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理解电极电势与氧化还原反应的关系和介质

氧化还原反应

一、教学目的

1、理解电极电势与氧化还原反应的关系和介质、浓度对氧化还原反应的影响。

2、加深理解氧化态或还原态物质浓度变化对电极电势的影响。

3、学会装配原电池。

二、实验题要

氧化还原过程也就是电子的转移过程。氧化剂在反应中得到了电子，还原剂失去了电子。这种得、失电子能力的大小或者说氧化、还原能力的强弱，可用它们的氧化态—还原态（例如Fe3+-Fe2+，I2-I-，Cu2+-Cu）所组成的电对的电极电势的相对高低来衡量。一个电对的电极电势（以还原电势为准）代数值愈大，其氧化态的氧化能力愈强，其还原态的还原能力愈弱。反之亦然。所以根据其电极电势（φ）的大小（可从附录中查得），便可判断一个氧化还原反应的进行方向。

根据热力学原理△r G m?<0，反应自发进行，对于氧化还原反应：

△r G m?＝－n FE?

可见，若φ? + >φ? -，反应正向进行；φ? +＝φ? -反应处于平衡状态；φ? +<φ?-反应逆向进行。

如果两电对的标准电极电位相差不太大，则应考虑浓度对电极电位的影响。非标准状态下的电极电势可以用能斯特方程求出。

φ=φ? + ·lg{[氧化态]/[还原态]}

改变物质的浓度会引起电极电势的变化，有时甚至可以改变反应的方向。

影响氧化还原反应的主要因素有：电极电势、介质酸度、反应物浓度等。三、实验用品

仪器：低压电源、盐桥、伏特计

药品：0.5 mol·L-1 Pb(NO3)2、(0.5、1 mol·L-1 )CuSO4、0.5 mol·L-1 ZnSO4、

0.1 mol·L-1 KI、0.1 mol·L-1 FeCl3、0.1 mol.L-1 KBr、0.1 mol·L-1 FeSO4、

(1、3 mol·L-1)H2SO4、6 mol·L-1 HAc、(2 mol·L-1、浓)HNO3、(0.01、0.1 mol·L-1 )KMnO4、6 mol·L-1 NaOH、0.1 mol·L-1 K2Cr2O7、饱和KCl、浓NH3·H2O、饱和氯水、I2水、Br2水、CCl4、酚酞溶液、Na2S2O3、红石蕊试纸材料：导线、砂纸、电极（铁钉、铜片、锌片、碳棒）

四、实验内容

㈠电极电势与氧化还原反应

1、取1支试管，加入0．5cm3 0．1mol·dm-3KI和2滴0.1mol·dm-3FeCl3摇匀后

陇南师专生化系·无机化学实验

加入CCl4，观察CCl4层颜色有何变化。

反应式：2Fe3+ + 2I- == 2Fe2+ + I2 I2易溶于CCl4 ，CCl4层显紫红色

用0.lmol·dm-3KBr代替KI溶液，进行同样的实验，反应能否发生，为什么?

根据实验结果，定性地比较Br2／Br-、I2／I-、Fe3+／Fe2+三个电对电极电势的相对高低，并指出哪个电对的氧化态是最强的氧化剂，哪个电对的还原态是最强的还原剂。

Fe3+ + Br-≠不起反应，CCl4层无色

3、仿照上面实验，分别用碘水，溴水和0.1mol·dm-3FeSO4反应，观察加入CCl4层的颜色变化，判断反应有否发生。写出有关反应方程式，并根据上面实验结果，说明电极电势与氧化还原反应方向的关系。

解释：φI

-= +0.535伏，φFe3+/ Fe2+= + 0.771伏，φBr2/Br-= +1.08伏，

2/I

I2 + 2 Fe2+≠2 Fe3+ + 2I-(1)

Br2 + 2 Fe2+===2 Fe3+ + 2Br- (2) 其中，式（1）应向左进行，式（2）应向右进行，也就是说Br2可以氧化Fe2+，而I2则不能。反过来说，Fe3+可以氧化I-而不能氧化Br-。总之氧化态的氧化能力Br2>Fe3+> I2，还原态的还原能力I-> Fe2+> Br-。

㈡浓度、酸度对氧化还原反应速度的影响

1.浓度影响

在两只50m L烧杯中，分别注入30mL 0.5mol·L-1 ZnSO4和 0.5mol·L-1 CuSO4，在ZnSO4中插入Zn片，CuSO4中插入Cu片，中间以盐桥相通，用导线将Zn片Cu片分别与伏特表的负极和正极相接。测量两电极之间的电压。

现象：伏特表指针偏到E=0.80处

解释：(-)：Zn2++2e-=Zn

(+)：Cu2++2e-=Cu

CuSO4溶液中加浓NH3.H2O到沉淀溶解为止，形成深蓝色溶液；

Cu2+ + 4NH3 = [Cu(NH3)4]2+

[Cu2+]下降, E变小，E=0.45V

ZnSO4溶液中加浓NH3.H2O 至沉淀溶解为止;

