那晚越女说我?
1( 理解电极电势与氧化还原反应的关系和Jie质、浓度对氧化还原反应的影响。2(加深Li解氧
Hua态或还原态物质浓度变化对电极电势的影响。
3(进一步理解原电池、电解及电化学腐蚀等Ji本知识。 [教学重点]
Dian极电势和氧化还原反应的关系。
[教学难点]
Yuan电池、电解及电化学腐蚀等知识。
[实验用品]
Yi器:低压电源、盐桥、伏特计
-1-1-1药品:0.5 mol?LPb(NO)、(0.5、1 mol?L)CuSO、0.5 mol?L ZnSO、 3244-1-1-1-1-1-10.1 mol?LKI、0.1 mol?LFeCl、0.1 mol.LKBr、0.1 mol?LFeSO、(1、3 mol?L) HSO、6 mol?LHAc、3424-1-1-1-1(2 mol?L、浓)HNO、(0.01、0.1 mol?L)KMnO、6 mol?LNaOH、0.1 mol?LKCrO、饱和KCl、34227
NongNH?HO、饱和氯水、I水、Br水、CCl、酚酞溶液、NaSO、红石蕊试纸 32224223材料:导线、砂纸、电极(铁Ding、铜片、锌片、碳棒)
二、实验内容
(一)电极电势和氧化还原反应
3+-2+1(2Fe+ 2I= 2Fe+ I I易溶于CCl，CCl层显紫红色 22443+-2(Fe+ Br不起反应，CCl层无色 4--3(Cl+ 2Br= 2Cl+ Br Br溶于CCl，CClCeng显橙黄色 22244
(二)浓度和酸度对电极电势影响
1(浓度影响
-1-1在两只50m L烧杯中，分别注入30mL 0.5mol?L ZnSO和0.5mol?L CuSO，在ZnSO中插Ru444
Zn片，CuSO中插入Cu片，中间以盐桥Xiang通，用导线将Zn片Cu片分别与伏特表的Fu极和正极4
Xiang接。测量两电极之间的电压。
Xian象:伏特表指针偏到E=0.80处
2+-解释:(-):Zn+2e=Zn
2+-(+):Cu+2e=Cu
CuSO溶液中加浓NH.HO到沉淀溶解为Zhi，形成深蓝色溶液; 4322+2+Cu + 4NH = [Cu(NH)] 3342+[Cu]下降, E变小，E=0.45V
ZnSO溶液中加浓NH.HO至沉淀溶解为Zhi; 4322+2+Zn + 4NH = [Zn(NH)] 3342+[Zn]下Jiang, E变大，E=0.76V
Zui后达到平衡, E=0.8V接近初起值.
*2(酸度影响
Zai两只50mL烧杯中，分别注入FeSO、KCrO溶液。FeSO溶液中插入Fe片，ZaiKCrO42274227
Rong液中插入C棒，将Fe片、C棒通过导线分Bie与伏特表的负极和正极相接,中间用盐桥连Jie，测
量两极电压。
Xian象:测得E=0.61V
-+3+2-解释:(-) CrO+ 6e + 14H = 2Cr+ 7HO 2722+-(+) Fe+ 2e = Fe
-1-1在KCrO中，慢慢加入1mol?LHSO,再加入6mol?LNaOH。 22724+加H后E = 1.1V
-加OH后E = 0.36V
(三)浓度、酸度对氧化还原产物的影响
1(浓度对产物的影响
Zn + 4HNO(浓) = Zn(NO)+ 2NO?(红棕色)+ 2HO 33222
4Zn + 10HNO(稀)= 4Zn(NO)+ NHNO+ 3HO 332432
2(酸度对产物的影响
+2+KMnO+ H?Mn肉色(无色) 4
KMnO+ HO ? MnO?棕黑 422-2-KMnO+ OH? MnO绿色 44
(四)浓度、酸度对氧化还原反应方向的影响。
1( 浓度影响
3+-2+2Fe+ 2I= 2Fe+ I 23+-3-Fe+ 6F= [FeF] 62+-3-I易溶于CCl呈紫色，加入Fe反应向逆方向进行、CCl层颜色变浅;Jia入F，生成[FeF]，24463--[FeF]不能氧化I，CCl层无色。 64*2(酸度影响
-+3-3-I+ 2AsO+ 2HO = 2I+ 2AsO+ 4H 2324+3-3-AsO+ HO - 2e- = AsO+ 2H 324--2I - 2e = I 2
(五)酸度对氧化还原反应速率的影响
+-2+-2MnO+ 16H+ 10Br== 2Mn+ 5Br+ 8HO 422+++[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
Dian离出来，反应慢。
三、注意事项
1(加CCl观察溶液上、下层颜色的变化; 4
2(有NO气体生成的反应，应在通风橱中做; 2
3(注意伏特表的偏向及数值。
无机化学实验十二氧化还原反应
Shi验十二 氧化还原反应
一、实验目的
1． 理解电极电势与氧化还原反应的关系和Jie质、浓度对氧化还原反应的影响。2．加深Li解氧化态或还原态物质浓度变化对电极电势De影响。
3．进一步理解原电池、电解及电化学腐蚀等Ji本知识。
[教学重点]
Dian极电势和氧化还原反应的关系。
[教学难点]
Yuan电池、电解及电化学腐蚀等知识。
[实验用品]
Yi器：低压电源、盐桥、伏特计
Yao品：0.5 mol·L-1Pb(NO3)2、(0.5、1 mol·L-1)CuSO4、0.5 mol·L-1 ZnSO4、
0.1 mol·L-1KI、0.1 mol·L-1FeCl3、0.1 mol.L-1KBr、0.1 mol·L-1FeSO4、(1、3 mol·L-1) H2SO4、6 mol·L-1HAc、(2 mol·L-1、浓)HNO3、(0.01、0.1 mol·L-1)KMnO4、6 mol·L-1NaOH、0.1 mol·L-1K2Cr2O7、饱和KCl、浓NH3·H2O、饱和氯水、I2水、Br2水、CCl4、酚酞溶液、Na2S2O3、红石Rui试纸
