氧化还原反应与电极电势1学习教案.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,#,单击此处编辑母版标题样式,会计学,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,会计学,1,氧化(ynghu)还原反应与电极电势1,第一页，共51页。,2025/9/12 周五,2,教学(jio xu)基本要求,掌握标准电极电势(dinsh)及应用；Nernst方程式的计算。,熟悉原电池的基本概念、组成及其表示方法；常用的参比电极与指示电极。,了解用电势(dinsh)法测定溶液pH值的原理与方法。,原电池的概念、组成及其表示方法；,Nernst方程式的计算及电极电势(dinsh)的应用；,用电势(dinsh)法测定溶液pH值的原理与方法。,重点(zhngdin)、难点,第1页/共51页,第二页，共51页。,2025/9/12 周五,3,反应物质之间有电子转移的反应称为(chn wi)氧化还原反应（oxidation-reduction reaction),失去电子的过程叫氧化（oxidation)，,失去电子的物质叫做还原剂(reducing agent);,得到电子的过程叫还原（reduction），,得到电子的物质叫氧化剂（oxidizing agent）,氧化剂被还原，还原剂被氧化。,第五章 氧化(ynghu)-还原反应与电极电势,第一节 氧化(ynghu)-还原反应的基本概念,第2页/共51页,第三页，共51页。,2025/9/12 周五,4,国际纯粹和应用化学联合会（IUPAC）规定氧化数的概念(ginin)为：在单质或化合物中，假设把每个化学键中的电子指定给所连接的两原子中电负性较大的一个原子，这样所得的某元素一个原子的电荷数就是该元素的氧化数，即氧化数是某元素一个原子的形式荷电数(表观荷电数，apparent charge number)，这种荷电数由假设把每个化学键中的电子指定给电负性更大的原子而求得。,氧化(ynghu)数（oxidation number）氧化(ynghu)值,第一节 氧化(ynghu)-还原反应的基本概念,第3页/共51页,第四页，共51页。,2025/9/12 周五,5,氧化(ynghu)数,（1）在单质中，元素的氧化数为零。如Cl2、N2、P4（白磷）分子中，元素的氧化数都为零。,（2）在离子中，对于单原子离子来说，元素的氧化数等于它所带的电荷数。如Fe2+离子的氧化数为2。多原子离子的荷电数等于各元素氧化数的代数和。,（3）中性分子中所有原子的氧化数的代数和等于零。,（4）对几种(j zhn)元素的氧化数有下列规定：除金属氢化物（如LiH、CaH2）中氢的氧化数为-1外，其余氢的化合物中氢的氧化数都是+1。氧的氧化数一般为-2，例外的有：H2O2等过氧化物中氧的氧化数是-1；OF2中是+2。氟在其所有化合物中的氧化数都为-1；其他卤素，除了与电负性更大的卤素结合时（如ClF、ICl3）或与氧结合时具有正的氧化数外，氧化数都为-1。,第4页/共51页,第五页，共51页。,2025/9/12 周五,6,氧化值可为整数，也可为分数。,例：Fe3O4 中，Fe：+8/3；,S4O62-中，S：+5/2。,按确定(qudng)元素氧化值规则的先后顺序，就能正确确定(qudng)化合物中各元素的氧化值。,例：KMnO4，先确定(qudng)K，+1；,再确定(qudng)O，-2；,最后确定(qudng)Mn，+7。,第5页/共51页,第六页，共51页。,2025/9/12 周五,7,计算Na2S4O6中S元素(yun s)的氧化数。（）,计算 HClO3中 Cl 的氧化数。（+5）,MnO4-中的Mn （+7）,K2Cr2O7中的Cr （+6）,Na2S2O3中的S （+2）,HClO中 Cl 的氧化数。（+1）,H2O2,第6页/共51页,第七页，共51页。,2025/9/12 周五,8,(1)当元素(yun s)的氧化数为最高值时，它的氧化数不能再增大，只能做氧化剂。,如Cr2O72-、MnO4-是常用的氧化剂。,(2)当元素(yun s)的氧化数为最低值时，它的氧化数不能再减小，只能做还原剂。,如S2-、I-是常用的还原剂。,（3）当元素(yun s)的氧化数为中间值时，它既可以做氧化剂，也可以做还原剂。