《电化学原理与应用》PPT课件.ppt
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_05.gif)
《《电化学原理与应用》PPT课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《电化学原理与应用》PPT课件.ppt(79页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、1电化学原理与应用电化学原理与应用第三章2目录目录3 3.1.1 氧化还原反应基本概念氧化还原反应基本概念3 3.3.3 电池电动势与电极电势电池电动势与电极电势3.4 3.4 影响电极电势的因素影响电极电势的因素3 3.5.5 电极电势及电池电动势的应用电极电势及电池电动势的应用3 3.6.6 电解与化学电源电解与化学电源3 3.2.2 原电池原电池 3 3.7 7 金属的腐蚀及其防止金属的腐蚀及其防止3Zn:还原剂,在反应过程中失去电子,使氧化剂还还原剂,在反应过程中失去电子,使氧化剂还原,表现还原性。自身被氧化。原,表现还原性。自身被氧化。Zn2+是它的氧化产物。H+:氧化剂,在反应过程
2、中得到电子,使还原剂氧化剂,在反应过程中得到电子,使还原剂氧化,表现氧化性,自身被还原。氧化,表现氧化性,自身被还原。H2是它的还原还原产物。氧化与还原氧化与还原对立的统一体对立的统一体Zn+2H+=Zn2+H2氧化还原反应基本概念氧化还原反应基本概念4 氧化值是元素一个原子的荷电数,这种荷电数由假设把每一个键中的电子指定给电负性更大的原子而求得。氧化值氧化值5v确定氧化值的方法如下:va 一些规定v在单质中,元素的氧化值皆为零。如白磷(P4)中磷的氧化值。v氧的氧化值在正常氧化物中皆为2;在过氧化物(如H202、BaO2等)中,氧的氧化值为-1,在超氧化合物(如KO2)中,氧化值为-1/2。
3、在氟化物中(OF2)氧化值为+2。vb 在离子型化合物中,元素原子的氧化值就等于该原子的离子电荷。vC 在共价化合物中,将属于两原子的共用电子对指定给两原子中电负性更大的原子以后,在两原子上形成的电荷数就是它们的氧化数。共价化合物中元素的氧化数是原子在化合状态时的一种形式电荷数。vd 在结构未知的化合物中,某元素的氧化值可按下述规则求得:原子或离子的总电荷数等于各元素氧化值的代数和。分子的总电荷数等于零。6v 按以上规则,就可以求得各种化合物中不同元素的氧化数。v 例如:K2Cr2O7:Cr的氧化值为_ v Fe3O4:Fe的氧化值为_v Na2S2O3:S的氧化值为_v CaH2:H的氧化值
4、为_v 7v v K2Cr2O7:Cr的氧化值为+6,v Fe3O4:Fe的氧化值为+8/3,v Na2S2O3:S的氧化值为+2。v CaH2:H的氧化值为-1。v由上述可知,氧化值是按一定规则指定的形式电荷数值,它是一个有一定人为性的、经验的概念。它可以是负数,也可以是正数,自然也可以是分数。81.1氧化氧化值法值法2.(1)配平原则配平原则整个反应被氧化的元素氧化值的升高总数与整个反应被氧化的元素氧化值的升高总数与被还被还原的元素氧化值的降低总数相等原的元素氧化值的降低总数相等.氧化还原方程式的配平氧化还原方程式的配平 写出未配平的基本反应式,在涉及氧化还原过程的有关原写出未配平的基本反
5、应式,在涉及氧化还原过程的有关原子上方标出氧化值子上方标出氧化值.计算相关原子氧化值上升和下降的数值计算相关原子氧化值上升和下降的数值用下降值和上升值分别去除它们的最小公用下降值和上升值分别去除它们的最小公倍数,即得氧化倍数,即得氧化剂和还原剂的化学计量数剂和还原剂的化学计量数.平衡还原原子和氧化原子之外的其他原子,在多数情况下平衡还原原子和氧化原子之外的其他原子,在多数情况下是是H原子和原子和O原子原子.最后将箭头改为等号最后将箭头改为等号.(2)配平步骤配平步骤9用氧化值法配平氯酸与白磷作用生成氯化氢和磷酸的反应用氧化值法配平氯酸与白磷作用生成氯化氢和磷酸的反应.HClO3+P4HCl+H