Cai料：导线、砂纸、电极（铁钉、铜片、锌片、碳棒）
二、实验内容
（一）电极电势和氧化还原反应
1．2Fe3++ 2I-= 2Fe2++ I2 I2易溶于CCl4，CCl4层显Zi红色
2．Fe3++ Br-不起反应，CCl4Ceng无色
3．Cl2+ 2Br-= 2Cl-+ Br2 Br2溶于CCl4，CCl4层显橙Huang色
（二）浓度和酸度对电极电势影响
1．浓度影响
Zai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，Zhong间以盐桥相通，用导线将Zn片Cu片分别Yu伏特表的负极和正极相接。测量两电极之间De电压。
Xian象：伏特表指针偏到E=0.80处
Jie释：(-)：Zn2++2e-=Zn
(+)：Cu2++2e-=Cu
CuSO4溶液中加浓NH3.H2O到沉淀Rong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Rong解为止;
Zn2+ + 4NH3 = [Zn(NH3)4]2+
[Zn2+]下降, E变大，E=0.76V
Zui后达到平衡, E=0.8V接近初起值.
2*．酸度影响
Zai两只50mL烧杯中，分别注入FeSO4、K2Cr2O7溶液。FeSO4溶液中插RuFe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Ji和正极相接,中间用盐桥连接，测量两极电Ya。
Xian象：测得E=0.61V
Jie释：(-) Cr2O72-+ 6e- + 14H+ = 2Cr3++ 7H2O
(+) Fe2++ 2e- = Fe
ZaiK2Cr2O7中，慢慢加入1mol·L-1H2SO4,再加入6mol·L-1NaOH。
JiaH+后E = 1.1V
JiaOH-后E = 0.36V
（三）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
（四）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Ying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Wu色。
2*．酸度影响
I2+ 2AsO33-+ 2H2O = 2I-+ 2AsO43-+ 4H+
AsO33-+ H2O - 2e- = AsO43-+ 2H+
2I- - 2e- = I2
（五）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。
三、注意事项
1．加CCl4观察溶液上、下层颜色的变化；
2．有NO2气体生成的反应，应在通风橱中Zuo；
3．注意伏特表的偏向及数值。
无机化学第四章 氧化还原反应参考答案
1．解：S的氧化数分别为-2、0、2、4、5、6。
2．解：（1）3Cu + 8HNO(稀) ? 3Cu(NO)+2 NO? + 4HO 3322（2）4Zn+ 5HSO(Nong)?4ZnSO +HS?+ 4HO 24 42 2（3）KClO+ 6 FeSO+ 3HSO? KCl+3 Fe (SO)+ 3HO 3 4 24 243 2（4）CuS + 22HNO? 6Cu(NO)+ 3HSO+ 10NO? +8 HO 23 32 24 2
3．解：
,,（1） 1 2I- 2e ? I 2
,+ +) 1 HO+ 2H + 2e ? 2HO222
,+ 2I+ HO+ 2H ? I+2HO 2222
2,,+3+（2） 1 CrO + 14H + 6e ? 2Cr + 7HO 227
,+ +) 3 HS - 2e ? S + 2H2
2,+ 3+ CrO+ 3HS + 8H? 2Cr + 3S? + 7HO 2227
,+-,（3） 1 ClO + 6H + 6e ? Cl + 3HO 23
,2+3+ +) 6 Fe-e?Fe
2++-3, ClO+ 6Fe+ 6H ? Cl +6Fe+3HO 23
,-（4） 1/2 Cl+ 2e ?2Cl 2
,,- +) 1/2 Cl + 4OH- 2e ?2ClO+ 2HO 22
,-- Cl + 2OH?Cl+ClO+ HO 22
,,2-（5） 1 Zn + 4OH- 2e ?[Zn(OH)] 4
,,-- +) 1 ClO+ HO +2e?Cl+ 2OH2
,-2-- Zn + ClO+2OH+ HO?[Zn(OH)] + Cl24
2,,,（6） 2 MnO + e ? MnO 44
2,,,2, +) 1 SO + OH- 2e ?SO + HO 234
2,2,2,, , 2MnO +SO + 2OH ?2 MnO+SO + HO 23444
,,-4．解：（1）（-）Pt，I(s)?I(c)‖Cl(c)?Cl(P), Pt（+） 2122
2+3+2++,（2）（-）Pt?Fe, Fe (c)‖MnO(c), Mn(c)，H(c)?Pt（+） 33454
（3）（-）Zn?ZnSO (c)‖CdSO (c)?Cd（+） 4142
,,,,,2,2+2+,2-5．解：由于E(F/HF)＞E(SO/SO)＞E(HO/HO)＞E(MnO/Mn)＞E(PbO/Pb)224222284,,,,,--+3+2+-＞E(Cl/Cl)＞E(Br/Br)＞E(Ag/Ag)＞E(Fe/Fe)＞E(I/I) 222
2,+3+,故氧化能力顺序为F ＞SO＞ HO＞ MnO＞PbO＞Cl＞Br＞Ag＞Fe＞I其。222222 2 284
