电极电势与氧化还原反应的关系实验

应用固体化学研究中心

第八章 氧化还原与电极电势

2013-8-13

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化学反应的分类 依据反应特点 沉淀反应 酸碱中和反应 热分解反应 取代反应 依据反应过程中电子转移或氧化值(数)变化 氧化还原反应 非氧化还原反应

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第一节

氧化还原反应

1.1 元素的氧化值 (或称：氧化数)

电负性：原子在分子中吸引电子能力的相对大小 氧化值：化合物中某元素一个原子的表观荷电数 (apparent charge number)。

元素氧化值计算规则 单质的氧化值为零； 在多原子分子中所有元素氧化值的代数和等于零; 在多原子

离子中所有元素氧化值的代数和等于离子所带的电荷数； 氢在化合物中的氧化值一般为+1,但在活泼金属的氢化物 中为–1 (如NaH,CaH2等); 氧在化合物中的氧化值一般为–2; 在过氧化物中为–1; 在 超氧化物中为–1/2; 在OF2中为+2; 氟在化合物中氧化值为–1; 共价化合物中共用电子对归属于电负性较大的原子。上一页 下一页 —03—

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例1:

计算下列物质中以红色标

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：

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

氧化还原与电极电势

1.25℃时将铂丝插入Sn4+和Sn2+离子浓度分别为0.1mol/L和0.01mol/L的混合溶液中，电对的电极电势为（ ）。 A．??(Sn4?/Sn2?) B． ??(Sn4?/Sn2?)?0.05916/2 C．??(Sn4?/Sn2?)?0.05916 D．??(Sn4?/Sn2?)?0.05916/2

2.对于电池反应Cu＋Zn = Cu＋Zn下列说法正确的是（ ）。 A．当[Cu+] = [Zn]，反应达到平衡。

B．??（Cu2+/Cu）= ??（Zn2+/Zn）, 反应达到平衡。 C．?(Cu2+/Cu）= ?（Zn2+/Zn）, 反应达到平衡。 D． 原电池的标准电动势等于零时，反应达到平衡。

3.今有原电池(－)Pt,H2(?)H＋(c)施是（ ）。

A 增大H＋离子浓度 B 增大Cu离子浓度 C 降低H2的分压 D 在正极中加入氨水 E 降低Cu离子浓度，增大H＋离子浓度

4.已知下列反应；

CuCl2＋SnCl2 = Cu ＋SnCl4 FeCl

氧化还原与电极电势

1.25℃时将铂丝插入Sn4+和Sn2+离子浓度分别为0.1mol/L和0.01mol/L的混合溶液中，电对的电极电势为（ ）。 A．??(Sn4?/Sn2?) B． ??(Sn4?/Sn2?)?0.05916/2 C．??(Sn4?/Sn2?)?0.05916 D．??(Sn4?/Sn2?)?0.05916/2

2.对于电池反应Cu＋Zn = Cu＋Zn下列说法正确的是（ ）。 A．当[Cu+] = [Zn]，反应达到平衡。

B．??（Cu2+/Cu）= ??（Zn2+/Zn）, 反应达到平衡。 C．?(Cu2+/Cu）= ?（Zn2+/Zn）, 反应达到平衡。 D． 原电池的标准电动势等于零时，反应达到平衡。

3.今有原电池(－)Pt,H2(?)H＋(c)施是（ ）。

A 增大H＋离子浓度 B 增大Cu离子浓度 C 降低H2的分压 D 在正极中加入氨水 E 降低Cu离子浓度，增大H＋离子浓度

4.已知下列反应；

CuCl2＋SnCl2 = Cu ＋SnCl4 FeCl

氧化还原与电极电势

1.25℃时将铂丝插入Sn4+和Sn2+离子浓度分别为0.1mol/L和0.01mol/L的混合溶液中，电对的电极电势为（ ）。 A．??(Sn4?/Sn2?) B． ??(Sn4?/Sn2?)?0.05916/2 C．??(Sn4?/Sn2?)?0.05916 D．??(Sn4?/Sn2?)?0.05916/2

2.对于电池反应Cu＋Zn = Cu＋Zn下列说法正确的是（ ）。 A．当[Cu+] = [Zn]，反应达到平衡。

B．??（Cu2+/Cu）= ??（Zn2+/Zn）, 反应达到平衡。 C．?(Cu2+/Cu）= ?（Zn2+/Zn）, 反应达到平衡。 D． 原电池的标准电动势等于零时，反应达到平衡。

3.今有原电池(－)Pt,H2(?)H＋(c)施是（ ）。

A 增大H＋离子浓度 B 增大Cu离子浓度 C 降低H2的分压 D 在正极中加入氨水 E 降低Cu离子浓度，增大H＋离子浓度

4.已知下列反应；

CuCl2＋SnCl2 = Cu ＋SnCl4 FeCl

标准电极电势表

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电极电势的产生 — 双电层理论 定义 公式 电极电势内容

标准电极电势表

[编辑本段]