Zn2+ + 4NH3 = [Zn(NH3)4]2+

[Zn2+]下降, E变大，E=0.76V

最后达到平衡, E=0.8V接近初起值。

2*．酸度影响

实验项目·氧化还原反应

在两只50mL烧杯中，分别注入FeSO4、K2Cr2O7溶液。FeSO4溶液中插入Fe 片，在K2Cr2O7溶液中插入C棒，将Fe片、C棒通过导线分别与伏特表的负极和正极相接,中间用盐桥连接，测量两极电压。

现象：测得 E=0.61V

解释：(-) Cr2O72- + 6e- + 14H+ = 2Cr3+ + 7H2O

(+) Fe2+ + 2e- = Fe

在K2Cr2O7中，慢慢加入1mol·L-1 H2SO4,再加入6mol·L-1 NaOH。

加H+后 E = 1.1V

加OH-后 E = 0.36V

㈢浓度、酸度对氧化还原产物的影响

1．浓度对产物的影响

Zn + 4HNO3(浓) = Zn(NO3)2 + 2NO2 ↑(红棕色)+ 2H2O

4Zn + 10HNO3 (稀)= 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

2．酸度对产物的影响

KMnO4 + H+ → Mn2+肉色（无色）

KMnO4 + H2O → MnO2↓棕黑

KMnO4 + OH- → MnO42- 绿色

㈣浓度、酸度对氧化还原反应方向的影响。

1．浓度影响

2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2

Fe3+ + 6F- = [FeF6]3-

I2易溶于CCl4呈紫色，加入Fe2+反应向逆方向进行、CCl4层颜色变浅；加入F-，生成[FeF6]3-，[FeF6]3-不能氧化I-，CCl4层无色。

2*．酸度影响

I2 + 2AsO33- + 2H2O = 2I- + 2AsO43- + 4H+

AsO33- + H2O - 2e- = AsO43- + 2H+

2I- - 2e- = I2

㈤酸度对氧化还原反应速率的影响

2MnO4- + 16H+ + 10Br- == 2Mn2+ + 5Br2 + 8H2O

[H+]越高，反应越快。硫酸是强酸，[H+]浓度高，反应速度快；醋酸是弱酸，[H+]不能全部电离出来，反应慢。

五、教学提示

本实验的重点：电极电势与氧化还原反应方向的关系；介质、反应物浓度对氧化还原反应的影响；氧化态或还原态浓度变化对电极电势的影响；原电池原理；

陇南师专生化系·无机化学实验

本实验的难点：原电池电动势的测定。

实验注意事项：

1、加CCl4观察溶液上、下层颜色的变化；在Fe3+与I－反应生成I2后加入CCl4的实验中，为使I2由水溶液尽快地转移至CCl4中，应充分振荡。

2、上述实验中，CCl4的量不能少加，否则上层水溶液中I2产生的棕黄色映入下层CCl4后溶液呈红色或桃红色，而非I2在CCl4中应显出的紫红色。

3、有NO2气体生成的反应，应在通风橱中做；

4、在进行原电池的电动势的测定前，应将电极锌片、铜片用砂纸擦干净，以免增大电阻。由于是多组同学同用一支盐桥，故应固定盐桥两端，使一端始终插入CuSO4溶液（第二次及以后使用时该端琼脂呈CuSO4的蓝色），另一端插入ZnSO4溶液（该端琼脂仍呈琼脂的乳白色）。在测定浓差电池电动势时，两极俱应使用铜电极，并另用一支新的盐桥进行实验。注意伏特表的偏向及数值。

5、在进行MnO4-与SO32-的反应时，在中性（或弱酸、弱碱性）溶液中，应仔细观察反应后液体的情况，最好用白纸衬底，因MnO4-紫红色褪去后刚生成的棕黄色的MnO2沉淀，既少又小并悬浮在液体中，不仔细观察则会错认为无沉淀生成。也可在反应试管静置一段时间后观察试管底部沉降的沉淀。在强碱溶液中，反应生成绿色的MnO42-溶液。

六、思考题

1、能将Cu氧化成，而又能将Fe氧化成，这两个反应能进行吗？为什么？

2、如何根据电极电势，确定氧化剂或还原剂的相对强弱？

3、怎样比较已知电对中，哪一个电对中氧化态是氧化剂，哪一个电对中还原态是还原剂？怎样判断反应自发进行的方向。

4、实验中加入CCl4的作用是什么？

5、盐桥起什么作用？

【附】气室法检验NH4+离子

气室是两块小表面皿合在一起构成的。将5滴被检验液滴入一表面皿中心，再加3滴40% NaOH溶液，混匀。在另一块较小的表面皿中心粘附一小条湿的红色石蕊试纸（或酚酞试纸），把它盖在大的表面皿上做成气室。将此气室放在水浴上微热两分钟，若石蕊试纸为蓝色（或酚酞试纸变红色），则表示有NH4+离子存在。