2,,,,2+ 2+ 2+ 对应的还原产Wu为HF，SO，HO，Mn，Pb，Cl，Br, Ag, Fe, I。 24
,,,,,2++4+2+2-6．解：由于E(Zn/Zn) < e(h/h)="">< e(s/hs)="">< e(sn/sn)="">< e(so/hso)="">< 22423,,,,,2+-3+2++-e(cu/cu)="">< e(i/i)="">< e(fe/fe)="">< e(ag/ag)="">< e(cl/cl)="">
＞HS＞SnCl＞NaSO＞Cu＞KI＞FeCl＞Ag＞KCl。 222232,,3+2+-7．解：（1）E(Fe/Fe) < e(br/br)，该反应能自发向zuo进行。="">
（2）E ＞0，该反应能自发向左进行。 Gu还原能力顺序为Zn＞H
,（3）<0，该反应能自发向右进行。>
,,2+3+2+-8．解：（1）E( MnO/ Mn)＞E(Fe/Fe)，该反Ying能自发向右进行。 4
（2）原电池的电池符号：
2+-13+-1-12+-1+-1-(-)Pt|Fe(1mol?L), Fe(1mol?L)‖MnO(1mol?L), Mn(1mol?L), H(10.0mol?L)?Pt(+) 4
-+8,,0.0592V{(MnO/}{(H/}cccc,42+2+--E(MnO/ Mn) = E ( MnO/ Mn)+ Zlg 442+, {(Mn/}cc
0.0592V8= 1.51 V + = 1.60 V lg(10.0) 5,2+3+2+-E = E(MnO/ Mn) ? E( Fe/Fe) = 0.83 V 4,,,2+3+2+-（3）lgK= Z′{ E(MnO/ Mn)- E(Fe/Fe)}/0.0592 V 4
= 62.5
,62 K= 3.2×10
,,+++8．解：E(Ag/Ag) = E(Ag/Ag) + 0.0592V lg{c(Ag/c)}
= 0.6807 V ,,2+2+E(Zn/Zn) = E(Zn/Zn)+0.0592 V/2 lg{c(Zn)/c}
= -0.7922 V
+2+E = E(Ag/Ag) - E(Zn/Zn)
= 1.4729 V
，，θ2ZE'{Ag/Ag)(Zn/Zn)},,lgK, 0.0592v
=52.8 ,52 K=6.3×10
,2+-12+-19．解：（1）（-）Zn?Zn(0.020 mol?L)‖Ni(0.080 mol?L)?Ni（+）; E= 0.524 V;
,--1-1 3+-1+-12- （2）（-）Pt，Cl(P)?Cl(10 mol?L)‖CrO(1.0 mol?L), Cr（1.0 mol?L），H(10 mol?L)?Pt227,（+）; E=0.21 V
,+10．解：E(AgBr/Ag) = E(Ag/Ag)
,,++ = E(Ag/Ag) + 0.0592 V × lg{c(Ag)/c} ,,+ = E(Ag/Ag) + 0.0592 V × lg K(AgBr) sp,-13 K(AgBr) = 5.04×10sp
+-111．解：c(Ag)=0.040 mol?L
,,0.0592V 2+ 2+ 2+12．解：（1）E(Cu/ Cu) = E(Cu/Cu) + lg{c(Cu)/c} Z
=+0.33 V , 2+2--36 -1（2）c(Cu) = K(CuS)/(S) =6.3c10mol?L sp2+E(Cu/Cu) = -0.70 V
+2,{(H)/}cc0.0592V,++,/H) = E(H/H) + lg 22Z{(H)/}pp2
= -0.0592 V
- +（3）E(H（4）OH+ H ? HO 2-1c/(mol?L) 0.1 0.1
+-7-1刚好完全中和，所以c(H)=1.0×10mol?L
+E(H/H) = -0.41 V 2-1（5）加入的NaOAc与HCl刚好完全Fan应生成0.10 mol?L的HOAc
+- HOAcH + OAc
Ping衡浓度c/(mol/L) 0.10-x x x
,2-5K(HOAc) = x/(0.10-x) = 1.8×10 a
-1x = 0.0013 mol?L +E(H/H) = -0.17 V 2,+-5-1-513．解：c(H)=2.7×10mol?L, pH=4.57; K(HA)= 2.7×10 ,,-514．解：由lg K= 4.3345,得 K= 4.63×10
,,0.0592V2+2+2+15．解：E(Cu/Cu) = E(Cu/Cu) + lg{c(Cu)/c}= +0.31 V 2,,+++E(Ag/Ag) = E(Ag/Ag) + 0.0592 V×lg{c(Ag)/c} = +0.681V ,,,2++2+2+2+E( Fe/Fe)=-0.44V, {E(Ag/Ag) - E(Fe/Fe)} ＞ {E(Cu/Cu) - E(Fe/Fe)} +故Ag先被Fe粉还原。
2++2+当Cu要被还原时，需E(Ag/Ag) = E(Cu/Cu), ,,,++2+这时E(Ag/Ag)+0.0592 V×lg{c(Ag)/c} = E(Cu/Cu)。 ,++-9-1即：0.7991 V + 0.0592 V × lg{c(Ag)/c} = 0.31 V，c(Ag) = 5.0×10 mol?L
