2+/CuCu2+2e-Cu0.340O2/H2OO2+4H+4e-2H2O1.229Cl2/Cl-Cl2+2e-2Cl-1.229F2/HF(aq)F2+2H+2e-2HF(aq)3.053XeF/Xe(g)XeF+e-Xe(

47、g)+F-3.4常用电对的标准电极电势常用电对的标准电极电势(298.15K)(298.15K)E (XeF/Xe)最大最大XeFXeF的的氧化性最强氧化性最强XeXe的的还原性最弱还原性最弱E (Li+/Li)最小最小LiLi的还原性最强的还原性最强LiLi+的氧化性最弱的氧化性最弱还还原原型型物物质质的的还还原原能能力力越越强强氧氧化化型型物物质质的的氧氧化化能能力力越越弱弱电电对对中中第二节第二节结束结束标准电极电势标准电极电势同一种物质在某一电对中是氧化型，在另一同一种物质在某一电对中是氧化型，在另一同一种物质在某一电对中是氧化型，在另一同一种物质在某一电对中是氧化型，在另一电对中也

48、可以是还原型。例如电对中也可以是还原型。例如电对中也可以是还原型。例如电对中也可以是还原型。例如FeFe2+2+离子在：离子在：离子在：离子在：Fe2+2e-Fe=-0.44VFe3+e-Fe2+=0.771V当当当当FeFe2+2+离子作为还原剂而被氧化为离子作为还原剂而被氧化为离子作为还原剂而被氧化为离子作为还原剂而被氧化为FeFe3+3+离子，必须用离子，必须用离子，必须用离子，必须用与与还原型的还原型的Fe2+相对应的电对的相对应的电对的值（值（0.771V)当当当当FeFe2+2+离子作为氧化剂而被还原为离子作为氧化剂而被还原为离子作为氧化剂而被还原为离子作为氧化剂而被还原为FeF

49、e，则必须用氧化，则必须用氧化，则必须用氧化，则必须用氧化型的型的型的型的FeFe2+2+相对应的电对的相对应的电对的相对应的电对的相对应的电对的值（值（值（值（0.44V)0.44V)判断氧化剂、还原剂的相对强弱以及氧化还原反应的方向。3.原则上，表中任何两个电极反应所表示的电极都原则上，表中任何两个电极反应所表示的电极都可以组成原电池可以组成原电池.位置在上的，即电极电势小的为位置在上的，即电极电势小的为负极，位置在下的，即电极电势大的为正极负极，位置在下的，即电极电势大的为正极.（四）标准电极电位的应用（四）标准电极电位的应用（重点重点重点重点）1电极电位越高，电对中的氧化型物质电极电

50、位越高，电对中的氧化型物质(Ox)得电子得电子能力越强，是强氧化剂；反之，电极电位越低，能力越强，是强氧化剂；反之，电极电位越低，电对中的还原型物质电对中的还原型物质(Red)失电子能力越强，是强失电子能力越强，是强还原剂。还原剂。2较强较强Ox其电对中对应的其电对中对应的Red的还原能力弱，的还原能力弱，较强较强Red其电对中对应的其电对中对应的Ox的氧化能力弱，的氧化能力弱，在等温、等压下，系统的吉布斯函在等温、等压下，系统的吉布斯函数变等于系统所做的最大非体积功。数变等于系统所做的最大非体积功。如果电池反应是在标准状态下进行，又可改写为：如果电池反应是在标准状态下进行，又可改写为：如果电

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