氧化还原与电极电势

氧化还原与电极电势一、基本概念氧化还原反应发生的重要标志就是反应中发生了电子的得失或偏移。氧化态：化合物或单质中，元素所呈现的带电状态称为氧化态。它是用一定数值表示的。氧化数：表示元素氧化态的代数值称为氧化数（或称为氧化值）。二、原电池电动势利用氧化还原反应获得电流的装置叫原电池。原电池有半电池、电极、盐桥三个部分组成。构成原电池的两极间的电势差称为原电池的电动势。影响电池电动势的主要因素有两个：一是体系中物质的浓度；二是体系所处的温度。标准状态下原电池的电动势称为标准电池电动势，此时两极各物质均处于标准状态。三、电极电势（?）标准电极电势----由于电极电势绝对数值的不可测性，所以电极电势的数值是相对的。它是以氢电极作为标准，并规定以标准状态下的氢电极的电极电势为零来作参考。标准氢电极----标准状态下的氢电极称为标准氢电极，且此时其标准氢电极为零。即 θ?2 H H + =0。 Nerst 方程式：还原态氧化态 lg 0592.0n + =θ?? (T =298.15K) 四、氧化还原反应进行的方向和程度（1）利用?可判断氧化剂、还原剂的相对强弱 ?大的电对中的氧化型物质的氧化能力强于?小的电对中的氧化型物质。同理，?小的电对中的还原型物质的还原能力强于?大的电对中的还原型物质的还原能力。（2）判断氧化还原反应的方向反应总是向由强氧化剂和强还原剂反应生成较弱的氧化剂和较弱的还原剂的方向进行。若反应是在标准状态进行，可直接由θ ?来判断反应进行的方向。若反应不在标准状态进行，一般需要通过Nerst 方程式计算出?，在进行判断。综合练习例1：根据下列氧化还原反应-22Cl 2Cu Cl Cu +→++组成原电池。已知： Pa 1013252Cl =p ，-1Cu L mol 10.02?=+c ，-1 Cl L mol 10.0-?=c ，试写出此原电池符号，并计算原电池的电动势。（V 34.0Cu /Cu 2=+ θ ?，V 36.1- 2 Cl /Cl =θ ?）分析：首先应根据Nerst 方程式由θ ?及各物质浓度求出这两个点对构成的两个电极电势，然后确定原电池的正负极。最后计算原电池的电动势。由Nerst 方程式计算 0.31V lg 20592 .034.022Cu Cu /Cu =+ =++ c ? 1.42V )(lg 2059 2.036.12 Cl Cl Cl Cl Cl /Cl --2 2- 2 =+=θθ ?c c p p 由此可知电对Cu Cu 2+ 构成了电池的负极，另一极则为正极。原电池符号为： )Pt(,(101325Pa)Cl |)L (0.01mol Cl ||)L (0.10mol Cu |Cu )(2-1--12+??-+

氧化还原反应和电极电势

氧化还原反应和电极电势知识点一：氧化还原反应一、基本概念： 1、氧化值（氧化数）和原子价（化学价）氧化数：假定把化合物中成键的电子全部归于电负性大的原子后，原子所带的形式电荷数，就叫该元素的氧化数。它与离子带的电荷表示不一样。Zn 2+→Zn +2（与化合价表示法类似）。氧化数与化合价含义不同。氧化数有许多人为的规定： ①单质中，元素的氧化值为零。 ②在单原子离子中，元素的氧化值等于该离子所带的电荷数。 ③在大多数化合物中，氢的氧化值为 +1；只有在金属氢化物中氢的氧化值为 -1。 ④通常，氧在化合物中的氧化值为-2；但是在过氧化物中，氧的氧化值为-1，在氟的氧化物中，如OF 2和O 2F 2中，氧的氧化值分别为+2和+1。 ⑤中性分子中，各元素原子氧化值的代数和为零；复杂离子的电荷等于各元素氧化值的代数和。例：56 H I O I 7+的氧化值是； 246 S O S 2.5- +的氧化值是；氧化数与化合价的区别： a.含义不同，氧化数仅表示了元素原子在化合物中的化合状态；而化合价则表示元素的化合能力（原子个数比）。 b.由于化合价表示在离子化合物中原子得失电子数，共价化合物中共用电子对数，∴它只能是整数，不能是分数；而氧化数实质上是化合物中原子所带有的形式电荷数（表观电荷数），∴它可以是整数，也可以是分数。 2、氧化还原反应在一个反应中，氧化数升高的过程称为氧化；氧化数降低的过程称为还原。在化学反应过程中，元素的原子或离子在反应前后氧化数发生了变化的一类反应称为氧化还原反应。在氧化还原反应中，氧化数降低的物质称氧化剂；氧化数升高的物质称还原剂。