,,+++16．解：（1）E(Ag/Ag) = E(Ag/Ag) + 0.0592 V × lg{c(Ag)/c}= +0.74 V ,,2+2+2+ E(Zn/Zn) = E(Zn/Zn) + (0.0592 V/2)×lg{c(Zn)/c}= -0.78 V +2+ E = E(Ag/Ag) - E(Zn/Zn) = +1.5 V ,,,,+2+52 （2）lgK= z′{E(Ag/Ag) - E(Zn/Zn)}/0.0592 V，K= 5.76×10,,,+2+E= E(Ag/Ag) - E(Zn/Zn) = +1.5617 V
,,2-1ΔG=-z′FE= -3.014×10 kJ?mol rm
+-1（3）达平衡时, c(Ag) =x mol?L
+ 2+ 2Ag+ Zn2Ag + Zn
-1平衡时浓度c/(mol?L) x 0.30 + (0.10-x)/2
2，,,c(Zn)/cK= ，,2{c(Ag)/c}
-27+-27-1x = 2.5×10，c(Ag) = 2.5×10mol?L
,,,2---2-17．解：（1）E(MnO/MnO) = {3E(MnO/MnO) - E(MnO/MnO)}/2 424244
= +2.27V ,,,3+2+3+2+E(MnO/Mn) = {2E(MnO/Mn) - E( Mn/Mn)}/1 = +1.0 V 223+2-（2）MnO, Mn。 42++ 2+ （3）是Mn。反应式为Mn + 2H? Mn+ H2 ,,2+3+2+2-18．解：(1) E(CrO/Cr)=0.91V; E(Cr/Cr)= -0.74V; 273+2+3+2+(2) Cr, Cr均不歧Hua, Cr较稳定, Cr极不稳定。
无机化学练习(3-2)10-11氧化还原反应与电化学
Wu机化学练习 (三)氧化还原反应与电化学
Xue号 ———————— 姓名 ————————— 得分 —————
Yi. 是非题(每题 1分 , 共 10Fen)
1. 氧化数发生变化的物质不是氧化剂就Shi还原剂。 -------------------------------------------------------( )
2. 任何一个氧化还原反应在理论上都可以Zu成一个原电池。 ----------------------------------------------( )
3. 一个热力学上判断不能进行的反应, Yuan电池反应也不能进行。 ---------------------------------------( )
4. 化学反应平衡的标志是 Δr G m =0,而电化学反应平衡的标志是 E ?=0----------------------------------- ( )
5.能斯特公式 E =E ?+n 0592. 0lg b a ][][还原型 氧Hua型 ,对于一个反应物与产物都确定的电化Xue反应, n 不 同写法, 则 E 也不Yi样。 -----------------------------------------------------------------------------------------( )
6. 标准氢电极电势为零, 说明该半电池Zhong电对 (H+/H2) 的电势差为零。 -----------------------------------( )
7. 标准电极电势 E o 较小的氧化Xing物质在反应中不能氧化 E o 较大的还Yuan态物质。 ------------------- ( )
8.在原电池中,增加氧化态物质的浓度,必Shi原电池的电动势增加。 -----------------------------------------------( )
9. 电对 Hg 2+/ Hg22+和 Fe 3+/Fe2+, 加水稀释一倍时, E (Hg2+/ Hg22+) 和 E (Fe2+/Fe2+) 的值均不变 -------- ( )
10. pH 值的改变可能改变某些电对的Dian极电势,但不能改变其标准电极电势。 ---------------------( )
Er.选择题(每题 1分 , 共 15分)
1. 在 Na 2S 2O 3中, 硫的Yang化数为 ------------------------------------------------------------------------------------( )
A.+4 B.+3/2 C.+2 D.+3
2. 电对 Zn 2+/Zn的电极电势随Yi下变化而增大的是 -----------------------------------------------------------( )
A. Czn2+的增大 B. Czn2+的减小 C. 锌片面积的增大 D. 锌片面积De减小
3. 下列反应中, 哪一划线的物质是还原Ji ---------------------------------------------------------------------( ) C. H2 D.KMnO 4+
4 .下列哪一组溶液中的离子不能大量共存 ---------------------------------------------------------------------( )
A. N H 4+,,Cl -,Na +,CO 32- B.Fe 3+,Cu 2+,Cl -,SO 42- C.Na +,SO 32-,H +,Cr 2O 72- D.Al 3+,Cl -,Fe 2+,I -
5.下列电对中, E 0值最小的是 ----------------------------------------------------------------------------------( ) A. E 0AgCl/Ag B. E 0Ag2S/Ag C. E 0AgI/Ag D E 0AgBr/Ag.
