1、第一節第一節 氧化還原反應的基本概念氧化還原反應的基本概念第二節第二節 原電池原電池第三節第三節 電極電勢電極電勢第四節第四節 影響電極電勢的因素影響電極電勢的因素第五節第五節 電池電動勢的應用電池電動勢的應用第四章第四章 氧化還原反應與電極電勢氧化還原反應與電極電勢一、一、氧化還原反應氧化還原反應氧化氧化ox（氧化態）（氧化態） nered（還原態）（還原態）還原還原第一節第一節 氧化還原反應的基本概念氧化還原反應的基本概念氧化氧化ox（氧化態）（氧化態） nered（還原態）（還原態）還原還原任何氧化還原反應都可拆分為兩個氧化還任何氧化還原反應都可拆分為兩個氧化還原電對的半反應（半電池反應

2、，電極反應）：原電對的半反應（半電池反應，電極反應）： E E+ - E- E+ E- 一、電極電勢的產生一、電極電勢的產生1、電極的雙電層結構、電極的雙電層結構ab 由于在金屬與溶液間的界面處形成雙電層結構，電由于在金屬與溶液間的界面處形成雙電層結構，電極電勢產生了。極電勢產生了。雙電層結構的雙電層結構的電極電勢為絕對電極電勢。電極電勢為絕對電極電勢。影響電極電勢的因素影響電極電勢的因素 電極電勢的大小與電極電勢的大小與（1）金屬的本性；）金屬的本性；（2）金屬離子的濃度；）金屬離子的濃度；（3）溫度）溫度 有關。有關。E3、標準電極電勢（1）定義）定義 處于標準態下的電極的電勢稱為該電極處

3、于標準態下的電極的電勢稱為該電極的標準電極電勢，用符號的標準電極電勢，用符號E表示。表示。（2）標準態）標準態 溶液活度為溶液活度為1 , 或氣體壓力為或氣體壓力為100kPa , 液液體和固體為純凈物。體和固體為純凈物。 某電極的E代數代數值愈小，表示此電對中還原態物質愈易失去電子，即還原能力愈強，是較強的還原劑； 若電極的E代數值愈大，表示此電對中氧化態物質愈易得到電子，即氧化能力愈強，是較強的氧化劑。4、標準電極電勢的物理意義：例例6 判斷標準狀態時下列氧化還原反應自發判斷標準狀態時下列氧化還原反應自發進行的方向：進行的方向：2Fe2+Br2 2Fe3+2Br-。nFe3+ e Fe2+

4、 EFe3+ /Fe2+ = + 0.771VnBr2 + 2e 2Br- EBr2 /Br- = + 1.087 VBr2 Fe2+ EOx/Red及及E，EOx/Red：EOx/Red及及EE = E + + ln n上式上式電極電勢的電極電勢的Nernst方程式方程式 式中式中E 電極電勢（電極電勢（V） E 標準電極電勢（標準電極電勢（V） R 氣體常數氣體常數(8.314 JK-1mol-1) F Faraday常數常數(96 485 Cmol-1) T 絕對溫度（絕對溫度（K） n電極反應中得（失）電子數（電極反應中得（失）電子數（mol） Oxa 電極反應中電對氧化態濃度冪的乘積

5、電極反應中電對氧化態濃度冪的乘積 Redb 電極反應中電對還原態濃度冪的乘積電極反應中電對還原態濃度冪的乘積 電極反應中的固體或純液體，其活度視為電極反應中的固體或純液體，其活度視為1，氣體的濃度用其分壓表示氣體的濃度用其分壓表示 。E = E + + ln 當當T298.15K時時E = E+ + lg 例例8 已知電極反應已知電極反應 Fe3 + e = Fe2， E= 0.77V，試分，試分別計算別計算: (1) Fe3 Fe2= 10; (2) Fe3 Fe2= 1/10時的時的E值（值（298K）。）。 解：解：由由Nernst方程可得方程可得 E E + 0.05916lg （ F

6、e3 Fe2 ）（1）當）當 Fe3 Fe2= 10 時時 E 0.77 + 0.05916 = 0.83V E 0.06V （2）當）當 Fe3 Fe2= 110 時時 E 0.77 - 0.05916 = 0.71V E - 0.06V 當當Fe3升高時，升高時， E 升高，升高， Fe3的氧化性增強。的氧化性增強。反之相反。反之相反。E = E - - ln J = E - - ln = E+E-+ + ln E = E+E-+ + lg E E lg 電極電勢，還是計算電池電動電極電勢，還是計算電池電動 勢，都必須首先配平反應勢，都必須首先配平反應電極的電子轉移數往往與電池反應不一致電

7、極的電子轉移數往往與電池反應不一致例例9 已知半反應已知半反應 MnO4- + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O E= 1.51V。MnO4-=Mn2= 1.0molL-1，T = 298K。計算計算（1）H = 0.10 molL-1 ；（；（2）H = 1.0 10-7molL-1時的時的E 值各是多少。值各是多少。解：由解：由Nernst方程可得方程可得（1）當）當 H 0.10 molL-1 時時 E 1.51 lg 0.10 8 1.42V E E lg （2）當）當 H 1.010-7molL-1 時時E 1.51 lg(1.010-7)8 0.85VE例例10 已知半

8、反應已知半反應 Age = Ag E = 0.80V 若在反應體系中加入若在反應體系中加入Cl-離子，并設反應達平衡時，離子，并設反應達平衡時，Cl-1.0 molL-1，試求算電對，試求算電對 Ag/Ag的的E 值。值。解：加入Cl- 離子后， Ag Cl- = AgCl , 使Ag+大大降低，達平衡時： Ag = Ksp / Cl- =1.8 10-10 molL-1由由Nernst方程可得方程可得 E AgAg E + 0.05916 lg Ag 0.800.05916 lg(1.810-10) 0.22V EEKa pH = pKa + lg = pKa + lg = pKa E H+

9、 /H2 E H+ /H2 lg 第五節 電極電勢和電池電動勢的應用一、一、比較氧化劑和還原劑的相對強弱比較氧化劑和還原劑的相對強弱二、判斷氧化還原反應進行的方向二、判斷氧化還原反應進行的方向三三、判斷氧化還原反應進行的限度判斷氧化還原反應進行的限度四四、計算溶度積計算溶度積Ksp五、元素電勢圖的應用五、元素電勢圖的應用E EE例例12 要選擇一種氧化劑能使要選擇一種氧化劑能使Cl-和和Br-的混合溶液中的的混合溶液中的Br-氧化成氧化成Br2，但，但Cl-不變化，試確定在常用的氧化劑不變化，試確定在常用的氧化劑KMnO4和和K2Cr2O7中，選擇何種為宜？中，選擇何種為宜？解：查標準電極電勢

10、表Cr2O72- + 14 H+ + 6e 2Cr3+ + 7H2O E = 1.23V MnO4- + 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O E = 1.51V 由由E值可知，標準狀態下，值可知，標準狀態下， KMnO4能將能將Cl-和和Br-都都氧化；而氧化；而K2Cr2O7只能氧化只能氧化 Br-，不能氧化，不能氧化Cl-，故選擇，故選擇K2Cr2O7為宜。為宜。Br2 + 2e 2Br- E = 1.07VCl2 + 2e 2Cl- E = 1.36VE = E + + ln n任何一個氧化還原反應，原則上都可設計成任何一個氧化還原反應，原則上都可設計成原電池，利用原電池電動勢的正負可以判斷原電池