第八章氧化还原反应与电极电位

氧化还原反应与电极电位首页难题解析学生自测题学生自测答案章后习题解答难题解析[TOP] 例8-1 写出并配平下列各电池的电极反应、电池反应，注明电极的种类。（1）(-) Ag(s)│AgCl(s) │HCl(sln)│Cl2(100kp)│Pt(s) (+) （2）(-) Pb(s)│PbSO4(s)│K2SO4(sln)‖KCl(sln)│PbCl2(s)│Pb(s) (+) （3）(-) Zn(s)│Zn2+(c1)‖MnO4-(c2), Mn2+(c3), H+(c4)│Pt(s) (+) （4）(-) Ag(s) | Ag+ (c1) ‖Ag+(c2) │Ag(s) (+) 分析将所给原电池拆分为两个电极。负极发生氧化反应，正极发生还原反应，写出正、负极反应式，由正极反应和负极反应相加构成电池反应。解（1）正极反应Cl2(g)+2e-→ 2 Cl－(aq) 属于气体电极负极反应Ag(s)+Cl-(aq) → AgCl(s)+e-属于金属-难溶盐-阴离子电极电池反应2Ag（s）+ Cl2(g) →2AgCl(s) n=2 （2）正极反应PbCl2(s)+2e-→Pb(s)+2Cl- (aq) 属于金属-难溶盐-阴离子电极负极反应Pb(s)+SO42-(aq)→PbSO4(s)+2e-属于金属-难溶盐-阴离子电极电池反应PbCl2(s) +SO42-(aq)→PbSO4(s) +2Cl-(aq) n=2 （3）正极反应MnO4-(aq) +8H+(aq)+5e-→Mn2+(aq)+ 4H2O(l) 属于氧化还原电极负极反应Zn(s) → Zn2+(aq)+2e-属于金属-金属离子电极电池反应2MnO4- (aq)+16H+(aq)＋5Zn(s)→2Mn2+(aq)＋8H2O(l)＋5Zn2+ (aq)n=10 （4）正极反应Ag+(c2) +e- → Ag(s) 属于金属-金属离子电极负极反应Ag(s) → A g+ (c1) + e-属于金属-金属离子电极电池反应Ag+(c2) → Ag+ (c1) n=1 例8-2 25℃时测得电池(-) Ag(s)│AgCl(s)│HCl(c)│Cl2(100kp)│Pt(s) (+) 的电动势为?( Cl2/Cl-)=1.358V, θ?( Ag+/Ag)=0.799 6V，求AgCl的溶度积。 1.136V，已知θ ?AgCl/Ag 。其分析首先根据电池电动势和已知的标准电极电位，由Nernst方程求出θ 次：AgCl的平衡AgCl(s)Ag+ (aq)+ Cl-(aq)，方程式两侧各加Ag：

氧化还原及电极电位

第八章氧化还原反应与电极电位首页难题解析学生自测题学生自测答案章后习题解答难题解析 [TOP] 例 8-1 写出并配平下列各电池的电极反应、电池反应，注明电极的种类。（1） (-) Ag(s)│AgCl(s) │HCl(sln)│Cl2(100kp)│Pt(s) (+) （2） (-) Pb(s)│PbSO4(s)│K2SO4(sln)‖KCl(sln)│PbCl2(s)│Pb(s) (+) （3） (-) Zn(s)│Zn2+(c1)‖MnO4-(c2), Mn2+(c3), H+(c4)│Pt(s) (+) （4） (-) Ag(s) | Ag+ (c1) ‖Ag+(c2) │Ag(s) (+) 分析将所给原电池拆分为两个电极。负极发生氧化反应，正极发生还原反应，写出正、负极反应式，由正极反应和负极反应相加构成电池反应。解（1）正极反应 Cl2(g)+2e- → 2 Cl－ (aq) 属于气体电极负极反应 Ag(s)+Cl-(aq) → AgCl(s)+e- 属于金属-难溶盐-阴离子电极电池反应 2Ag（s）+ Cl2(g) →2AgCl(s) n=2 （2）正极反应 PbCl2(s)+2e- →Pb(s)+2Cl- (aq) 属于金属-难溶盐-阴离子电极负极反应 Pb(s)+SO42-(aq) →PbSO4(s)+2e- 属于金属-难溶盐-阴离子电极电池反应 PbCl2(s) +SO42- (aq)→PbSO4(s) +2Cl-(aq) n=2 （3）正极反应 MnO4-(aq) +8H+(aq)+5e- →Mn2+(aq)+ 4H2O(l) 属于氧化还原电极负极反应 Zn(s) → Zn2+(aq)+2e- 属于金属-金属离子电极电池反应2MnO4- (aq)+16H+(aq)＋5Zn(s)→2Mn2+(aq)＋8H2O(l)＋5Zn2+ (aq) n=10 （4）正极反应 Ag+(c2) +e- → Ag(s) 属于金属-金属离子电极负极反应 Ag(s) → Ag+ (c1) + e- 属于金属-金属离子电极电池反应 Ag+(c2) → Ag+ (c1) n=1 例 8-2 25℃时测得电池 (-) Ag(s)│AgCl(s)│HCl(c)│Cl2(100kp)│Pt(s) (+) 的电动势为1.136V，已知 ( Cl2/Cl-)=1.358V, ( Ag+/Ag)=0.799 6V，求AgCl的溶度积。分析首先根据电池电动势和已知的标准电极电位，由Nernst方程求出 AgCl/Ag 。其次：AgCl的平衡AgCl(s) Ag+ (aq)+ Cl-(aq)，方程式两侧各加Ag： AgCl(s) + Ag(s) Ag+ (aq)+ Cl-(aq) + Ag(s) AgCl与产物Ag组成AgCl/Ag电对；反应物Ag与Ag+组成Ag+/Ag电对。AgCl(s)的溶度积常数为： = 。解由电池表达式：正极反应 Cl2 (g)+ 2e- → 2 Cl-(aq)， = + lg 负极反应 Ag(s) + Cl-(aq) → AgCl(s) + e-， = ＋ lg 电池反应 Cl2(g) + 2Ag(s) → 2AgCl(s) E ＝ - ＝( + lg )-( ＋ lg ) ＝1.136V，将和数据带入＝－1.136 V＝1.358 V－1.136 V＝0.222V，又由 AgCl(s) + Ag Ag+ + Cl- + Ag ＝ =(0.222-0.799 6)V/0.059 16V＝-9.76

氧化还原反应与电极电势.

实验六氧化还原反应与电极电势一、实验目的 1.熟悉电极电势与氧化还原反应的关系。 2.了解浓度、酸度、温度对氧化还原反应的影响。 3.了解原电池的装置和原理。二、实验原理氧化还原反应的实质是物质间电子的转移或电子对的偏移。氧化剂、还原剂得失电子能力的大小，即氧化还原能力的强弱，可根据它们相应电对的电极电势的相对大小来衡量。电极电势的数值越大，则氧化态的氧化能力越强，其氧化态物质是较强的氧化剂。电极电势的数值越小，则还原态的还原能力越强，其还原态物质是较强的还原剂。只有较强的氧化剂和较强的还原剂之间才能够发生反应，生成较弱的氧化剂和较弱的还原剂，故根据电极电势可以判断反应的方向。利用氧化还原反应产生电流的装置称原电池。原电池的电动势E池= φ+-φ-，根据能斯特方程，当氧化型或还原型物质的浓度、酸度改变时，电极电势的数值会随之发生改变。本实验利用伏特计测定原电池的电动势来定性比较浓度、酸度等因素对电极电势及氧化还原反应的影响。三、仪器和试药仪器：试管、烧杯、表面皿、培养皿、U形管、伏特计、水浴锅、导线、砂纸、鳄鱼夹。试药：HCl (2mol·L-1)、HNO3 (1mol·L-1, 浓)、H2SO4 (1, 3mol·L-1)、HAc (3mol·L-1)、H2C2O4 (0.1mol·L-1)、NH3·H2O (浓)、NaOH (6 mol·L-1, 40%)、ZnSO4 (1mol·L-1)、CuSO4 (1mol·L-1)、KI (0.1mol·L-1)、KBr (0.1mol·L-1)、AgNO3 (0.1, 0.5mol·L-1)、FeCl3 (0.1mol·L-1)、Fe2(SO4)3 (0.1mol·L-1)、FeSO4(0.4,1mol·L-1)、K2Cr2O7(0.4mol·L-1)、KMnO4(0.001mol·L-1)、Na2SO3 (0.1mol·L-1)、Na3AsO3 (0.1mol·L-1)、MnSO4 (0.1mol·L-1)、KSCN (0.1mol·L-1)、溴水(Br2)、碘水(I2)、CCl4、NH4F (1mol·L-1、固体)、KCl(饱和溶液)、SnCl2 (0.5mol·L-1)、CuCl2 (0.5mol·L-1)、(NH4)2C2O4(饱和溶液)、锌粒、小锌片、小铜片、琼脂、电极(锌片、铜片、铁片、碳棒)、红色石蕊试纸。四、实验内容 1.电极电势和氧化还原反应 (1)向试管中加入10滴0.1mol·L-1的KI溶液和2滴0.1mol·L-1的FeCl3溶液后，摇匀，再加入10滴CCl4溶液充分振荡，观察CCl4层颜色的变化，解释原因并写出相应的反应方程式。 (2)用0.1mol·L-1KBr代替KI溶液进行同样实验，观察CCl4层颜色的变化。 (3)用溴水(Br2) 代替FeCl3溶液与0.1mol·L-1的KI溶液作用，又有何现象？根据实验结果比较Br2/ Br-、I2/ I-、Fe3+/Fe2+三个电对的电极电势相对大小，指出最强的氧化剂和还原剂，并说明电极电势和氧化还原反应的关系。 2.浓度对电极电势的影响 (1)在两只50mL烧杯中，分别加入25mL 1mol·L-1的ZnSO4溶液和25mL 1mol·L-1的CuSO4溶液，在ZnSO4溶液中插入仔细打磨过的Zn片，在CuSO4溶液中插入仔细打磨过的Cu片，用导线将Cu片、Zn片分别与伏特计的正负极相连，两个烧杯溶液间用KCl盐桥连接好，测量电池电动势。

