无机化学-氧化还原反应及电化学基础.ppt

6-7 电极电势及电池电动势的应用 2.2 计算弱酸的电离平衡常数Ka 例: 电池(-)Pt,H2(pΘ) I HA(0.10mol.dm-3), A-(0.20mol.dm-3) II KCl (饱和) I Hg2Cl2 (s),Hg,Pt (+), 298K时测电动势为0.540V,计算弱酸HA的Ka及溶液的pH; 已知电池为非标条件: 饱和甘汞电极为正极: 故: 负极反应: 电极电势: 6-7 电极电势及电池电动势的应用 本节要求 掌握氧化还原反应的本质是电子的得失与转移, 学会根据氧化数升降相等原则配平化学反应式; 了解原电池,标准电极电势,并掌握其氧化型和还原型的氧化或还原能力与电极电势的关系； 电极电势与电对本身,以及物质浓度/分压/温度的关系,掌握Nernst方程。 本节要求 4. 电动势与Gibbs自由能变的关系,学会利用电动势判断反应的方向或自发性； 5. 掌握氧化还原反应的平衡常数与电对的电极电势和温度的定量关系； 6. 掌握元素电势图,并利用它比较各种氧化态物质的氧化还原性, 判断电对间氧化还原反应方向; 7. 学会设计电池,并利用测定电动势的方法,计算难溶化合物或弱酸的Ksp或Ka 本节要求 作业与习题： 习题 p112-114 6.1, 6.5, 6.10, 6.16, 6.24; 6-4 标准电动势与氧化还原平衡 1 电池电动势和Gibbs自由能变的关系 例:6-7 由电动势或电极电势计算Gibbs自由能变 根据 ,计算下列反应的 其中, n= 6 判断电极正负: 正极(还原反应): 电对 负极(氧化反应): 电对 电动势: 6-4 标准电动势与氧化还原平衡 1 电池电动势和Gibbs自由能变的关系 例:6-8 由电动势或电极电势判断反应的自发性; 氧化还原反应 自发反应 非自发反应 <0 >0 >0 <0 例: 6-4 标准电动势与氧化还原平衡 2 标准电动势和平衡常数 当T=298.2K, R=8.315, F=9.647x104 一定温度下, 平衡常数与物质的浓度无关; 取决于标准电动势和转移电子的量(n); 因n与方程式的写法有关系,故氧化还原反应的平衡常数与 也与方程式的书写方式对应; 6-4 标准电动势与氧化还原平衡 2 标准电动势和平衡常数 例: 计算下列氧化还原反应的平衡常数. (1) (2) (3) 解: 负极：发生氧化反应; 正极：发生还原反应 6-4 标准电动势与氧化还原平衡 2 标准电动势和平衡常数 例: 计算下列氧化还原反应的平衡常数. 解: 结论: 反应的 越大, 越大, 反应进行的越彻底; 6-5 标准电极电势计算 1 由已知电对的 计算 例: 已知 , 计算 (1) (2) (3) 电极反应(3)=电极反应(2)-电极反应(1) 6-5 标准电极电势计算 1 由已知电对的 计算 电极反应(3)=电极反应(2)-电极反应(1) 此处 电极电势是强度量, 不具有加和性 6-5 标准电极电势计算 1 由已知电对的 计算 元素电势图: 将同一种元素的不同物种,按照氧化态从高到低 的顺序排列, 两物种间用横线连接,将其对应电 对的电极电势 标注在横线上面. 如何结合元素电势图,利用电对对应的电极反应和多重平衡 关系,计算未知电对的电极电势? 0.52 6-5 标准电极电势计算 1 已知 同理: 1.09 6-5 标准电极电势计算 2 由标准Gibbs自由能变计算 例: