无机化学---第四章 氧化还原反应.ppt

氧化还原反应是一类极其重要的化学反应。实验室制取氧气的反应，工业上生产硝酸过程中涉及的几个反应都是氧化还原反应。 （1）氧化与还原 (oxidization and reduction) 氧化还原概念的发展 起先 2Mg(s)+O2(g) = 2MgO(s) 与氧结合 后来 Mg→Mg2++2e 电子转移 现在 2P(s)+2Cl2(g) = 2PCl3(l) 电子偏移 1.标准氢电极 　　将铂片表面镀上一层多孔的铂黑(细粉状的铂)，放人氢离子浓度为1mol·L-1的酸溶液中(如HCl)。不断地通人压力为101.3kPa的氢气流，使铂黑电极上吸附的氢气达到饱和。这时，H2与溶液中H+可达到以下平衡： 2H+ + 2e- ? H2 　　101.3kPa氢气饱和了的铂片和氢离子浓度为1mol·L-1的酸溶液之间所产生的电势差就是标准氢电极的电极电势，定为零：E ? H+/H2＝0.0000V 标准氢电极示意图: ← Pt → ←H+ 欲确定某电极的电极电势 可把该电极与标准氢电极组成原电池 测其电动势(E ) 则 E 即为待测电极的电极电势 2. 电极电势的测定 设计原电池 (?) Pt, H2(100kPa) | H+(1mol?L-1) || Cu2+(1 mol?L-1) | Cu (+) 例1. 测定E(Cu2+/Cu) E = E(+) - E(-) = E(Cu2+/Cu) - E (H+/H2) E(Cu2+/Cu) = E - E (H+/H2) = 0.340 V- 0 V= +0.340 V 测得原电池电动势：E = 0.340 V 设计原电池 (?) Zn | Zn2+(1mol?L-1) || H+(1mol?L-1) | H2(100kPa), Pt (+) 例2. 测定E(Zn2+/Zn) 测得原电池电动势：E = 0.7626 V E = E(+) - E(-) = E (H+/H2) - E(Zn2+/Zn) E(Zn2+/Zn) = E (H+/H2) - E = 0V- 0.7626 V= -0.7626 V 物质皆为纯净物 有关物质的浓度为1mol·L-1 涉及到的气体分压100kPa 待测电极处于标准态 所测得的电极电势即为标准电极电势 记为E (M+/M) 3. 标准电极电势 标准电极电势的意义 易失电子 易得电子 注意： 是强度物理量，无加和性质 Cu2+ + 2e = Cu 2Cu2+ + 4e = 2Cu 在电极反应中，标准电极电势就是对某物质氧化型得电子或还原型失电子能力的量度。 电对的电极电势数值越正，该电对中氧化型的氧化能力(得电子倾向)越大，电对的电极电势数值越负，还原型还原能力越强。 根据电对的电极电势，判断金属或离子相对氧化（还原）能力的强弱 例： Fe3++ e = Fe2+ ?? = 0.77V Cu2++ 2e = Cu ?? =0.34V Fe2++ e = Fe ?? = ?0.44V Al3++ 3e = Al ?? =?1.66V 则最强的还原剂是：A. Al3+； B. Fe； C. Cu； D. Al. 标准电极电势表 附录7） 3.4 XeF + e- Xe(g) + F- XeF/Xe(g) 3.053 F2+2H+ + 2e- 2HF(aq) F2/HF(aq) 1.229 Cl2 + 2e- 2Cl- Cl2/Cl- 1.229 O2+4H+ + 4e- 2H2O O2/H2O 0.340 Cu2+ + 2e- Cu Cu2+/Cu 0 2H+ + 2e- 2H2 H+/H2 -0.7626 Zn2+ + 2e- Zn Zn2+/Zn -2.924 K+ + e- K K+/K -3.040 Li+ + e- Li Li+/Li E /V 电极反应 电对 常用电对的标准电极电势(298.15K) 该表中为还原电势 与标准氢电极组成电池时为正极 发生还原反应，E (Cu2+/Cu) 为正值 如 Cu2+/Cu 3.4 XeF + e- Xe(g) + F- XeF/Xe(g) 3.053 F2+2H+ +2e-