第八章氧化还原反应与电极电位(大纲)

第八章
1 1.1 基本要求 [TOP]
氧化还原反应与电极电位
掌握离子-电子法配平氧化还原反应式、电池组成式的书写；根据标准电极电位判断氧化还原反应方向；通过标准电动势计算氧化还原反应的平衡常数；电极电位的 Nernst 方程、影响因素及有关计算。
1.2 熟悉氧化值的概念和氧化还原反应的定义，熟练计算元素氧化值；熟悉原电池的结构及正负极反应的特征；熟悉标准电极电位概念；熟悉电池电动势与自由能变的关系。 1.3 了解电极类型、电极电位产生的原因；了解电位法测量溶液 pH 的原理及 pH 操作定义；了解电化学与生物传感器及其应用。 2 重点难点 [TOP]
2.1 重点 2.1.1 标准电极电位表的应用。 2.1.2 电极反应与电池反应，电池组成式的书写。 2.1.3 通过标准电动势计算氧化还原反应的平衡常数。 2.1.4 电极电位的 Nernst 方程、影响因素及有关计算。 2.2 难点 2.2.1 电极电位的产生 2.2.2 用设计原电池的方法计算平衡常数 2.2.3 Nernst 方程的推导
3
讲授学时建议 6 学时
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4
内容提要
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第一节
第二节
第三节
第四节
第五节
4.1 第一节氧化还原反应 4.1.1 氧化值
1

氧化值是某元素原子的表观荷电数，这种荷电数是假设把化学键中的电子指定给电负性较大的原子而求得。确定元素氧化值的规则：1）单质中原子的氧化值为零。2）单原子离子中原子的氧化值等于离子的电荷。3）氧的氧化值在大多数化合物中为-2，但在过氧化物中为-1。4）氢的氧化值在大多数化合物中为+1，但在金属氢化物中为-1。5）卤族元素：氟的氧化值在所有化合物中均为-1，其它卤原子的氧化值在二元化合物中为-1，但在卤族的二元化合物中，列周期表靠前的卤原子的氧化数为-1；在含氧化合物中按氧的氧化值为-2 决定。6）电中性化合物中所有原子的氧化值之和为零。 4.1.2 氧化还原反应元素的氧化值发生了变化的化学反应称为氧化还原反应。氧化还原反应可被拆分成两个半反应。半反应中元素的氧化值升高称为氧化，元素的氧化值降低称为还原。氧化还原反应中，氧化反应和还原反应同时存在，还原剂被氧化，氧化剂被还原，且得失电子数相等。半反应的通式为或氧化型 + ne Ox + ne
-
还原型 Red
式中 n 为得失电子数，氧化型(Ox)包括氧化剂及相关介质，还原型(Red)包括还原剂及相关介质。氧化型物质及对应的还原型物质称为氧化还原电对（Ox/Red）。 4.1.3 氧化还原反应方程式的配平离子-电子法（或半反应法）配平氧化还原反应方程式的方法是：1）写出氧化还原反应的离子方程式。2)将离子方程式拆成氧化和还原两个半反应。3)根据物料平衡和电荷平衡，分别配平半反应（注意不同介质中配平方法的差异）。4)根据氧化剂和还原剂得失电子数相等，找出两个半反应的最小公倍数，并把它们配平合并。5)可将配平的离子方程式写为分子方程式。 4.2 第二节原电池与电极电位 4.2.1 原电池将化学能转化成电能的装置称为原电池。原电池中电子输出极为负极；电子输入极为正极。正极发生还原反应；负极发生氧化反应，正极反应和负极反应构成电池反应，即氧化还原反应。常用的电极有金属-金属离子电极、气体电极、金属-金属难溶盐-阴离子电极、氧化还原电极四种类型。将两个电极组合起来构成一个原电池，原电池可用电池组成式表示。习惯上把正极写在右边，负极写在左边；用“|”表示两相之间的界面；中间用“‖”表示盐桥。如 Zn-Cu 电池的电池组成式： (-) Zn(s)│Zn (c1) ‖Cu (c2)│Cu(s) 4.2.2 电极电位的产生和电池电动势
2+ 2+
[TOP]
(+)
2

