电化学2018年.3.2.pptVIP

§11-2 原电池 一、原电池 原电池是由氧化还原反应产生电流的装置，它使化学能转变为电能。 负极：Zn - 2e- → Zn2+ 正极：Cu2+ + 2e- → Cu 二、半电池/原电池符号、电极的分类 原则上，任何氧化还原半反应都可以设计成半电池。 两个半电池连通，都可以形成原电池。 原电池符号： 习惯上把负极写在左边，正极写在右边，其中“︱”表示两相界面，“‖”表示盐桥，c表示溶液的浓度。 (-) Zn ︱ ZnSO4(c1) ‖ CuSO4(c2) ︱Cu (+) 例: 将下列氧化还原反应设计成原电池, 并写出它的原电池符号。 2Fe2+(1.0mol/L)+Cl2(1kPa) →2Fe3+(0.10mol/L)+2Cl-(2.0mol/L) 负极: Fe2+-e-=Fe3+ 正极: Cl2+2e- =2Cl- 原电池符号: (-) Pt︱Fe2+(1.0mol/L), Fe3+(0.10mol/L) ‖ Cl-(2.0mol/L) ︱ Cl2(p?), Pt (+) 四、标准氢电极·标准电极电势 标准氢电极 H2(100kPa) 镀铂黑的铂片 [H+]=1mol/L 2H++2e- H2 铂片上的H2和溶液中的H+离子建立了如下平衡 氢电极的标准电极电势 标准状态下的某电极与标准氢电极之间的电势差, 叫该电极的标准电极电势( ??) 例: 欲测定锌电极的标准电极电势, 怎么设计一个原电池? 解: (-)Zn︱Zn2+‖ H+︱H2(p?),Pt(+) “-” 号表示与标准与氢电极组成原电池时,该电极为负极。 例: 欲测定铜电极的标准电极电势, 怎么设计一个原电池? 解: (-) Pt, H2(p?)︱H+ ‖Cu︱Cu2+ (+) “+”号表示与标准与氢电极组成原电池时,该电极为正极。 结 论 ??代数值越大，氧化型物质氧化性越强 ??代数值越小，还原型物质还原性越强 氧化剂越强，其共轭还原剂越弱 氧化型+ne- 还原型 例: 标准态下, 试判断下列反应自发进行的方向 Cl2+Cd=Cd2++2Cl- 解: ??(Cd2+/Cd)= -0.403V ??(Cl2/Cl-)= 1.36V E?= ??+- ??- =1.36-(-0.403)=1.76V0 ∴反应正向自发进行。 要根据实际情况选择氧化剂和还原剂 例: 现有含Cl-,Br-,I-三种离子的混合溶液, 欲使I-氧化为I2, 而不使Cl-,Br-氧化, 在常用的氧化剂Fe2(SO4)3和KMnO4, 选择哪有种能符合上述要求. 已知: ??(I2/I-)=0.54V; ??(Fe3+/Fe2+)=0.77V; ??(Br2/Br-)=1.08V; ??(MnO4-/Mn2+)=1.51V; ??(Cl2/Cl-)=1.36V 解: 选Fe2(SO4)3 例: 在Fe2+,Cu2+混合溶液中加入Zn, 这两种离子是同时被还原,还是按一定的先后次序. 解: ??(Cu2+/Cu)=0.34V ??(Zn2+/Zn)= -0.76V ??(Fe2+/Fe)= -0.41V E2?= 1.1V E1?= 0.35V ∵E2? E1? ∴Cu2+首先被还原 例: 判断在酸性溶液中H2O2与Fe2+混合时能否发生氧化还原反应, 若能反应, 写出反应方程式。 解: ??(02/H2O2)= 0.682V, ??(H2O2 /H20)= 1.77V ??(Fe3+/Fe2+)= 0.771V, ??(Fe2+/Fe)= -0.44V E?= ??+- ??- = ??(H2O2 /H20)- ??(Fe3+/Fe2+) =1.77-0.771=0.9990 H2O2+Fe2++2H+=2Fe3++2H2O 八、电势图及其应用 元素电势图 定义: 为了突出表示同一元素各不同氧化值物质的氧化还原能力, 以及它们相互之间的关系, 我们以图的形式表示出来, 这种图叫做元素标准电势图。 原则 (1) 按元素的氧化值由高到低的顺序写出它们的分子式或离子式, 高氧化值写在最左边。 (2) 各不同氧化值物种之间用直线连接起来, 在线上标出其标准电极电势。 如: 氧元素在酸性溶液中的电势图 ??A/V 在酸性介质中, O2, H2O2可作为氧化剂, 氧化能力都较强, 其产物为H2O。 H2O2也可作为还原剂, 其产物为O2。 2. 应用 (1) 计算电对的标准电极电势 假设有一元素的电势图 ?1? ?2? ?3? ??