普化新教材电化学省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、第第4 4章电化学章电化学4.Electrochemical Chapter 4第1页上页上页 下页下页退出退出 掌握氧化还原基本概念及配平。了解标准电极电势意义,掌握电池符号表示方法,能利用标准电极电势来判断氧化剂和还原剂强弱、氧化还原反应方向和计算平衡常数。掌握原电池电动势(E),Nernst方程式与吉布斯函变(rGm)、标准电动势(E)与标准吉布斯函数变(rGm)、标准平衡常数(K)关系。了解金属腐蚀及其防护原理。(自学)(自学)&教学要求返回返回第2页上页上页 下页下页退出退出第第4 4章章 电化学电化学 (Electrochemical)uu 4.1 4.1 氧化还原反应配平及原电池
2、氧化还原反应配平及原电池u 4.2 4.2 电池电动势电池电动势u 4.3 4.3 氧化还原反应自发性氧化还原反应自发性u 4.4 4.4 浓度对电池电动势影响浓度对电池电动势影响 返回返回第3页上页上页 下页下页退出退出4.1 氧化还原反应配平及原电池v4.1.1.氧化还原反应概念 v4.1.2.元素氧化值确实定 v4.1.3.氧化还原反应配平v4.1.4.原 电 池返回返回第4页上页上页 下页下页退出退出4.1.1 氧化还原反应概念(Redox Reaction Redox Reaction)v氧化还原反应:是指在一个化学反应中物质氧化态发生改变反应,即有电子转移(或得失)反应。v氧化表示
3、电子失去,还原表示电子增加。v如镍-镉(nicad)“干电池”中氧化还原反应:Cd(s)+NiO2(s)+2H2O(l)Cd(OH)2(s)+Ni(OH)2(s)1.氧化还原反应返回返回第5页上页上页 下页下页退出退出4.1.1 氧化还原反应概念(Redox Reaction)Zn-2eZn-2e-Zn Zn2+2+Zn +CuZn +Cu2+2+=Zn =Zn2+2+Cu+CuDaniell(丹聂尔)电池氧化氧化还原还原氧化氧化还原剂还原剂氧化剂氧化剂CuCu2+2+2e+2e-Cu Cu氧化半反应还原半反应返回返回第6页上页上页 下页下页退出退出4.1.1 氧化还原反应概念(Redox R
4、eaction Redox Reaction)在半反应中,同一元素两个不一样氧化值物种组成了电对,之间能够相互转化。电正确表示:Zn2+/Zn,Cu2+/Cu氧化型/还原型氧化值高/氧化值低任何氧化还原反应都是由两个电对组成。Zn(s)+Cu2+(aq)Zn2+(aq)+Cu(s)还原型(1)氧化型(2)氧化型(1)还原型(2)2.氧化还原电对(Redox couple)返回返回第7页上页上页 下页下页退出退出4.1.2 元素氧化值确定(Oxidization Number)v氧化态:描述原子带电状态改变,表明元素被氧化程度。v氧化数(值):表示元素氧化态代数值;IUPAC定义:是指某元素一个
5、原子荷电数,该荷电数是假定把每一化学键中电子指定给电负性电负性更大原子而求得。返回IUPAC 国际纯粹和应用化学联合会The International Union of Pure and Applied Chemistry返回返回第8页上页上页 下页下页退出退出v(1)(1)在单质元素氧化值为零。N2,H2,O2 v(2)(2)在单原子离子中,元素氧化值等于离子所带电荷数。Cl-,Na+,H+,Ba2+v(3)(3)碱金属和碱土金属在化合物中氧化值分别为+1和+2v(4)(4)在全部氟化物中,氟氧化值为-14.1.2 元素氧化值确定(Oxidization Number)返回返回第9页上页上
6、页 下页下页退出退出v(5)(5)氢氢氧化值只有在活泼金属氢化物(如NaH,CaH2)中为-1,其余为+1v(6)(6)氧氧氧化值通常为-2;在过氧化物(如H2O2,Na2O2,BaO2)中为-1;在OF2 和 O2F2 中,分别为+2和+1。v(7)(7)在中性分子中,各元素氧化值代数和为零。在多原子离子中各元素氧化值代数和等于离子所带电荷数,如:ClO3-4.1.2 元素氧化值确定(Oxidization Number)返回返回第10页上页上页 下页下页退出退出例1:求以下物质中I、S、Fe氧化值0-(-26+56+51)=+7-2-(-2)3/2=+2 3/2=+2 0-4(-2)/3/
7、3=+8/3=+8/3-2-(-2)6/4=+2.56/4=+2.54.1.2 元素氧化值确定(Oxidization Number)返回返回第11页上页上页 下页下页退出退出4.1.3 氧化还原反应方程式配平氧化值法:其主要标准是还原剂中元素氧化值升高总数等于氧化剂中元素氧化值降低总数。离子电子半反应法(离子电子法)(1)反应中氧化剂得电子数等于还原剂失电子数 (2)依据质量守恒定律,反应前后各元素原子总数相等,各物种电荷 数代数和相等。返回返回第12页上页上页 下页下页退出退出 以离子式写出主要反应物和产物(氧化还原产物)写出半反应方程式 分别配平半反应方程式,等号两边元素原子总数各自相等
