第七章_氧化还原反应_电化学基础课件.ppt

2、氧化数和化合价 二、氧化—还原反应的配平 3、电极的类型 如果在电对 ?????????????????????????????????中加入NH3·H2O，由于发生配位反应： 形成稳定的 ???????????????????????配离子，溶液中 [Cu2+] 下降，电极电势: ???????????????????????????????????????????????????????????????? 也下降，下降幅度与 ????????????????????????离子的稳定性有关，其稳定常数越大，溶液中 [Cu2+] 越小，电极电势下降幅度越大。 配位反应对电极电势的影响 四、电极电位的应用 1、原电池的电动势和ΔrG的关系 恒温恒压过程中，体系吉布斯自由能的减少等于体系对外做的最大有用功(非膨胀功)。 对电池反应，如果非膨胀功就只有电功 WE， 则有： -ΔrG = WE WE = Q·E Q：所通过的电量，单位库仑； Q = z F E (z 通过外电路电子摩尔数，F法拉第常数, E(电池的电动势) = E正极- E负极 所以： -ΔrG = WE = Q·E = z F E 若反应处于标准态，则： -ΔrG = z F E (电子电荷e=1.602×10-19库仑， 1mol电子的电量为9.65×104库仑) ° ° [注]该关系式将热力学和电化学相联系，测得原电池 的电动势，就可以求出该电池的最大电功，以及 反应的吉布斯自由能变； 反之，知道某个氧化还原反应的吉布斯自由能 变，也可求得构成该反应的原电池的电动势，并 且可由吉布斯自由能变或原电池的电动势判断氧 化还原反应进行的方向和程度。 ΔG的物理意义：代表在等温等压过程中，能被用 来做非体积功的最大值。 假设在等温等压过程中有非体积功 W非 ΔU = Q – W = Q – W体 – W非 Q = ΔU + W体 + W非 = ΔU + p ΔV + W非 = ΔH + W非 等温等压条件下，可逆途径做功最大，吸热最多，即 Qr 最大： Qr ≥ ΔH + W非 T ΔS ≥ ΔH + W非 -(ΔH - T ΔS ) ≥ W非 - ΔG ≥ W非 非体积功小于等于吉布斯自由能变 例：已知 求: Na+/Na 钠电极的标准电极电势。 解：钠电极的电极反应为：Na+ + e- = Na ΔrGm = ΔfGm (Na) - ΔfGm (Na+) = 0 – (-261.87) = 261.87 kJ?mol-1 E = - ΔrGm / z F = -261870 / (1×96485) = -2.714V 易与水作用的活泼元素的标准电极电势，不能直接 测定，都是这样计算得到的。 ° ° ° ° ° 例：铜锌原电池中发生的反应为： Zn(s) + Cu2+(aq) ? Zn2+(aq) + Cu(s) E = ?正极 – ?负极 = E (Cu2+/Cu) - E (Zn2+/Zn) = 0.34 – (-0.76) = +1.10V ° ° ° ° ° 2、判断氧化还原反应进行的方向 -ΔrG = z F E ΔrG 0，即 E 0，反应按该氧化还原方向进行 ΔrG 0，即 E 0，反应按该氧化还原方向的逆 方向进行 实际上用氧化剂和还原剂的相对强弱来判断氧化还原反应的方向更为简便。氧化还原反应按照比较强的氧化剂和比较强的还原剂相互反应，生成比较弱的氧化剂和比较弱的还原剂的方向进行。 通常情况下用标准电极电势判断，结论还是正确的： 一般两标准电极电势差大于