如：I2有时是氧化剂，有时是还原剂。,第7页/共51页,第八页，共51页。,2025/9/12 周五,9,二、氧化(ynghu)与还原,氧化（反应）：氧化值升高的过程。,还原（反应）氧化值降低的过程。,氧化-还原反应(oxidation reduction reaction)：,凡是氧化值发生了变化(binhu)的化学反应。,氧化剂(oxidant)：氧化值降低的物质。,还原剂(reductant)：氧化值升高的物质。,氧化(ynghu)剂氧化(ynghu)值降低被还原,还原剂,氧化值升高,被氧化,氧化还原反应的基本概念,例如：,2Na+Cl,2,=2NaCl H,2,+Cl,2,=2HCl,第8页/共51页,第九页，共51页。,2025/9/12 周五,10,Zn：氧化(ynghu)值从0升到了+2，它本身被氧化(ynghu)，是还原剂，并使Cu2+发生还原。,Zn+Cu,2+,Zn,2+,+Cu,2,Fe,3+,+Sn,2+,2,Fe,2+,+Sn,4+,Cu：氧化值从+2变到了0，它本身(bnshn)被还原，是氧化剂，同时使Zn发生氧化。,Fe：氧化(ynghu)值从+3降到了+2，Fe3+被还原，为氧化(ynghu)剂。,Sn,：氧化值从,+2,升高到了,+4,，,Sn,2+,被氧化，为还原剂,。,氧化还原反应的基本概念,第9页/共51页,第十页，共51页。,2025/9/12 周五,11,物质的氧化(ynghu)态和它的还原态可以互相转化,如 Zn2+与Zn、Cu2+与Cu、Fe3+与Fe2+、Sn4+与Sn2+：,氧化-还原(hun yun)电对(redox couple)记为：Ox/Red,同一元素的不同氧化值的两种物质,氧化态(oxidation state,Ox)（氧化值较高的物质）和它的还原(hun yun)态(reduction state,Red)（氧化值较低的物质）。,三、氧化(ynghu)-还原电对,Zn,2+,+2e,Zn,Cu,2+,+2e,Cu,Fe,3+,+e,Fe,2+,Sn,4+,+2 e,Sn,2+,通式：,Ox+,n,e,Red,Zn,2+,/Zn,、,Cu,2+,/Cu,、,Fe,3+,/Fe,2+,、,Sn,4+,/Sn,2+,氧化还原反应的基本概念,第10页/共51页,第十一页，共51页。,2025/9/12 周五,12,物质(wzh)的氧化态和它的还原态互为共轭关系。在这一共轭关系中，若物质(wzh)的氧化态的氧化性越强，与其共轭的还原态物质(wzh)的还原性就越弱；反之，物质(wzh)还原态的还原性越强，则与它共轭的氧化态物质(wzh)的氧化性就越弱。,氧化-还原反应(fnyng)实质上是两个氧化还原电对间电子的转移反应(fnyng)。,每个氧化-还原反应可拆分为(fn wi)两个半反应：,2,Fe,3+,+Sn,2+,2,Fe,2+,+Sn,4+,可拆分成：,Fe,3+,+e,Fe,2+,Sn,4+,+2 e,Sn,2+,2,MnO,4,-,+5H,2,O,2,+6H,+,2,Mn,2+,+5O,2,+8H,2,O,可拆分成：,MnO,4,-,+8H,+,+5e,Mn,2+,+4H,2,O,H,2,O,2,2,H,+,+O,2,+2e,氧化还原反应的基本概念,第11页/共51页,第十二页，共51页。,2025/9/12 周五,13,将锌片置于蓝色的硫酸铜溶液中，锌片会逐渐溶解变为Zn2+而进入(jnr)溶液；溶液中的Cu2+则不断地变成红棕色的金属Cu从溶液中析出，沉积在锌片表面上。,第二节 原 电 池,Zn+CuSO,4,ZnSO,4,+Cu,Zn与Cu2+之间发生(fshng)了电子的转移，Zn失去电子被氧化，Cu2+得到电子被还原。,电子的流动是无秩序的，没有进行(jnxng)定向移动，因而不会产生电流。,第12页/共51页,第十三页，共51页。,2025/9/12 周五,14,1.原电池(primary cell)，简称电池：将氧化还原反应的化学能转化成电能(dinnng)的装置。,理论上讲，任何一个氧化还原反应都可以设计成一个原电池。,原电池,第13页/共51页,第十四页，共51页。,2025/9/12 周五,15,原电池中盐桥的作用是构成(guchng)原电池的通路和维持溶液的电中性。,2.原电池的组成：原电池是由两,个半电池组成。