实验五氧化还原反应与电极电势

实验五氧化还原反应与电极电势一、实验目的 1、掌握电极电势对氧化还原反应的影响。 2、定性观察浓度、酸度对电极电势的影响。 3、定性观察浓度、酸度、温度、催化剂对氧化还原反应的方向、产物、速度的影响。 4、通过实验了解原电池的装置。二、实验原理氧化剂和还原剂的氧化、还原能力强弱，可根据她们的电极电势的相对大小来衡量。电极电势的值越大，则氧化态的氧化能力越强，其氧化态物质是较强氧化剂。电极电势的值越小，则还原态的还原能力越强，其还原态物质是较强还原剂。只有较强的氧化剂才能和较强还原剂反应。即φ氧化剂-φ还原剂﹥0时，氧化还原反应可以正方向进行。故根据电极电势可以判断氧化还原反应的方向。利用氧化还原反应而产生电流的装置，称原电池。原电池的电动势等于正、负两极的电极电势之差：E = φ正-φ负。根据能斯特方程： ] [][lg 0591.0还原型氧化型半?+=n θ?? 其中[氧化型]/[还原型]表示氧化态一边各物质浓度幂次方的乘积与还原态一边各物质浓度幂次方乘积之比。所以氧化型或还原型的浓度、酸度改变时，则电极电势φ值必定发生改变，从而引起电动势E 将发生改变。准确测定电动势是用对消法在电位计上进行的。本实验只是为了定性进行比较，所以采用伏特计。浓度及酸度对电极电势的影响，可能导致氧化还原反应方向的改变，也可以影响氧化还原反应的产物。三、仪器和药品仪器：试管，烧杯，伏特计，表面皿，U 形管药品：2 mol·L -1 HCl ，浓HNO 3， 1mol·L -1 HNO 3，3mol·L -1HAc ，1mol·L -1 H 2SO 4，3mol·L -1 H 2SO 4，0.1mol·L -1 H 2C 2O 4，浓NH 3·H 2O （2mol·L -1），6mol·L -1NaOH ，40%NaOH 。 1mol·L -1 ZnSO 4，1mol·L -1 CuSO 4，0.1mol·L -1KI ，0.1mol·L -1AgNO 3，0.1mol·L -1KBr ，0.1mol·L -1FeCl 3，0.1mol·L -1Fe 2(SO 4)3，0.1mol·L -1FeSO 4，1mol·L -1FeSO 4， 0.4mol·L -1K 2Cr 2O 7， 0.001mol·L -1KMnO 4，0.1mol·L -1Na 2SO 3，0.1mol·L -1Na 3AsO 3， 0.1mol·L -1 MnSO 4， 0.1mol·L -1NH 4SCN ， 0.01mol·L -1I 2水，Br 2水，CCl 4，固体NH 4F ，固

orp氧化还原电位

关于氧化还原电位（ORP、Eh）去极化测定法的二十个问题方建安（中科院南京土壤研究所技术服务中心，南京传滴仪器设备有限公司）经常有人打电话或网上发Email于我，询问有关氧化还原电位（ORP）测定，特别是ORP去极化测定法的有关问题，为此把问题与答复集中成文，供大家参考和讨论。一氧化还原电位是指什么？氧化还原电位，简称ORP （是英文Oxidation-Reduction Potential的缩写）或Eh，作为介质（包括土壤、天然水、培养基等）环境条件的一个综合性指标，已沿用很久，它表征介质氧化性或还原性的相对程度。二氧化还原电位的传统测定方法是什么？长期以来氧化还原电位是采用铂电极直接测定法。即将铂电极和参比电极直接插入介质中来测定。ORP电极是一种可以在其敏感层表面进行电子吸收或释放的电极,该敏感层是一种惰性金属,通常是用铂和金来制作。参比电极是饱和甘汞电极或银/氯化银电极。三氧化还原电位的传统测定法有什么特点？氧化还原电位的传统测定法十分简单，它由ORP复合电极和mV计组成。但达到平衡电位值的时间较长，特别在测定弱平衡体系时，由于铂电极并非绝对的惰性，其表面可形成氧化膜或吸附其它物质。影响各氧化还原电对在铂电极上的电子交换速率，因此平衡电位的建立极为缓慢，在有的介质中需经几小时甚至一、二天, 而且测定误差甚大，通常40-100mV。因此通常在ORP测定中人为规定一个读数时间，如5分钟，或者10分钟，或者30分钟------等。在发表文章或上报数据时，必须标识读数时间。四用什么方法可以得到相对精确的测定结果？如果充分考虑了铂电极的表面性质和电极电位建立的动力学过程，对复杂的介质，如果采用了去极化法测定氧化还原电位，可以在较短时间2分钟内得到较为精确的结果，这个结果相当于传统测定方法平衡48小时的电位，通常两者小于10mV或更好。五什么是氧化还原电位去极化法测定法？将极化电压调节到600-750mV,以银—氯化银电极作为辅助电极，铂电极接到电源的正端，阳极极化（极化时间5-15秒中自由选择），接着切断极化电源（去极化时间在20秒以上自由选择），去极化时监测铂电极的电位（对甘汞电极）。电极电位E（毫伏）和去极化时间的对数logt之间存在直线关系。以相同的方法进行阴极极化和随后的去极化监测。阳极去极化曲线与阴极去极化曲线的延长线的交点相当于平衡电位。二条曲线的方程为： E阳=a1+b1logt阳E阴=a2+b2logt阴求解此二直线方程可得到平衡电位公式E=(a2b1-a1b2)/(b1-b2) 平衡电位加上该温度下参比电极的电位值，即可求出ORP值。将有关两条去极化曲线的数据输入计算机，即可自动算出土壤的ORP 值。这种方法如果用手工测定，不但过程操作紧张，测定误差大，而且数学处理繁重。六现在有这种ORP去极化法自动测定仪器吗？这种方法是中国科学院南京土壤研究所电