6下列各物资作氧化剂时, 哪一种随着 [H+]增加而氧化性不增强 -----------------------------------------( )
A.NO 3- B.O 3 C.Hg 2+ D.KMnO 4
7
,已知 E 0A/V V(V)V(IV) V(III) V(II), E 0Sn4+/Sn2+=0.154V, E 0Zn2+/Zn=-0.763V , E 0Br2/Br-=1.08V, E 0Fe3+/Fe2+=0.771V欲将 V(V)还原为 V(IV), 应选用的下列Huan原剂是 -----------------( )
A.SnCl 2 B.Zn C.KBr D.FeSO 4
8. 原电池 (—) Pt│Fe 3+,Fe 2+║Ce 4+,Ce 3+│Pt (+) ,其电池总反应方程式为 ----------------------------( )
A.Ce 3++Fe3+=Ce4++Fe2+ B.3Ce 4++Ce=4Ce3+ C.Ce 4++Fe2+=Ce3++Fe3+ D.2Ce 4++Fe=2Ce3++Fe2+
9. 已知 E 0I2/I-=0.53V, E 0H2O2/H2O=1.77VE 0Cl2/Cl-=1.36VE 0Na+/Na=-2.71V 则氧化性最强的Xia列物质是 -( )
A.Na + B.H 2O C.Cl 2 D. I-
10. 金属锌放在 1mol.L -1的 Zn 2+溶液中, 当给锌盐溶液中滴加Shao量氨水时, 电极电势应该 ----------( )
A. 先减小后增大 B. 减小 C. 不变 D. 增大
11. Hg 2+的浓度为 0.1mol.L -1, Hg 22+的浓度为 0.01mol.L -1, 其电极电势 E Wei -------------------------------( )
A. E 0(Hg2+/ Hg22+)+0.059 B. E 0(Hg2+/ Hg22+) -0.059
C. E 0(Hg2+/ Hg22+) D E 0(Hg2+/ Hg22+)+0.059/2
12. 某浓差电池由两个氢电极组成 , Liang个氢电极中 H 2的分压相同 , 但 H +浓度不同 , 则该电池电动势 -( )
A. E0=0, E =0 B. E 0≠ 0, E =0 C. E 0≠ 0, E ≠ 0 D. E0=0, E ≠ 0
13. 根据 E 0AgI/Ag=-0.151V, , E 0AgBr/Ag=0.095V则金属银可自发溶于 ----------------------------------------( ) A. 盐酸, B. 氢溴酸, C. 氢碘酸, D. 氢氟酸
14. 在原电池中, 负极上发生的反应是 ------------------------------------------------------------------------( ) A. Yang化反应 B. 还原反应 C. 置换反应 , D. 沉淀反应
15. 浓差电池的平衡常数是 ---------------------------------------------------------------------------------------( ) A .0 B.1 C 无穷大 D. 不存在
Er. 填空题(除已标出分数外 , 每空格 1分 , 共 20分)
1. 利用电极电势 , 可以判断氧化剂的Yang化能力和还原剂的还原能力的相对强弱, Dian极电势越小, 表示电对 中 ________态物质,是较强的 ________;电极电势越大,表示电对中 _______态物质,是较强的 ___________;
2. 将 氧 化 还 原 反 应 Br 2+2Fe2+===2Br-+2Fe3+She 计 成 原 电 池 , 则 原 电 Chi 符 号 为 (3分 )________________________________________________,负极反应为 __________________,正极 反应为 __________________。在 Br 2/Br-半电池中加入固体 NaBr ,则原Dian池电动势 ________。
3. 标准氢电极规定 _________, _________, _________,电极材料为 ___________,人为规定其电动势为 ___________,其电极符号为 __________________。
4. 已知 E ○ A/V BrO 4— — +1.76— BrO 3— — +1.49— HBrO — 1.59— Br 2— 1.07— Br — 能发生岐Hua反应的物质是 _________,能发Sheng反岐化反应的物质对是 _________, _________。 E ○ (HBrO / Br-)= _________。 四 . 配平下列反应式(用离子—电Zi法) (每题 3分 , 共 18分)
1. Cr 2O 72-+SO32-+H+—→ Cr 3++ SO42—
2. S 2O 32— +Cl2—→ SO 42— +Cl—
3. H 2O 2+ Cr(OH) 4— —→ CrO 42— + H2O
4. ClO 3— + S2-—→ Cl -+ S+ OH-
5. Br 2+ OH— —→ Br — + BrO3—
6. KI+KIO3+H2SO 4—→ I 2+K2SO 4
Wu . 计算题(37分)
1. 试求下列氢电极在 25℃时的电极电Shi:(1)100kPa氢气通入 0.2mol ·L -1的 HAc 溶液中; (2)在 1.0L 上 (1)的溶液中加入 0.1molNaOH 固体。 (3)在 1.0L 上述 (2)的溶液中加入 0.1molNaOH 固体。 (K O (HAc)=1.8×10-5) 2. 已知 E θ(Cu 2+/Cu) =0.337V, E θ(Cu 2+/Cu+) =0.153V, K O SP (CuCl ) =1.2×10-6,通过计算求反应 Cu 2+ + Cu + 2 Cl- = 2 CuCl 能否自发进行,并求反应De平衡常数 K θ。
3. 设溶液中 MnO 4-离子和 Mn 2+离子的浓度相等,当溶液的 pH 分Bie为 2.5和 5.5时,离子能否氧化 I -和 Br -离子。 (已知 E θ(MnO 4-/ Mn2+) =1.507V, E θ(Br 2/ Br-) =1.066V, E θ(I 2/ I-) =0.5355V)
4.已知 298.15K 时下列原电池的Dian动势为 0.388V 。 (-)Z n ∣ Zn 2+(c)‖ Cd 2+(0.20 mol·L -1) ∣ Cd(+) 已知: E o Zn2+/Zn=-0.76V, Eo Cd2+/Cd=-0.40V ,则 Zn 2+离子的浓度是多Shao?