,锌片和硫酸锌溶液组成一个,半电池，Zn向外电路输出,电子，为负极；,铜片和硫酸铜溶液组成另一,半电池，Cu2+从外电路获得(hud),电子生成金属Cu为正极。,原电池,第14页/共51页,第十五页，共51页。,2025/9/12 周五,16,两个半电池(或电极electrode)。半电池包括电极材料(电极板)和电解质溶液，电极板是电池反应中电子(dinz)转移的导体，氧化还原电对的电子(dinz)得失反应在溶液中进行。,盐桥连接两个半电池，沟通原电池的内电路。,半电池,Zn,2+,/Zn,半电池,Cu,2+,/Cu,电极板,电极板,盐桥,原电池的组成(z chn),第15页/共51页,第十六页，共51页。,2025/9/12 周五,17,锌电极,（负极）,Zn,-,2e,Zn,2+,发生氧化反应,3.电池(dinch)反应(cell reaction),铜电极,（正极）,发生还原反应,Cu,2+,+2e,Cu,或,Zn+CuSO,4,ZnSO,4,+Cu,Zn,2+,+Cu,Zn+Cu,2+,负极电对中的还原态物质在原电池反应(fnyng)中做还原剂，正极电对中的氧化态物质在原电池反应(fnyng)中做氧化剂。,原电池,第16页/共51页,第十七页，共51页。,2025/9/12 周五,18,4.原电池组成(z chn)式书写原则：,(1)原电池的负极写在左边，正极写在右边，两电极以盐桥相,连，用“”表示，在盐桥两侧(lin c)是两个电极的电解质溶液。,(2)电极(dinj)板与电极(dinj)其余部分(电解质溶液)的界面用“”分开。,同一相中不同物质之间，及电极(dinj)中其它相界面用“，”分开。,(3),当气体或液体不能直接与普通导线相连时，应以不活泼的,惰性金属（如铂）或石墨作电极板起导电作用。,(4),纯气体、纯液体和固体，如,H,2,(g),、,O,2,(g),、,I,2,(s),、,Br,2,(l),，,需紧靠电极板，并注明以何种状态存在,。,(5),溶液注明浓度，气体注明分压。标准状态下浓度表示为,c,。,标准状态下的铜锌原电池的电池符号表示为：,(,-,)ZnZnSO,4,(,c,),CuSO,4,(,c,)Cu(+),原电池,(,-,)ZnZnSO,4,(,c,),CuSO,4,(,c,)Cu(+),第17页/共51页,第十八页，共51页。,2025/9/12 周五,19,例：将氧化-还原反应设计成原电池，并写出原电池符号：,解：根据正极发生还原(hun yun)反应，负极发生氧化反应的规,律，先将氧化-还原(hun yun)反应拆分成两个半反应：,还原反应,正极反应,MnO,4,-,+8H,+,+5e,Mn,2+,+4H,2,O,氧化反应,负极反应,H,2,O,2,2,H,+,+O,2,+2e,组成原电池时，MnO4-/Mn2+电对为正极(zhngj)，,O2/H2O2电对为负极。,原电池符号可写为：,(,-,),Pt,，,O,2,(g),H,2,O,2,(,c,1,),，,H,+,(,c,2,),MnO,4,-,(c,3,),，,Mn,2+,(,c,4,),，,H,+,(,c,5,),Pt(+),原电池,第18页/共51页,第十九页，共51页。,2025/9/12 周五,20,解：根据正极发生还原(hun yun)反应，负极发生氧化反应的规,律，先将氧化-还原(hun yun)反应拆分成两个半反应：,还原反应,正极反应,MnO,4,-,+8H,+,+5e,Mn,2+,+4H,2,O,氧化反应,负极反应,Fe,2+,Fe,3+,+e,组成原电池时，MnO4-/Mn2+电对为正极(zhngj)，,Fe3+/Fe2+电对为负极。,原电池符号可写为：,(,-,),Pt,Fe,3+,(,c,1,),，,Fe,2+,(,c,2,),MnO,4,-,(c,3,),，,Mn,2+,(,c,4,),，,H,+,(,c,5,),Pt(+),原电池,练习：将氧化-还原反应(fnyng)设计成原电池，并写出原电池符号：,MnO,4,-,+Fe,2+,+H,+,Mn,2+,+Fe,3+,+H,2,O,第19页/共51页,第二十页，共51页。,2025/9/12 周五,21,例：写出原电池：,(-)PtSn2+(c1)，Sn4+(c2)Fe3+(c3)，Fe2+(c4)Pt(+),的电极(dinj)反应及电池反应式。,解：根据原电池中负极发生氧化反应(fnyng)，正极发生还原,反应(fnyng)的原则，写出电极反应(fnyng)为：,正极反应还原反应,Fe,3+,+e,Fe,2+,负极反应氧化反应,Sn,2+,Sn,4+,+2e,根据电池反应(fnyng)中正极电对中氧化态物质为氧化剂，负极电对中的还原态物质为还原剂的原则，电池总反应(fnyng)可写成：,2,Fe,3+,+Sn,2+,2,Fe,2+,+Sn,4+,原电池,第20页/共51页,第二十一页，共51页。,2025/9/12 周五,22,第三节 电极电势,一、电极电势的产生(chnshng),把金属插入含有该金属离子(lz)的溶液中，当金属的溶解速率与金属离子(lz)的沉积速率相等时，建立了如下平衡：,第21页/共51页,第二十二页，共51页。,2025/9/12 周五,23,电极表面(biomin)双电层(doublecharge layer)结构,影响电极电势的因素：,氧化态还原态得失电子的能力，浓度(nngd)，温度,第22页/共51页,第二十三页，共51页。,2025/9/12 周五,24,2.标准(biozhn)电极电势,无法测定出单一(dny)电极的电极电势，只能测定电池的电动势（两个电极的电势差）,E池=E+-E-,参比电极（reference electrode),第23页/共51页,第二十四页，共51页。,2025/9/12 周五,25,标准(biozhn)氢电极,/H,H,电对：,2,+,电极(dinj)反应：,表示为：,H,+,H,2,(g)Pt,标准(biozhn)氢电极(SHE),(,),V,000,.,0,/H,H,2,=,+,E,(,),g,H,2e,aq),(,H,2,2,+,+,标准氢电极装置图,298.15K,第24页/共51页,第二十五页，共51页。,2025/9/12 周五,26,标准电极电势 （浓度(nngd)，温度，压力）,标准氢电极(dinj)（SHE）|待测电极(dinj),Ex=E池,(-)Pt,H2(P)|H+(1molL-1)Cu2+(1molL-1)|Cu(+),测得该电池的电动势E=0.34V,所以,ECu2+/Cu=0.34V,(-)Zn|Zn2+(1molL-1)H+(1molL-1),H2(p)|Pt(+),测得该电池的电动势E=0.76V,所以,EZn2+/Zn=-0.76V,第25页/共51页,第二十六页，共51页。,2025/9/12 周五,27,标准(biozhn)电极电势表,见303页,注意：1 氧化(ynghu)态+ne 还原态,2.酸碱度的影响,3.系数的改变不影响,4.只适用于水溶液,5.相对值,第26页/共51页,第二十七页，共51页。,2025/9/12 周五,28,判断氧化还原能力的相对强弱,愈高，电对中氧化型得电子能力愈强，是较强氧化剂；,愈低，电对中还原型失电子能力愈强，是较强还原剂。,电对的Ox的氧化能力越强，其Red的还原能力就越弱；,Red的还原能力越强，其Ox的氧化能力就越弱。,值高的氧化态和值低的还原态作用，是一个自发过程。如 Zn+Cu2+Cu+Zn2+,(Cu2+/Cu)=0.341 9V (Zn2+/Zn)=-0.761 8V,电池的正负极,正极 高的电对：Cu2+2e Cu (还原反应(fnyng),负极 低的电对：Zn Zn2+2e (氧化反应(fnyng),标准(biozhn)电极电势的应用,第27页/共51页,第二十八页，共51页。,2025/9/12 周五,29,标准(biozhn)电极电势表(298.15K),半反应,/V,Na,+,+e Na,-,2.71,Zn,2+,+2e,Zn,-,0.761 8,Pb,2+,+2e,Pb,-,0.126 2,2H,+,+2e H,2,0.000 00,Cu,2+,+2e Cu,0.341 9,O,2,+2H,+,+2e H,2,O,2,0.695,Cl,2,+2e,2Cl,-,1.358 27,MnO,4,-,+8H,+,+5e Mn,2+,+4H,2,O,1.507,氧化剂的氧化能力(nngl)增强,还原(hun yun)剂的还原(hun yun)能力增强,电极电势,第28页/共51页,第二十九页，共51页。,2025/9/12 周五,30,三、影响(yngxing)电极电势的因素,1.