实验五--氧化还原反应与电极电势

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氧化还原反应与电极电位

第八章氧化还原反应与电极电位首页难题解析学生自测题学生自测答案章后习题答案难题解析[TOP] 例8-1 写出并配平下列各电池的电极反应、电池反应，注明电极的种类。（1）(-) Ag,AgCl(s) |HCl |Cl2(100kp),Pt (+) （2）(-) Pb, PbSO4(s)| K2SO4‖KCl| PbCl2(s),Pb (+) （3）(-) Zn | Zn2+‖MnO4-, Mn2+, H+| Pt (+) （4）(-) Ag | Ag+ (c1)‖Ag+(c2) |Ag (+) 析将所给原电池拆分为两个电极。负极发生氧化反应，正极发生还原反应，写出正、负极反应式，由正极反应和负极反应相加构成电池反应。解（1）正极反应Cl2+2e-→ 2 Cl－此电极为气体电极负极反应Ag+Cl-→ AgCl(s)+e-此电极为金属-难溶盐-阴离子电极电池反应2Ag+Cl2→2AgCl(s) n=2 （2）正极反应PbCl2(s)+2e-→Pb+2Cl- 此电极为金属-难溶盐-阴离子电极负极反应Pb+SO42- →PbSO4(s)+2e-此电极为金属-难溶盐-阴离子电极电池反应PbCl2(s) +SO42-→PbSO4(s) +2Cl-n=2 （3）正极反应MnO4- +8 H++5e-→Mn2++ 4 H2O 此电极为氧化还原电极负极反应Zn → Zn2++2e-此电极为金属及其离子电极电池反应2MnO4- +16 H+＋5Zn→2Mn2+＋8 H2O＋5Zn2+ n=10 （4）正极反应Ag+(c2) +e- → Ag 此电极为金属及其离子电极负极反应Ag → Ag+ (c1) + e-此电极为金属及其离子电极电池反应Ag+(c2) → Ag+ (c1) n=1 例8-2 25℃时测得电池(-) Ag,AgCl(s) |HCl(c) |Cl2(100kp),Pt (+) 的电动势为 1.136V，已知θ ?( Cl2/Cl-)=1.358V, θ?( Ag+/Ag)=0.799 6V，求AgCl的溶度积。 ?AgCl/Ag 。(2) AgCl的平衡析首先根据电池电动势和已知的标准电极电位，由Nernst方程求出θ AgCl(s)Ag+ + Cl-，方程式两侧各加Ag：

氧化还原电位

ORP是英文Oxidation-Reduction Potential的缩写,它表示溶液的氧化还原电位。ORP值是水溶液氧化还原能力的测量指标,其单位是mv。它由ORP复合电极和mv计组成。ORP电极是一种可以在其敏感层表面进行电子吸收或释放的电极,该敏感层是一种惰性金属,通常是用铂和金来制作。参比电极是和pH电极一样的银/氯化银电极。在自然界的水体中,存在着多种变价的离子和溶解氧,当一些工业污水排入水中,水中含有大量的离子和有机物质,由于离子间性质不同,在水体中发生氧化还原反应并趋于平衡,因此在自然界的水体中不是单一的氧化还原系统, 而是一个氧化还原的混合系统。测量电极所反映的也是一个混合电位,它具有很大的试验性误差。另外,溶液的pH值也对ORP值有影响。因此,在实际测量过程中强调溶液的绝对电位是没有意义的。我们可以说溶液的ORP值在某一数值点附近表示了溶液的一种还原或氧化状态,或表示了溶液的某种性质(如卫生程度等),但这个数值会有较大的不同,你无法对它作出定量的确定,这和pH测试中的准确度是两个概念。另外,影响ORP值的温度系数也是一个变量,无法修正,因此ORP计一般都没有温度补偿功能。不同的原水水质，ORP的背景值(也就是不含氯的原水的ORP值)应该是不同的。在反渗透进水的控制中ORP低于背景值就可以了. 电极的安装与检查 1.氧化还原电极可以使用于任何pH/mv测定计上。2.ORP计使用时无需标定,直接使用即可,只有对ORP电极的品质或测试结果有疑问时,可用 ORP标准溶液检查电位是否在200-275mv之间,以判断ORP电极或仪器的好坏。 3.ORP测量电极(铂或金),其表面应该是光亮的,粗糙的或受污染的表面会影响电极的电位(mv)。可用以下方法