5反应 MnO 2 + 4 HCl===MnCl2 + Cl2(g) + 2H2O 问:①在标准状态下, 该反应为什么不Neng发生?②若使反应 发生, HCl 的浓Du至少是多少? (E o MnO2//Mn 2+= 1.23V , Eo Cl2/Cl-=1.36V)
厦门大学无机化学第05章 氧化还原反应
Di五章 氧化还原反应
5.1 前言............................................................................................................................................ 1 5.2 氧化还原方程式De配平 ............................................................................................................ 1
5.3 电池电动势 ................................................................................................................................ 4 5.4 电解.......................................................................................................................................... 23 5.5 化学电源简介 .......................................................................................................................... 26
5.1 前言
前言
Gen据反应的过程中是否有氧化数的变化或电子De转移，化学反应基本上分为两大类:有电子Zhuan移或氧化数变化的氧化还原反应和没有电子Zhuan移或氧化数变化的非氧化还原反应。氧化还Yuan反应是化学中最重要的反应。如工业上元素De提取，煤、石油、天然气的燃烧以获取能源。许多有机物的合成等等。可以说，凡是涉及Hua学的工矿企业，包括衣食住行的各行各业的Wu质生成、生物有机体的发生、发展和消亡，Da多同氧化还原反应有关。本章将在中学化学De基础上进一步讨论氧化还原反应方程式的配Ping问题和氧化还原的本质、特点，同时在介绍Biao准电极电势基本概念的基础上，重点讨论氧Hua还原反应的方向和进行的程度，最后简单介Shao标准电极电势的应用和电化学的初步知识。
5.2 氧化还原方程式的配平
5.2.1 氧化数法
Yang化还原方程式的配平
一、氧化数法
Yang化数:表示元素氧化态的代数值，反映在一Ge化合物中电子的偏离情况，即化合物中某元Su所带形式电荷的数值，代表了元素价态的高Di。
Yang化剂:在氧化还原反应中得电子氧化数降低Bei还原的物质。
Huan原剂:在氧化还原反应中失电子氧化数升高Bei氧化的物质。
Yang化数法配平基本原则是:反应中氧化剂元素Yang化数降低值等于还原剂元素氧化数增加值，Huo得失电子的总数相等。
Yong此法配平氧化还原反应方程式的具体步骤是:
,(先找出反应式中氧化数发生变化的元素。
,(标出反应式中氧化数发生变化的元素(氧Hua剂、还原剂)的氧化数。 ,(标出反应式Zhong氧化剂、还原剂氧化数变化值。
,(按最小公倍数即“氧化剂氧化数降低总和Deng于还原剂氧化数升高总和”原则。在氧
Hua剂和还原剂分子式前面乘上恰当的系数。
,(配平方程式中两边的,和,的个数。
+根据介质不同，在酸性介质中,多的一边加H，少的一边加HO，在碱性介质中，O2
,,+多的一边加HO，O少的一边加OH。Zai中性介质中，一边加HO另一边加H或OH。 22,(检查方程式两边是否质量平衡，Dian荷平衡。
例:
例题:
5.2.2 离子电子法
二、离子电子法
You些化合物的氧化数比较难以确定，用氧化数Fa配平存在一定困难，这时可采用离子电子法Pei平。离子电子法配平方程式是将反应式改写Cheng半反应式，先将半反应式配平，然后将这些Ban反应式加和起来，消去其中的电子而完成以Wei
Li。配平步骤如下:
,(先将反应物的氧化还原产物，以离子形式Xie出。
,(把总反应式分解为两个半反应:还原过程He氧化过程。
还原过程
氧化过程
,(分别配平两个半反应式中的H和O。
++在酸性介质用H，HO配平:,多的一边JiaH，O少的一边加HO 22
