《元素电势图及其应用演示教学.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《元素电势图及其应用演示教学.ppt(10页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、 元素元素(yun s)电势图及其电势图及其应用应用 一种元素的不同氧化数物种按照其氧化数由低到高从左到右的顺序排成图式,并在两种氧化数物种之间标出相应的标准电极电势值。这种表示一种元素各种(zhn)氧化数之间标准电极电势的图式称为元素电势图,又称拉蒂默图。如碘在酸性溶液中的电势图为:下面我们介绍其应用。1第一页,共10页。(1)判断元素各种氧化数的相对稳定性(判断是否能发生岐化)对某一元素,其不同氧化数的稳定性主要取决于相邻电对的标准电极电势值。若相邻电对的E值符合E右E左,则处于中间的个体必定是不稳定态,可发生歧化反应,其产物是两相邻的物 质。如中,Cu可发生歧化反应生成Cu2和Cu。这是
2、很明显的,如将两相邻电对组成电池,则中间物种到右边物种的电对的还原半反应为电池正极反应,而到左边物种的反应则为负极反应。电池的电动势为EE右E左,若E右E左,E0,表示电池反应可自发进行,即中间物种可发生歧化反应。若相反,E左E右,则两边的个体不稳定,可发生逆歧化反应,两头的个体是反应物,产物是中间的那个个体。如根据,可以得出结论,在水溶液中Fe3和Fe可发生反应生成Fe2。2第二页,共10页。(2)求未知电对的电极电势利用Gibbs函数变化的加合性,可以从几个相邻电对的已知电极电势求算任一未知的电对的电极电势。如已知E1和E2,求E3。因为rG1n1FE1rG2n2FE2rG3n3FE3由盖
3、斯定律得,rG3rG1rG2则n3FE3n1FE1(n2FE2),其中n3n1n2所以同理,若有i个电对相邻,则rG3,E3,n3ABCrG1,E1,n1rG2,E2,n2E3n1EE1n2E2n1n2Enn1E1n2E2niEin1n2ni3第三页,共10页。(3)判断元素处于不同氧化数时的氧化还原能力根据某一电对的电极电势越大,则其氧化型的氧化能力越强,相应的还原型的还原性越弱的原理。由下列电势图可以知道,作为氧化剂,Fe3的氧化能力大于Fe2(0.7710.440);作为还原剂,Fe的还原能力大于Fe2(0.440E(Mn/Mm),只有Zn、Sn2符合;EV()/V()E(Mn/Mm),
4、只有Zn、Sn2符合;EV()/V()E(Mn/Mm),只有Zn符合。由以上分析,只有选择Zn才是合理的。在生产及科学研究中,常常要求在系统中只能允许某元素的某指定氧化数个体稳定存在于溶液,这时,可以通过(tnggu)选择某一合理的氧化剂或还原剂来达到这一目的。5第五页,共10页。(4)计算歧化反应和或歧化反应的限度歧化反应或歧化反应进行的限度可以由反应的平衡常数得到判断。如,根据碱性介质中氯元素的电势图Eb可知Cl2可发生歧化反应。歧化产物既可能是ClO和Cl,也可能是ClO3和Cl。对于反应Cl22OHClOClH2OEE(Cl2/Cl)E(ClO/Cl2)1.3580.400.958(V
5、)根据lgKnE/0.0592可算出反应的平衡常数K1.71016而对于Cl2的另一歧化反应Cl26OHClO35Cl3H2OEE(Cl2/Cl)E(ClO3/Cl2)1.3580.480.878(V)K2.61074说明后一个歧化反应的趋势更大。6第六页,共10页。(5)求歧化反应的pH值下面是溴元素在酸性介质中的电势图Ea表明在标准状态下,Br2能稳定存在,不能发生歧化反应。但是由方程BrO35e6HBr2(l)3H2O可以看出:电对BrO3/Br2的电极电势受溶液pH值所影响假定BrO31 molL 1,则 E1.52(60.0591/5)lgH1.520.0709pH当溶液pH增大时,
6、电对的电极电势值减小,到达某一时刻,会出现EE左,Br2可以发生歧化反应。1.520.0709pH6.42。所以Br2在pH6.42的介质中可发生歧化反应生成BrO3和Br,pH6.42称为歧化点。EElgBrO3H60.059157第七页,共10页。(6)对氧化还原的产物作分析判断例如,由下列电势图判断H2O2与I发生氧化还原反应的产物:显然,I只能作为还原剂,H2O2为氧化剂。当H2O2为氧化剂时,其还原产物只能是H2O,但I却因使用量的不同而可能被氧化到不同价态从而得到不同的产物:(1)当I的量很少,H2O2过量时,H2O2先将I氧化为I2,再将I2继续氧化,最终产物是IO3;3H2O2
7、IIO33H2O(2)当I过量,H2O2的量不足时,H2O2将部分I氧化为I2,生成的I2与足量的I生成I3离子;H2O22I2HI23H2OI2II3(3)当控制用量n(H2O2):n(I)1:2时,产物为纯粹的I2。H2O22I2HI23H2O8第八页,共10页。(7)系统学习元素及其化合物氧化还原性质的变化规律根据Cu的电势图:可知,在溶液中,Cu会歧化,不能稳定存在。但在生成Cu(I)的沉淀化合物(如CuI)和Cu(I)的络合物离子如Cu(CN)2时,由于Cu离子浓度下降,E(Cu/Cu)也将下降,从而使Cu(I)可以稳定存在。9第九页,共10页。再如,由铁的电势图:Ea/VEb/V由于Ea(O2/H2O)1.229VEa(Fe3/Fe2)0.771VEb(O2/OH)0.40VEbFe(OH)3/Fe(OH)20.56V因此,Fe(II)能被空气中的氧氧化为Fe(III)是难免的,所以在实验室保存Fe2溶液往往是在强酸性下加入铁屑或铁钉。10第十页,共10页。
限制150内