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无机化学6.2 电极电势的应用


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•各物种氧化值降低的方向从左向右排列
•横线上的数字表示电对的电极电势,横线左端是电对的氧化态, 右端是电对的还原态。
拉蒂莫尔图的应用:
1. 计算不相邻物种之间的Eө(Ox/Red)
E ө(A/B) E ө(B/C)
A
B
C
E ө(A/C)
A + n1e- B B + n2 e- C A + n3e- C
解:反应 Cu2+ + Zn = Zn2+ + Cu 正极的电极反应 Cu2+ +2 e- = Cu 负极的电极反应 Zn = Zn2+ + 2 e-
E ө =0.337V E ө = -0.763V
Eө = E 0(正极)- Eө(负极)=0.337V - (-0.763V) = 1.100V
lg K nE 2 1.100V 37.2 0.0592V 0.0592V
原电池(1) C ∣ C+ ‖ A+∣ A 原电池(2) C ∣ C+ ‖ B+∣ B 原电池(3) B ∣B+ ‖ A+∣ A
E ө(Ox / Red)代数值越小,该电极上越容易 发生氧化反应, 还原型物质的还原能力(失去电子 能力)越强,是较强的还原剂;氧化型物质的氧化 能力弱。
E ө(Ox / Red)代数值越大,该电极上越容易发 生还原反应,表明氧化型物质的氧化能力(得到电子 能力)越强,是较强的与氧化剂; 还原型物质还原 能力越弱;
——判断物质氧化还原能力的相对强弱
4 氧化还原反应的方向
r Gm = -nFE池 = nF( E 正 - E 负 )
r Gm < 0
氧化还原反应自发进行的判据: E池 >0 或 E 正 > E 负
若在标准态,氧化还原反应自发进行的判据: E池ө >0 或 E ө 正 > E ө负
例题;在标准态下,判断下列反应进行的方向 Pb2+ + Sn = Sn2+ + Pb
G1ө G2 ө G3 ө
G1θ = -n1F E ө(A/B) G2 θ = -n2F E ө(B/C) G3 θ = -n3F E ө(A/C)
G3 ө = G1ө + G2 ө
n3 = n1 + n2
E ( A / C) n1E ( A / B) n2E (B / C) n1 n2
§ 6-4电极电势的应用:
2、判断原电池的正、负极,计算原电池的电动势
E值小的为负极; E值大的为正极
E池ө = E 正ө - E 负ө E池 = E 正 - E 负 E池 为电池的电动势, E 正 和E 负分别为正极和 负极的电极电势。
有三个电极A+∣ A, B+∣ B, C+∣ C
Eө (A+/ A) > Eө (B+/ B)> Eө (C+/ C)
解答: E ө(Pb2+ / Pb ) = - 0.13V E ө(Sn2+ / Sn ) = - 0.14V
Pb2+ + 2e- Pb Sn Sn2+ + 2e-
(正极) (负极)
E池 = E正 - E负= E ө(Pb2+ / Pb ) - E ө(Sn2+ / Sn ) = -0.13V - (-0.14V) = +0.01V
氧化还原反应的速率与E池ө 无关
8 计算难溶电解质溶度积Ksp ө 解:
lg K = nE /0.059 =2[-0.126-(-0.359)/0.059 =7.87
§5-5 元素电势图及其应用
拉蒂莫尔图
拉铁莫尔图(Latimer diagram) 也叫元素电势图。 将同一元素不同氧化值物种的标准电极电势以图示法表示。
5 选择氧化剂和还原剂
什么氧化剂可以氧化I - 而不氧化Br - 和Cl - ?
Eө(I2 / I- )=0.535V Eө(Br2 / Br- )=1.08V Eө(Cl2 / Cl- )=1.358V 电极电势在0.535V—1.08V之间
氧化剂Fe3+
6 判断氧化还原反应进行的次序(热力学上)
E池 为正值,说明反应按正方向进行。
非标准态, E池ө >0.2V 可以用E池ө 判断反应方向
对于含氧酸(或盐)参加的氧化还原反应,溶液的酸 度会导致反应方向的改变。
H3AsO4 + 2I- + 2H+ = HAsO2 + I2 + 2H2O pH =8 , 反应逆向进行; 强酸性介质pH = 4~6 , 反应正向进行
K 2 1037
Kө值如此之大,说明该反应进行得很完全,在平衡时 c(Zn2+) = 0.10mol·L-1 K C(Zn2 ) / C 2 1037
C(Cu 2 ) / C C(Cu 2 ) 0.10mol L1 5 1039 mol L1
2 1037
结论:
氧化还原反应的方向由E池 判断: E池 >0 氧化还原反应的限度由E池ө 判断:
把氯水加入含有Br- 和I- 的混合溶液中,哪一种先被氧化?
E ө(I2 / I- )= 0.535V E ө(Br2 / Br- )=1.08V E ө(Cl2 / Cl- )=1.358V
电极电势差越大,越先被氧化。
氧化剂首先氧化最强的还原剂 还原剂首先还原最强的氧化剂
7、氧化还原反应的限度 ——电动势与平衡常数的关系式
r Gm= -nFE池
( 标准态) r Gmө = -nFEө池
rGmө
E池ө rGm RT ln K nFE池

E池
2.303RT nF
lg K
E池
0.0592 lg K n
例题:在0.10mol·L-1CuSO4溶液中投入Zn粒,求反应达到平衡后 溶液中Cu2+的浓度.在平衡时c(Zn2+) = 0.10mol·L-1
E
ө A
(下角A代表酸性溶液)
+1.20 +1.18
+1.70 +1.63 +1.36
ClO4- —— ClO3- —— ClO2- —— HClO —— Cl2 —— Cl-
+7
+5
+3
+1
0
-1
+1.51
+0.56
+2.26
+0.95 +1.51 -1.18
MnO4- —— MnO42- —— MnO2 —— Mn3+ —— Mn2+ —— Mn
n 是半反应中转移的电子数,在计算中采用氧化值的改变。 2、判断元素处于某一氧化值时,是否发生歧化反应。
如果图上物种左边的标准电极电势低于右边的标准电极电 势(即E 左ө < E 右ө ),该物种则可以歧化为相邻的物种。
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