,,在碱性介质中，用OH HO配平:O多De一边加HO，少的一边加OH。 22
,,++在中性介质中，用HO和H或OH配Ping，不能一边加H一边加OH。 2
还原过程
氧化过程
,(根据“氧化剂得电子总和等于还原剂失电Zi总和”的原则，在两个半反应前面乘上适当De系数，把两式相减后，进行约化。
,(检查质量平衡及电荷平衡。
Li题:配平下列方程式
5.3 电池电动势
5.3.1 原电池及其表示
电池电动势
Yi、原电池及其表示
,(原电池的组成。
Zai甲乙两烧杯中分别放入ZnSO和CuSORong液在盛ZnSO的烧杯中放入锌片。在盛444CuSO溶液的烧杯中放入Cu片。把两Ge烧杯中的溶液用一倒置的U型管连接起来。U型管4
Zhong装满用KCl饱和溶液和琼胶作成的冻胶。Zhe种装满冻胶的U型管叫做盐桥。此时串联在Cu极和Zn极间的检流计指针立即向一方偏Zhuan，说明导线有电流通过。这种装置称铜锌原Dian池。
You电流产生主要是因为发生以下反应:
2+Zn片发生氧化生成Zn离子进入溶液，Wei负极。
2+Cu离子获得电子变成金属铜析出，所以Tong片为正极。
2+通过盐桥，阴离子和(主要是离子)向锌Yan溶液移动;阳离子Zn和
++K(主要是K离子)向铜盐溶液移动，使Xin盐溶液和铜盐保持电中性，因此锌的溶解和Tong的析出得以继续进行，电流得以继续流通。
Zai上述装置中化学能变成了电能，这种使化学Neng变为电能的装置叫做原电池，其反应
2+方程式为。Zn失去电子氧化数升高被氧Hua为还原剂。Cu获得电
Zi氧化数降低为氧化剂。由此可知氧化剂和还Yuan剂之间发生电子转移是氧化还原反应的本质。
5.3.2 原电池符号
2.原电池符号
Yuan电池可用符号(,) 电极?电解质溶液?Dian极(，)表示。例如上述铜锌原电池可分别Biao示为:
Cong电池符号可看到:
(,)一个电池由两个半反应组成:
2+负极为氧化反应(失电子):表示为 (,)Zn?Zn(c)
，2正极为还原反应(得电子):表示为Cu?Cu(，)
Xi惯上负极写在左边，正极写在右边。
(,)每个半电极都是由两种物质组成:
，2+2一种是高氧化态的氧化型物质, Zn, Cu，另一种是低氧化态的还原型物质Zn,Cu，两
，2+2种物质组成了氧化还原电对Zn/Zn, Cu/Cu，每个原电池都有两对氧化Huan原电对。相同聚
2+3+集状态(相同相态)的同一元素不同Jia态物质可组成氧化还原电对如Fe(c)和Fe(c)，
2+3+PbSO(S)和PbO(S)。在Dian池符号表示中两者用","号隔开:Fe(c)，Fe(c)及PbSO(S)，PbO(S) 4242
(,)凡有参加氧化还原反应及电极反应的物Zhi，有的自身虽无发生氧化还原反应，在原电Chi符号中仍需表示出来，例:
+H没发生氧化还原，但有参与电极反应，故Ying在电池符号中表示出来:
(,)氧化还原电对中存在金属单质可直接采Yong金属单质作电极如Zn Cu等(否则，需Wai加一种不参与电极反应的惰性材料作电极导Dian体，常用固体导电体有铂和石墨,如:
(,)常见的电极类型有以下四种:
Jin属金属离子电极，如 :
Qi体离子电极，这类电极需要外加惰性固体导Dian材料如:
Jin属-金属难溶盐或氧化物-阴离子电极，这Lei电极是这样组成的:将金属表面涂以该金属De难溶盐(或氧化物)，然后将它浸在与该盐Ju有相同阴离子的溶液中，如:
“氧化还原”电极，这类电极的组成是将惰性Dao电材料(铂或石墨)放在一种溶液中，这种Rong液含有同一元素不同氧化数的两种离子,如:
5.3.3 由反应式写电池符号
3.由反应式写电池符号
You反应式写电池符号时，首先把总反应分解为Liang个半电极反应:正极(还原)反应和负极(Yang化)反应;找出半电极反应的氧化还原电对，并判断所组成的电极类型;写出两个半极符Hao并组成电池，例:
You电池符号写反应式时，应根据电池符号分别Xie出两个半电极反应并分别配平(见离子电子Fa配平);在两个半反应前乘以适当系数后相Jia或相减并约化得到总反应方程式。例如:
5.3.4 电极电势
二、电极电势
1.电极电势的产生
Ru图，当把金属棒放入它的盐溶液中时，一方Mian金属M表面构成晶格的金属离子和极性大的Shui分子互相吸引，有一种使金属棒上留下电子Er自身以水合离子的形式进
Ru溶液的倾向。金属离子越活泼，这种倾向越Da。另一方面，盐溶液中的离子又有一种从金Shu表面获得电子而沉积在金属表面的倾向。金Shu越不活泼，溶液越浓，这种倾向越大。这两Zhong对立的倾向在某种条件下达到暂时的平衡:
在某一给定浓度的溶液中，若失去电子的Qing向大于获得电子的倾向，到平衡时的最后结Guo是金属离子进入溶液，使金属棒上带负电，Kao近金属棒附近的溶液带正电。