电极电势的产生 — 双电层理论

德国化学家能斯特（H．W．Nernst）提出了双电层理论（electron double layer theory）解释电极电势的产生的原因。当金属放入溶液中时，一方面金属晶体中处于热运动的金属离子在极性水分子的作用下，离开金属表面进入溶液。金属性质越活泼，这种趋势就越大；另一方面溶液中的金属离子，由于受到金属表面电子的吸引，而在金属表面沉积，溶液中金属离子的浓度越大，这种趋势也越大。在一定浓度的溶液中达到平衡后，在金属和溶液两相界面上形成了一个带相反电荷的双电层(electron double layer)，双电层的厚度虽然很小(约为10-8厘米数量级), 但却在金属和溶液之间产生了电势差。通常人们就把产生在金属和盐溶液之间的双电层间的电势差称为金属的电极电势（electrode potential），并以此描述电极得失电子能力的相对强弱。电极电势以符号E Mn+/ M表示, 单位为V(伏)。 如锌的电极电势以EZn2+/ Zn 表示, 铜的电极电势以ECu2+/Cu 表示。

实验二 氧化还原反应

实验目的

1. 加深理解电极电势与氧化还原反应的关系。

2. 加深理解温度、反应物浓度对氧化还原反应的影响。 3. 了解介质的酸碱性对氧化还原反应产物的影响。 4. 掌握物质浓度对电极电势的影响。

5. 学会用pHS-25型酸度计的“mV”部分，粗略测量原电池电动势的方法。 实验原理

本实验采用pHS-25型pH计的mV部分测量原电池的电动势。原电池电动势的精确测量常用电位差计，而不能用一般的伏特计。因为伏特计与原电池接通后，有电流通过伏特计引起原电池发生氧化还原反应。另外，由于原电池本身有内阻，放电时产生内压降，伏特计所测得的端电压，仅是外电路的电压，而不是原电池的电动势。当用pH计与原电池接通后，由于pH计的mV部分具有高阻抗，使测量回路中通过的电流很小，原电池的内压降近似为零，所测得的外电路的电压降可近似地作为原电池的电动势。因此，可用pH计的mV部分粗略地测量原电池的电动势。 仪器、药品及材料

仪器：pHS-25型酸度计 药品：

酸：H2SO4(3.0mol·L-1)，H2C2O4(0.1mol·L-1)，HA c(1.0mol·L- 1) 碱：NaOH(2.0m

实验十四 氧化还原反应和氧化还原平衡

[实验目的]

学会装配电池。掌握电极的本性、电对的氧化型或还原型物质的浓度、介质的酸度等因素对电极电势、氧化还原反应的方向、产物、速率的影响。通过实验了解化学电池电动势。

[实验用品]见教材。 [基本操作]

一、氧化还原反应和电极电势 （1）在试管中加入0.5mL0.1MKI溶液和2滴0.1MFeCl3溶液，摇匀后加入0.5mLCCl4，充分振荡，观察CCl4层颜色有无变化。

（2）用0.1MKBr溶液代替KI溶液进行同样实验，观察现象。

（3）往两支试管中分别加入3滴碘水、溴水，然后加入约0.5mL0.1MFeSO4溶液，摇匀后，注入0.5mLCCl4充分振荡，观察CCl4层有无变化。

根据以上实验结果，定性地比较Br2/Br-、I2/I-和Fe3+/Fe2+三个电对的电极电势。 [思考题]

1.上述电对中哪个物质是最强的氧化剂？哪个是最强的还原剂？

2.若用适量氯水分别与溴化钾、碘化钾溶液反应并加入CCl4，估计CCl4层的颜色。 二、浓度对电极电势的影响

（1）往一只小烧杯中加入约30mL1mol·L-1ZnSO4溶液，在其中插入锌片；往另一只小烧杯中加入约30mL1mol·L-1CuSO4溶液，

竞赛讲义----氧化还原反应与电极电位

第一节 氧化还原反应 一、氧化值

氧化值(oxidation number)又称为氧化数，1970年IUPAC对其给出的定义是：氧化值是某元素一个原子的荷电数，这种荷电数是由假设把每个键中的电子指定给电负性较大的原子而求得。有如下几条求算元素氧化值的规则： 1. 在单质中，元素的氧化值等于零。

2.在电中性的化合物中，所有元素的氧化值之和为零。 3. 单原子离子的氧化值等于它所带的电荷数；多原子离子中所有元素的氧化值之和等于该离子所带的电荷数。

4.氢在化合物中的氧化值一般为+1，但在金属氢化物中，如NaH、CaH2中，H的氧化值为-1。氧在化合物中的氧化值一般为-2，但在过氧化物中，如H2O2、Na2O2中，O的氧化值为-1；超氧化物中，如KO2中，O的氧化值为-1/2；在氟氧化物中，如OF2中，O的氧化数为+2。F在化合物中的氧化值均为-1。 二、氧化还原反应 (一)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，例如甲烷和氧的反应 CH4(g) + 2O2(g) === CO2(g) +2H2O(g)； Zn + 2HCl == ZnCl2+H2

从以上两个反应

氧化还原反应

考试说明

1．了解氧化还原反应的本质是电子的转移。

2．了解常见的氧化还原反应，能判断反应中的氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。 3．能判断氧化还原反应中电子转移的方向和数目。 4．掌握物质氧化性、还原性强弱的比较方法。

5．能运用原子守恒、得失电子守恒、电荷守恒，进行氧化还原反应的有关计算。 一、氧化还原反应基本概念 1．有关概念及相互关系

氧化剂 电子，化合价 ，被 ，有 性 还原剂 电子，化合价 ，被 ，有 性 2．氧化还原反应的本质和判断依据

(1)氧化还原反应的本质： 。 (2)判断依据： 。 二、常见氧化剂和还原剂 1．常见的氧化剂

(1)非金属单质：如 等。

(2)含有高价态元素的化合物： 等。 (3)某些金属性较弱的金属的高价态离子： 等。 (4)过