能斯特方程式(Nernst equation),一般(ybn)地：a Ox+ne b Red,电极电势的Nernst方程,当T=298.15K(室温)，代入各常数等，得,常用的Nernst方程：,电极电势,第29页/共51页,第三十页，共51页。,2025/9/12 周五,31,使用能斯特方程式时应注意,Nernst方程适用于水溶液(rngy)，一般温度不是过高或过低的情况。,凡固体物质、纯液体或稀溶液(rngy)的溶剂，不必列入Nernst方程。,I2(s)+2e 2I-(=0.5345V),对于气体物质，用气体分压与标准压力p(101.3kPa)之比值。,O2(g)+4H+4e 2H2O (=1.229V),能斯特(Nernst)方程(fngchng),第30页/共51页,第三十一页，共51页。,2025/9/12 周五,32,除Ox及Red物质外，若有H+或OH参加(cnji)反应，其浓度必,须写入方程。,MnO,4,-,+8H,+,+5e,Mn,2+,+4H,2,O,如,由Nernst方程可见,电极电势不仅取决于电极本性，还取决于温度和氧化剂、还原剂及相关介质的浓度或分压。,决定电极电势高低的主要因素是标准电极电位(din wi)，当氧化型或还原型物质浓度很大或很小、或电极反应式中的系数很大时对电极电势产生显著的影响。,能斯特(Nernst)方程(fngchng),第31页/共51页,第三十二页，共51页。,2025/9/12 周五,33,例1：电极(dinj)反应 MnO4-+8 H+5e Mn2+4H2O,=1.51V，若MnO4-和Mn2+浓度均为1molL-1，,求298.15K，pH=6时的电极(dinj)电势。,解：c(MnO4-)=c(Mn2+)=1 molL-1，pH=6，n=5,能斯特(Nernst)方程(fngchng),第32页/共51页,第三十三页，共51页。,2025/9/12 周五,34,2.浓度(nngd)对电极电势的影响,氧化(ynghu)态浓度越大或还原态的浓度越小，都会使电极电势增大。,氧化态浓度(nngd)越小或还原态的浓度(nngd)越大，都会使电极电势减小。,【,例题,】,已知电极反应：,Ce,4+,+e Ce,3+,(,+1.61V),试分别计算氧化态物质浓度由标准状态变为,Ce,4+,=0.1molL,-1,时和还原态浓度由标准状态变为,Ce,3+,=0.1molL,-1,时的电极电势,值。（,T=298K,）,电极电势,当,Ce,3+,=0.1molL,-1,时,解：当,Ce,4+,=0.1molL,-1,时,第33页/共51页,第三十四页，共51页。,2025/9/12 周五,35,3.酸度对电极电势的影响(yngxing),电极电势(MnO4-/Mn2+)值随H+的降低而明显减弱(jinru)，凡有H+离子参加的电极反应，酸度对电极电势的影响均较大，有时还能影响氧化-还原反应的产物。,例,1.,在298,K,时，已知电极反应：,MnO,4,-,+8H,+,+5e,2,Mn,2+,+4H,2,O,o,(MnO,4,-,/Mn,2+,)=1.51v,，,电极中氧化态和还原态物质的浓度均以标准状态浓度计。计算该电极反应物中只将,H,+,浓度分别由标准状态变为0.1,molL,-1,时和变为110,-7,molL,-1,时的电极电势,(,MnO,4,-,/Mn,2+,),值.,当,H,+,=0.1molL,-1,时,，,(MnO,4,-,/Mn,2+,)=1.42v,当,H,+,=110,-7,molL,-1,时,，,(MnO,4,-,/Mn,2+,)=0.85v,电极电势,解：,第34页/共51页,第三十五页，共51页。,2025/9/12 周五,36,例2：电极反应 Cr2O72-+14 H+6e-2Cr3+7H2O,=1.23V，若Cr2O72-和Cr3+浓度均为1molL-1，,求(298.15K)下列(xili)条件时的电极电势。,H,+,(mol,L,-1,),(V),10,=1.23+0.0592/6 lg(110,14,)=1.37,1,=,=1.23,110,-3,=1.23+0.0592/6 lg(110,-3,)=0.28,110,-7,=1.23+0.0592/6 lg(110,-7,)=0.36,电极电势,第35页/共51页,第三十六页，共51页。,2025/9/12 周五,37,第四节 电极电势的应用(yngyng),一、比较(bjio)氧化剂和还原剂的相对强弱,电极电势的相对大小反映氧化-还原电对得失电子(dinz)的难易程度。,电极电势愈高，,Ox,越易得到电子变成其共轭的,Red，,即,Ox,氧化能力越强，其共轭,Red,的还原能力越弱。,电极电势越低，,Red,越易失去电子变成其共轭的,Ox，,即,Red,还原能力越强，其共轭,Ox,的氧化能力越弱。,(F,2,/F,-,)=2.87V，,(Cl,2,/Cl,-,)=1.358V,(Br,2,/Br)=1.087V，,(I,2,/I)=0.535V,如,各氧化态物质的氧化能力强弱顺序为：,F,2,Cl,2,Br,2,I,2,各还原态物质的还原能力强弱顺序为：,F,-,Cl,-,Br,-,I,第36页/共51页,第三十七页，共51页。,2025/9/12 周五,38,1.电动势法：用电池电动势判断氧化还原(hun yun)反应的自发性。,对于一个氧化还原(hun yun)反应,Ox1+Red2 Red1+Ox2,电池组成,Pt|Ox2(aq),Red2(aq)|Ox1(aq),Red1(aq)|Pt,原电池电动势,E=(Ox1/Red1)(Ox2/Red2),二、判断氧化-还原(hun yun)反应的方向,电极电势的应用(yngyng),第37页/共51页,第三十八页，共51页。,2025/9/12 周五,39,(Ox1/Red1)(Ox2/Red2)，E0，反应正向(zhn xin)自发；,(Ox1/Red1)=(Ox2/Red2)，E=0，反应达到平衡；,(Ox1/Red1)(Ox2/Red2)，E,(Ox,2,/Red,2,),，,E,0,，反应正向自发；,(Ox,1,/Red,1,),=,(Ox,2,/Red,2,),，,E,=,0,，反应达到平衡；,(Ox,1,/Red,1,),(Ox,2,/Red,2,),，,E,0,，反应逆向自发。,电极电势的应用,第38页/共51页,第三十九页，共51页。,2025/9/12 周五,40,例1.判断Cr2O72-+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O,标准条件下的反应(fnyng)方向。,解：查表得(Cr2O72-/Cr3+)=1.33V (正极),(Fe3+/Fe2+)=0.771V (负极),E (Cr2O72-/Cr3+)(Fe3+/Fe2+),1.33V 0.771V0.559V,标准状态下，反应(fnyng)正向进行。,电极电势的应用(yngyng),第39页/共51页,第四十页，共51页。,2025/9/12 周五,41,例2：I2+2e 2I-(=0.535V)Fe3+e Fe2+(=0.770V),若 Fe3+=I-=1.010-3molL-1,Fe2+=1.0 molL-1,判断反应：2Fe3+2I-2Fe2+I2 进行的方向，并与标准(biozhn)态,时比较。,解：标准(biozhn)态下，,E=0.7700.5350.2350，反应正向进行。,非标准(biozhn)状态下，,(I2/I-)=(I2/I-)-(0.05916/2)lg(1/1.010-3)2,=0.535+0.177=0.712,E=+-=0.5930.712=-0.1190，反应逆向进行。,电极电势的应用(yngyng),第40页/共51页,第四十一页，共51页。,2025/9/12 周五,42,2.根据氧化还原反应的两个电对的()，按照 值高的氧化型和 值低的还原型作用，反应自发进行。,例：判断下列(xili)反应：Sn2+Pb Pb2+Sn在下列(xili)条件下,能否自发进行。标准状态下；,c(Pb2+)=0.10molL-1，c(Sn2+)=1.00molL-1。,Sn2+2e Sn =-0.136V,Pb2+2e Pb =-0.126V,解：标准状态下，反应逆向自发进行。,(Pb2+/Pb)=(Pb2+/Pb)+(0.0592)lgc(Pb2+),=-0.126+(0.0592)lg0.10=-0.156(V),(Sn2+/Sn)=(Sn2+/Sn)=-0.136V,此条件下，反应正向自发进行。,电极电势的应用(yngyng),第41页/共51页,第四十二页，共51页。,2025/9/12 周五,43,通常情况下，是决定电极电势大小的主要因素，所以有时(yush)也用标准状态下的电动势值来粗略判断非标准状态下氧化-还原反应进行的方向，条件是有关电对的标准电极电势相差较大。