氧化还原反应与电极电位

氧化还原反应与电机电位包括氧化还原反应。原电池，原电池的热力学，电动势与电极电势的应用，电极电位的方程。

氧化还原反应与电极电位

• 氧化还原反应
  • 氧化值
    • 与化合价（相结合的原子之间的个数比）不一定一致
      • e.g.CH4，CHCl3的C氧化数分别为 -4 与 +2，但化合价均为4价
    • 某元素的一个原子的表观荷电数
  • 氧化还原半反应
    • 半反应由同一元素原子的不同氧化数组成，其中氧 化数高的为氧化态, 氧化数低的为还原态。
      • 氧化态 (Ox) + ne -→还原态 (Red)
  • 氧化还原电对：氧化态/还原态 Ox/Red
    • 当溶液中的介质或其他物质参与半反应时，也要写入
  • 氧化还原反应方程式的配平（离子-电子法）
    • 写出离子方程式
    • 根据氧化还原电对写出半反应
    • 根据质量守恒和电荷守恒配平半反应（尤其O原子）
    • 确定两个半反应系数，合并半反应
    • 步骤
• 原电池
  • 原电池反应：两个半反应
    • Re1+ Ox2 == Ox1 + Re2
  • 电池组成式
    • (-) Zn(s)︱ZnSO4(c1) ||CuSO4 (c2) ︱Cu(s) (+)
  • 电极类型
    • 金属- 金属离子电极
    • 气体 - 离子电极
    • 金属 - 金属难溶盐电极
    • 氧化还原电极或浓差电极
  • 电极电位的产生
    • 金属表面与溶液界面间形成了“双电层”， 即电极电势差
  • 标准电极电位φθ
    • 待测电极处于标准状态时，所测得的电极电位， 但电极电势的绝对值是无法测量的
      • Eθ＝ φθ(+) - φθ(-)
      • ΔGθ = -nFEθ
      • lnKθ = nFEθ/(RT)
      • 应用
  • 标准电极和常用电极
    • 标准氢电极：电极电位规定为0
    • 甘汞电极：Hg2Cl2(s) + 2e -== 2Hg(l) + 2Cl -(aq)，φ(Hg2Cl2/Hg)=0.2412（饱和）
    • 氯化银电极：AgCl(s) + e -==Ag(s) + Cl-(aq)，φ(AgCl/Ag)=0.2223（1mol/L）
• 原电池的热力学
  • △rGm与E的关系
    • △rGm=-nFE
  • Kθ与Eθ 关系
    • lnKθ = nFEθ/(RT) lgKθ = nEθ/0.05916（T＝298.15K时）
• 电动势与电极电势的应用
  • 可以根据电极电势代数值的相对大小比较物质的氧化还原性 的强弱
  • 判断氧化还原反应的方向
    • ΔG < 0，E > 0 ，自发进行（输出有用功）
    • ΔG = 0，E = 0 ，平衡
    • ΔG > 0，E < 0 不能自发进行
  • 衡量氧化还原反应进行的程度
  • 求难溶盐的溶度积
• 电极电位的Nernst方程
  • • 酸度
    • 沉淀生成(重难点)
    • 配合物生成
    • 弱电解质生成
• 书写规则
  • • 左边为负极，起氧化作用； 右边为正极，起还原作用
    • “|” 表示相界面，有电势差存在
    • “||” 表示盐桥，溶液紧靠盐桥，使液接电势降到可以忽略不计
    • 要注明温度，不注明就是 298.15 K 要注明物态， 气体要注明压力，溶液要注明浓度
    • 气体电极和氧化还原电极要写出导电的惰性电极，通常是铂电极， 写在外边，固体和气体紧靠电极板。
    • 氧化反应‖还原反应 低价态│高价态‖高价态│低价态