6、3PO4+50-1+5HClO3+P4HCl+H3PO4(-1)(+5)=-6(+5)0 4 0 4=+2010HClO3+3P410HCl+12H3PO410HClO3+3P4+18H2O10HCl+12H3PO410HClO3+3P4+18H2O=10HCl+12H3PO4Example Example 1 1Solution102半反应法(离子半反应法(离子电子法)电子法)(1)配平原则配平原则电荷守恒:得失电子数相等。电荷守恒:得失电子数相等。质量守恒:反应前后各元素原子总数相等。质量守恒:反应前后各元素原子总数相等。用离子式写出主要反应物和产物(气体、纯液体、固体和用离子式写出主要反
7、应物和产物(气体、纯液体、固体和弱电解质则写分子式)弱电解质则写分子式).将反应分解为两个半反应式,配平两个半反应的原子数及将反应分解为两个半反应式,配平两个半反应的原子数及电荷数电荷数.根据电荷守恒,以适当系数分别乘以两个半反应式,然后根据电荷守恒,以适当系数分别乘以两个半反应式,然后合并、整理,即得配平的离子方程式;有时根据需要可将其合并、整理,即得配平的离子方程式;有时根据需要可将其改为分子方程式改为分子方程式.(2)配平步骤配平步骤11用半反应法配平下列反应方程式:用半反应法配平下列反应方程式:Example Example 2 2(1)MnO4-+SO32-=SO42-+Mn2+(2
8、)(2)MnO4-+8H+5e-=Mn2+4H2O(3)SO32-+H2O=SO42-+2H+2e-(4)(3)2+5得(5)2MnO4-+16H+10e-=2Mn2+8H2O(6)+)5SO32-+5H2O=5SO42-+10H+10e-(7)2MnO4-+5SO32-+6H+=2Mn2+5SO42-+3H2O(8)2KMnO4+5K2SO3+3H2SO4=2MnSO4+6K2SO4+3H2OSolution12用半反应法配平:用半反应法配平:Cl2(g)+NaOHNaCl+NaClO3SolutionExample Example 3 3Cl2(g)+2e-=2Cl-Cl2(g)+12OH
9、-=2ClO3-+6H2O+10e-5+得6Cl2(g)+12OH-=10Cl-+2ClO3-+6H2O化简得:3Cl2(g)+6OH-=5Cl-+ClO3-+3H2O3Cl2(g)+6NaOH=5NaCl+NaClO3+3H2O13Solution配平方程式:配平方程式:Cr(OH)3(s)+Br2(l)+KOHK2CrO4+KBrCr(OH)3(s)+Br2(l)CrO42-+Br-Br2(l)+2e-=2Br-Cr(OH)3(s)+8OH-=CrO42-+3OH-+4H2O+3e-即:Cr(OH)3(s)+5OH-=CrO42-+4H2O+3e-3+2得2Cr(OH)3(s)+3Br2(
10、l)+10OH-=2CrO42-+6Br-+8H2O2Cr(OH)3(s)+3Br2(l)+10KOH=2K2CrO4+6KBr+8H2OExample Example 4 414配平方程式:配平方程式:24+5得:SolutionExample Example 5 515SolutionC+2H2O=CO2+4H+4e-2Ca3(PO4)2+6SiO2+10H2O+20e-=6CaSiO3+P4+20OH-5+得:2Ca3(PO4)2+6SiO2+5C=6CaSiO3+P4+5CO2用半反应法配平方程式:用半反应法配平方程式:Ca3(PO4)2+C+SiO2CaSiO3+P4+CO2Exam
11、ple Example 6 616酸性介质:酸性介质:多多n个个O加加2n个个H+,另一边另一边加加n个个H2O。碱性介质:碱性介质:多多n个个O加加n个个H2O,另一边另一边加加2n个个OH-中性介质:中性介质:左边多左边多n个个O加加n个个H2O,右边加右边加2n个个OH-右边多右边多n个个O加加2n个个H+,左边加左边加n个个H2O 其实,往往是最简单的其实,往往是最简单的H H+、OHOH-和和H H2 2O O很难配平,一很难配平,一般来说:般来说:17原电池原电池 将氧化还原反应的化学能转变为电能的装置。将氧化还原反应的化学能转变为电能的装置。1、原电池的组成Zn+Cu2+=Cu+
