文档介绍：关于氧化还原与电化学
第1页，讲稿共44张，创作于星期二
1 原电池
原电池：化学能直接转变为电能的装置
负极(anode) ：
Zn -2e- = Zn2+
(失去电子被氧化，氧化反应)
正极(cathode) ：
C
标准氢电极
锌电极
1mol·dm-3
1mol·dm-3
盐桥
+
测定其他电极的电极电势时，
可将该电极与标准氢电极组
成原电池并测定其电动势。
其他电极的电极电势比标准
氢电极高，则为正值，反之
为负值。
以标准锌电极为例，实验表明标准锌电极为负极，标准氢电极为正极，则该
原电池反应为：Zn(s) + 2H+(aq) == Zn2+(aq) + H2(g)。由电位计测得该原电
池的电动势为。
第10页，讲稿共44张，创作于星期二
饱和甘***电极(saturated calomel electrode)
由于标准氢电极是气体电极，非常灵敏，制作和
使用都很不方便。因此，在实际测定中，往往采
用饱和甘***电极作为参比电极。
标准电极电势表见附录8：
水溶液体系；
具有强度性质，没有加和性。
第11页，讲稿共44张，创作于星期二
3 E与△G的关系
在恒温、恒压下，系统所作的最大有用功（W/）等于其吉布斯
函数变。
F为Faraday constant,
1F = 96485C·mol-1;
n为得失电子数。
第12页，讲稿共44张，创作于星期二
4 Nernst方程 (Nernst equation)
浓度对电动势和电极电势的影响
对于任意状态下的氧化还原反应，有：
Walther Hermann Nernst
将吉布斯函数变与电动势关系代入，有：
第13页，讲稿共44张，创作于星期二
电动势的Nernst方程
对于任一电极反应：
电极电势的Nernst方程
将F= 96485C·mol-1；R=·mol-1·K-1，T=，
整理并简化，有：
在T=，存在：
第14页，讲稿共44张，创作于星期二
说明
⑴ 电极电势Nernst方程中Ox和Re表示氧化态和还原态一侧参与反应的所有物质，并且n、a、b要与电极反应式相对应
MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn2+ + 4H2O
⑵ 对于离子用浓度表示，对于气体用分压表示
Cl2 (g) + 2e- = 2Cl-
第15页，讲稿共44张，创作于星期二
说明
⑶ 纯固体、纯液体和稀溶液中的溶剂水不写入Nernst方程
Br2 (l) + 2e- = 2Br-(aq)
第16页，讲稿共44张，创作于星期二
5 电极电势的应用
判断原电池的正、负极，计算电池电动势
原电池中，总是以电极电势代数值较小的电极为负极，电极
电势代数值较大的电极为正极。
判断氧化剂和还原剂的相对强弱
(Ox/Re)的代数值越大：
对应的氧化态物质的氧化性越强，还原态物质的还原性越弱；
(Ox/Re)的代数值越小：
对应的氧化态物质的氧化性越弱，还原态物质的还原性越强。
第17页，讲稿共44张，创作于星期二
判断氧化还原反应进行的方向
反应总是自发地由较强的氧化剂与较强的还原剂相互作
用，向生成较弱的还原剂和较弱的氧化剂的方向进行。
E > 0, 即 △rGm = -nFE < 0，则反应正向自发；
E = 0, 即 △rGm = -nFE = 0，则反应达到平衡；
E < 0, 即 △rGm = -nFE > 0，则反应逆向自发。
(Ox/Re)代数值大的氧化态物质可以氧化 (Ox/Re)代数值小的还原态物质。
第18页，讲稿共44张，创作于星期二
判断氧化还原进行的程度
值越大，氧化还原反应进行的程度就越大，
反应进行的越彻底！
第19页，讲稿共44张，创作于星期二
例：判断反应 MnO4- + H+ + Cl- — Mn2+ + Cl2 + H2O
⑴在MnO4-、Mn2+、Cl-的浓度均为1mol/L，p(Cl2)=100kPa，
pH=1时反应的方向，并将其设计成原电池，写出原电池的符
号、电极反应、电池反应，、△rGөm、Kө。
⑵其它条件不变，当Cl-，pH=4时反应进行的
方向。
解: （1） MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn2+ + 4H2O
第20页，讲稿共44张，创作于星期二
Cl2 + 2e- =