,一般(ybn)地,若E +0.3V，反应逆向(n xin)进行。,若,E,+0.3V,反应正向进行，,电极电势的应用,第42页/共51页,第四十三页，共51页。,2025/9/12 周五,44,第五节 电势(dinsh)法测定溶液的pH值,在一定温度下，电极电势 值随溶液(rngy)的离子浓度的改变而改变，离子浓度是 值的函数，反之，只要知道了电极电势，就可求算出离子浓度的大小。,电势法：通过测定参比电极(dinj)和指示电极(dinj)组成的电池,的电动势来求离子浓度的分析方法。,一、参比电极,（,reference electrode,）,已知电极电势,值的电极，稳定且不受试液组成变化影响。,第43页/共51页,第四十四页，共51页。,2025/9/12 周五,45,常用参比电极：甘汞电极和AgCl电极,1.饱和(boh)甘汞电极(SCE),电极组成,Pt|Hg2Cl2(s)|Hg(l)|Cl-(c),电极反应,Hg2Cl2(s)+2e 2Hg(l)+2Cl-,电势(dinsh)法测定溶液的pH值,第44页/共51页,第四十五页，共51页。,2025/9/12 周五,46,二、指示(zhsh)电极(indicator electrode),当一个电极(dinj)的电极(dinj)电势与溶液中待测离子浓度之间符合能斯特方程式时，该电极(dinj)可作为该待测离子的指示电极(dinj)。,常用指示(zhsh)电极：玻璃电极（glass electrode）,复合电极（combination electrode）,电极电势对,H,+,离子浓度,(,活度,),的变化符合,Nernst,方程的电极，称为,pH,指示电极,。,电势法测定溶液的,pH,值,第45页/共51页,第四十六页，共51页。,2025/9/12 周五,47,1.玻璃电极,使用最广泛的pH指示电极为玻璃电极(glass electrode)。,玻璃电极的玻璃管的下端接有半球型玻璃薄膜(约为0.1mm)，膜内装有盐酸溶液，并用氯化银-银电极作内参比电极。,玻璃电极的电极电位与待测溶液的氢离子浓度也符合(fh)Nernst方程：,指示(zhsh)电极,298.15,K,时，,第46页/共51页,第四十七页，共51页。,2025/9/12 周五,48,2.复合电极(combination electrode),将指示电极和参比电极组装在一起就构成复合电极。,测定pH常用的复合电极：,玻璃电极-AgCl/Ag电极,玻璃电极-甘汞电极,参比电极的补充(bchng)液由外套上端小孔加入。,复合电极的优点在于使用方便，并且测定值较稳定。,电势(dinsh)法测定溶液的pH值,第47页/共51页,第四十八页，共51页。,2025/9/12 周五,49,三、电势(dinsh)法测定溶液的pH值,测定pH时，常用玻璃电极作指示(zhsh)电极，甘汞电极作参比电极；组成原电池。,()玻璃电极(dinj)待测pH溶液饱和甘汞电极(dinj)(+),或,(),Ag,AgCl(s)HCl(0.1 mol,L,-1,),玻璃膜,pH,待测溶液,玻璃电极(指示电极),KCl(,饱和),Hg,2,Cl,2,(s),Hg,Pt(+),饱和甘汞电极(参比电极),室温,(298.15K),时，则该电池电动势为：,E,=,SCE,玻璃,=0.2412,(,玻璃,0.059,16pH),电势法测定溶液的,pH,值,第48页/共51页,第四十九页，共51页。,2025/9/12 周五,50,两次测定(cdng)电动势法,Es=0.2412(玻璃(b l)0.05916pHs),Ex=0.2412(玻璃(b l)0.05916pHx),电势(dinsh)法测定溶液的pH值,用玻璃电极甘汞电极,(,或复合电极,),分别测定已知,pH,s,值,的标准缓冲溶液和待测,pH,x,值溶液的电动势,E,s,和,E,x,。,（两式相减）,第49页/共51页,第五十页，共51页。,2025/9/12 周五,51,复习(fx)、练习：复习(fx)思考题、习题,预习(yx)：第六章 原子结构和分子结构,本 章 重 点,原电池的概念、组成及其表示(biosh)方法；,Nernst方程式的计算及电极电势的应用；,用电势法测定溶液pH值的原理与方法。,第50页/共51页,第五十一页，共51页。,