8、且电荷数相等。确定两半反应方程式得、失电子数目标最小公倍数。将两个半反应方程式中各项分别乘以对应系数,使得、失电子数目相同。然后,将二者合并。4.1.3 氧化还原反应方程式配平返回返回第13页 例2:配平反应方程式 解:(4)(4)合并合并:还原反应氧化反应Mn+7 +2S +4 +6离子式与电对配平半反应第14页上页上页 下页下页退出退出4.1.3 氧化还原反应方程式配平例例3:经过半反应方法配平化学方程式:解:(1)我们把方程分为两个半反应:(2)配平两个半反应:(3)使两个半反应中转移电子数目相等,AB3得:(4)检验最终方程,方程两边各种原子数目相等,电荷数也相等,所以,方程式是正确。
9、酸性条件返回返回第15页上页上页 下页下页退出退出例5:配平1)(还原还原)(氧化氧化)2)3)32+1+1+3+3+6+6解:解:返回返回第16页上页上页 下页下页退出退出4.1.3 氧化还原反应方程式配平 5+NaClO3NaClNaOHCl2+解:还原反应氧化反应化简得:反应式:例6:配平反应方程式返回返回第17页上页上页 下页下页退出退出多n个O+2n个H+,另一边+n个H2O来平衡;碱性碱性介质介质多多n个个O+n个个H2O,另一边另一边+2n个个OH-来平衡来平衡;多多n个个H+n个个OH,另一边另一边+n个个H2O来平衡。来平衡。注意事项注意事项配平以试验为依据配平以试验为依据配
10、平以试验为依据配平以试验为依据酸性介质中,不能出现酸性介质中,不能出现 OH OH碱性介质中,不能出现碱性介质中,不能出现 H H配平小结配平小结4.1.3 氧化还原反应方程式配平酸性酸性介质介质返回返回第18页上页上页 下页下页退出退出4.1.4.原电池v1.恒温恒压下,w 0时G判据v 2.原电池结构v3.电池图示(电池符号)返回返回第19页上页上页 下页下页退出退出4.1.4.原电池返回返回第20页上页上页 下页下页退出退出1.恒温恒压下,w=0时G判据G 0,非自发过程,逆向进行Zn +CuZn +Cu2+2+=Zn =Zn2+2+Cu+Cu氧化还原反应氧化还原反应298.15K标准状
11、态时,该过程对环境做电功为:w ww4.1.4.原电池返回返回第21页上页上页 下页下页退出退出Daniell电池(丹聂尔)这种能将化学能转变为电能装置,称为这种能将化学能转变为电能装置,称为原电池原电池(Primary CellPrimary Cell)2.原电池结构4.1.4.原电池返回返回第22页n n盐桥作用:盐桥作用:使Cl-向锌盐方向移动,K+向铜盐方向移动,使Zn盐和Cu盐溶液一直保持电中性,从而使锌溶解和铜析出得以继续进行,使电子不停从Zn极流向Cu极。l盐桥:盐桥:在U型管中装满用饱和KCl溶液和琼胶作成冻胶。这种装满冻胶U型管叫做盐桥盐桥第23页上页上页 下页下页退出退出n
12、 n 原电池组成:由两个由两个“半电池半电池(电极电极)”)”组成组成n电极(半电池)反应:分别在两个半电池中发生氧分别在两个半电池中发生氧化或还原反应。化或还原反应。n电池反应:氧化和还原总反应。氧化和还原总反应。v氧化还原电对:在原电池中,由氧化态物质和对应还原态物质组成电极(半电池),氧化态物质和对应还原态物质被称作氧化还原电对。v氧化还原电对表示方法:锌电极:Zn2+(c1)/Zn 铜电极:Cu2+(c2)/Cu4.1.4.原电池返回返回第24页上页上页 下页下页退出退出Zn(s)-2e Zn2+(aq)Cu2+(aq)+2e Cu(s)电极反应和电池反应v电极反应锌片为负极,发生氧化
13、反应:铜片为正极,发生还原反应 第25页上页上页 下页下页退出退出3.电池反应v两电极上电极反应之和。Zn(s)-2e=Zn2+(aq)Cu2+(aq)+2e=Cu(s)Zn(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(aq)+Cu(s)电极反应电池反应铜锌原电池正极第26页上页上页 下页下页退出退出原电池组成v原电池图式表示:(-)Zn|ZnSO4(c1)CuSO4(c2)|Cu(+)(-)Zn|Zn2+(c1)Cu2+(c2)|Cu(+)负极在左正极在右|表示相界面表示盐桥浓度(气体用压力)第27页上页上页 下页下页退出退出一个实际原电池装置可用简单符号来表示。4、用表示盐桥1、负极写在左边,正极写
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