《6第11章 电化学基础.》.ppt

用标准电极电势直接判断氧化还原反应方向 经验规则: E? 0.2V, 反应自发正向进行； E? -0.2V, 反应自发逆向进行； -0.2V E? 0.2V, 反应可以正向也可以逆向进行, 此时必须考虑浓度、压力的影响, 用E来判断反应方向。 例: (1)判断反应MnO2(s)+4HCl=MnCl2+Cl2(g)+2H2O在室温, 标准态下能否向右进行? 解: 标准态下 E?= ??氧- ??还 = ??(MnO2/Mn2+)- ??(Cl2/Cl-) =1.23-1.36= -0.130 ∴标准态下, 上述反应不能正向进行。 例: 实验室为什么能用MnO2与浓HCl反应制取Cl2。 解: 假设[Mn2+]=1 mol/L, p(Cl2)=101325Pa 则 [H+]=[Cl-]=12 mol/L MnO2(s)+4H++2e-=Mn2++2H2O E= ?氧- ?还=1.36-1.30= 0.06V0 此时反应可以正向进行。 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 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 计算: 设[Fe2+]=[Cu2+]=1.0 mol/L, 当Fe2+被还原时, [Cu2+]的浓度为多少? 解: Cu2+, Fe2+同时被还原时: [Cu2+]=5×10-26 mol/L Fe2+开始被Zn还原时, Cu2+实际上已被还原完全。 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? ?? 推 导 过 程 相应电极反应: △rGm1?= -n1F ??1 △rGm2?= -n2F ??2 △rGm3?= -n3F ??3 △rGm?= -nF ?? ∵ △rGm?= △rGm1?+ △rGm2?+ △rGm3? ∴ -nF ??= -nF ?1?+ -nF ?2?+ -nF ?3? 例: 根据下面列出的碱性介质中溴的电势图，求??(BrO3-/Br-)和??(BrO3-/BrO-) (2) 判断能否发生歧化反应 例: 根据Cu,Fe元素在酸性溶液中的有关标准电极电势,分别画出它们的电势图, 并分别推测在酸性溶液中Cu+和Fe2+能否发生歧化反应. 解: 在酸性容易中,Cu,Fe元素的电势图 ??(Cu+/Cu) ??(Cu2+/Cu+) ∴2Cu+=Cu2++Cu 发生歧化反应 ??(Fe3+/Fe2+) ??(Fe2+/Fe) ∴2Fe3++Fe=3Fe3+ 发生歧化反应的逆反应 判断歧化反应的一般规则 若??右 ??左时, M+容易发生歧化反应 2M+=M2++M 若??右 ??左时, M+不能发生歧化反应