12、Zn2+rGmK)=-212.55kJmol-1Cu2+2e=Cu(还原反应)(还原反应)Zn-2e=Zn2+(氧化反应)(氧化反应)18铜锌原电池,亦叫铜锌原电池,亦叫Daniell 电池电池工作状态的电池同时发生三个过程:1.两个电极表面分别发生氧化反应和还原反应。2.电子流过外电路。3.离子流过电解质溶液。19正极反应:正极反应:Cu2+2e+2e-Cu负极反应:负极反应:Zn-2e2e-Z Zn2+电势电势:Zn低低,Cu高高电极名电极名:Zn负负,Cu正正电池反应电池反应:Cu2+ZnZn2+Cu20盐桥的作用:盐桥的作用:盐桥是一倒插的U型管或其它装置,内含KCl或KNO3溶液,可
13、用琼脂溶胶或多孔塞保护,使KCl或KNO3溶液不会自动流出。补充电荷、维持电荷平衡。铜锌原电池由三个部分组成:两个半电池锌片与锌盐溶液,铜片与铜盐溶液。金属导线 盐桥212若干概念若干概念(1)半电池是原电池的主体组成半电池的导体和电对叫电极。在原电池中习惯用正极和负极的名称。电极的正负可根据电子运动方向来确定。分别在两个半电池上发生的氧化或还原反应叫作半反应,也叫电极反应。发生的氧化还原总反应称为电池反应。如:电池反应:Cu(s)+2Ag+(aq)=Cu2+(aq)+2Ag(s)负极反应:Cu(s)=Cu2+(aq)+2e正极反应:2Ag+(aq)+2e=2Ag(s)22(2)(2)半反应(
14、电极反应)涉及同一元素的氧化态和半反应(电极反应)涉及同一元素的氧化态和还原态:还原态:a(氧化态氧化态)+neb(还原态还原态)还原态物质,如上面所写的半反应中的Zn、Cu、Ag等;氧化态物质,如Zn2+、Cu2+、Ag+等。氧化态物质与还原态物质间这种互相依存、互相转化的“共轭”关系,与酸碱质子论中的“共轭酸碱对”极为相似。式中n 是电极反应中转移的电子数23(3)组成电对的氧化态和相应的还原态物质,通常称为氧化还原电对,用符号“氧化态/还原态”表示。如,铜锌原电池中的两个半电池的电对可分别表示为Zn2+/Zn和Cu2+/Cu。又如又如:Fe3+/Fe2+,O2/OH-,Hg2Cl2/Hg
15、,MnO4-/Mn2+等。等。24(-)ZnZnSO4(c1)CuSO4(c2)Cu(+)(4)原电池装置可用图式表示。例如:Cu-Zn原电池可表示为:规定规定:负极写在左边,正极写在右边,以双垂线负极写在左边,正极写在右边,以双垂线(|)表示盐桥,以单垂线表示盐桥,以单垂线(|)表示两个相之间的界面。用表示两个相之间的界面。用“,”来分隔两种不同种类或不同价态的溶液。同时来分隔两种不同种类或不同价态的溶液。同时表示出相应的离子浓度或气体压力。表示出相应的离子浓度或气体压力。又如:Cu-Ag原电池可表示为:(-)CuCuSO4(c1)AgNO3(c2)Ag(+)253电极类型电极类型可用来组成
16、半电池电极的氧化还原电对,除金属与其对应的金属盐溶液以外,还有非金属单质及其对应的非金属离子(如H+/H2,O2/OH-,Cl2/Cl-)、同一种金属不同价态的离子(如Fe3+/Fe2+,Cr2O72-/Cr3+,MnO4-/Mn2+)等。对于后两者,在组成电极时常需外加惰性导电材料(惰性电极)如Pt,以氢电极为例,可表示为:H+(c)|H2(p)|Pt26四类常见电极 电极类型电极类型 电对电对(例例)电极的图式电极的图式金属电极金属电极Zn2+/ZnZn2+(c)|Zn非金属电非金属电极极Cl2/Cl-Cl-(c)|Cl2(p)|Pt氧化还原电极氧化还原电极 Fe3+/Fe2+Fe3+(c
17、1),Fe2+(c2)|Pt难溶盐电极难溶盐电极AgCl/AgCl-(c)|AgCl|Ag27热力学指出,可逆、平衡、不做有用功时热力学指出,可逆、平衡、不做有用功时G=0,而,而做有用功时,体系自由能的减少等于所做的最大有用功。做有用功时,体系自由能的减少等于所做的最大有用功。电功(非体积功)W maxG电功W电量电压n6.02310231.60210-19En96485EnFEF=96485Cmol1法拉第常数4电池反应的电池反应的rGm与电动势与电动势E的关系的关系28 从热力学的化学反应等温式中,可得到下式:上式称为电动势的能斯特()方程,电动势是强度性质的物理量,其值与反应式中化学计
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电化学原理与应用 电化学 原理 应用 PPT 课件
![提示](https://www.deliwenku.com/images/bang_tan.gif)
限制150内