Zhe时在金属和溶液之间产生电位差，这种产生Zai金属和盐溶液之间的电势叫金属的电极电势Yong表示金属的电极电势除与本身的活泼性和金Shu离子在溶液中的浓度有关外，还决定于
温度。
2.电动势
Zu成原电池两个电极的平衡电极电势差称原电Chi电动势用符号E表示:
5.3.5 标准电极电势
3.标准电极电势
(1)标准电极电势的测定
Dian极电势的绝对值无法测量，只能选定。某种Dian极作为标准，其它电极与之比较，求得电极Dian势的相对值。通常选定的是标准氢电极。
-1标准氢电极是这样构成的:将镀有铂黑的Bo片置于氢离子浓度为1.0mol?kg的Liu酸溶
-35液(近似为1.0mol?dm)中如Tu，然后不断地通入压力为1.013×10Pa的纯氢气达到饱和，形成一个氢电极，在Zhe个电极周围发生了如下平衡:
Zhe时产生在标准氢电极和硫酸溶液之间的电势Jiao做氢的标准电极电势，将它作为电极电势的Xiang对标准，令其为零，在任何温度下都规定标Zhun电极电势为零。
Yong标准氢电极与其它各种标准状态下的电极组Cheng原电池，测得这些电池的电动势，从
-3而计算各种电极的标准电极电势。所谓的Biao准状态是指组成电极的离子浓度为1.0mol?dm，
5气体分压为1.013×10Pa。液体或Gu体都是纯物质。标准电极电势的符号用表示。例如测
2+定Zn/Zn电对的标准电极电势，可将Dian极与标准氢电极组成一个原电池
Yong电位计测得该电池电动势(E)为0.7628V。
Yong同样的方法可测得其它电对的标准电极电势。对某些剧烈与水反应而不能直接测定
,+的电极例如Na/Na,F/2F等则可Tong过热力学数据用间接方法来计算标准电极电Shi。 2
(2)标准电极电势表
Ba所测得的一系列电对的标准电极电势汇列成Biao就得到标准电极电势表
Biao准电极电势(298K，酸性溶液中)
Biao准电极电势(298K，碱性溶液中)
Cha标准电极电势表数据时应注意以下几个点:
?标准电极电势是表示在标准状态下，某电极De电极电势。
Suo谓标准状态是指以氢标准电极的电极电势;Dian对的[氧化型]/[还原型],n+-31Huo[M]=1.0mol?dm,T=298K。因此标准电极电势是相对值。实际上是该Dian极同氢电极
Zu成电池的电动势，而不是电极与相应溶液中De标准电极电势。
?同一种物质在某一电对中是氧化型，在另一Dian对中也可以是还原型。
2+例如Fe离子在中是氧化型。在
2+中是还原型，所以在讨论与Fe离子有关De氧化还原
2+3+2+反应时，若Fe离子是作为还原Ji而被氧化为Fe离子，则必须用与还原型的Fe离子相对
Ying的电对的(+0.771V)值。反之若离Zi是若作为氧化剂而被还原为Fe则必须与氧Hua型的2+离子Fe相对应的值。
?同一种物质在不同介质(酸性介质和碱性介Zhi)中的数值不同。 如，在酸性介质中电极Dian势:而在碱性介质中O电极电势:2
。查表时应搞清楚是酸性介质的电极电势还是Jian性介质的电极电势。 ?标准电极电势和得Shi电子的多少无关，即与半反应中的系数无关。
Li如:也可以书写为其值，
(1.358V)不变。
?标准电极电势值不具加和性。
例如:
5.3.6 标准电极电势的应用
(3)标准电极电势的应用
Pan断氧化剂氧化性与还原剂还原性的强弱。 ?
n+n+在M+ne=M电极反应中，M为物Zhi氧化型M为物质的还原型，即
。氧化型物质氧化能力强弱和还原型还原能力Qiang弱可以从值
Da小来判断。越大氧化型物质氧化能力越强，Huan原型物质还原能力越弱，例:
?选择氧化还原反应的氧化剂和还原剂。
Gen据大小可选择适当的氧化剂或还原剂，使之Xuan择性地氧化或还原某些物质。
,,,已知:。在Cl、Br、I混合液中,，,,,3从MnO、Fe选一种只氧化I而Bu氧化Cl和Br。 4
?判断氧化还原反应进行的方向。
Dui于由氧化还原反应组成的原电池如果-,0，则该氧化还原反应可自发进行;正极负极
Ru果其-,0，则反应不能自发进行。 正极Fu极
?判断氧化还原反应的先后顺序。
,,例如，向含I和Br的混合溶液中通入Cl 2
?计算反应平衡常数和溶度积常数。
5.3.7 标准电动势和化学反应吉布斯自You能及化学平衡的关系 三、标准电动势和化Xue反应吉布斯自由能及化学平衡的关系
,(标准电动势
Biao准状态下(电池中所以物质都处于标准状态)的电动势称标准电动势，用表示:
和关系 ,(
Deng温等压下，体系吉布斯自由能的减少，等于Ti系所做的最大有用功。在电池反应中，如果Fei膨胀功只有电功一种，那么反应过程中吉布Si自由能的降低就等于电功，即:
Ying用以上式子计算时应注意:
?(为标准状态下(即体系离子浓度均为1mol/l，气体分压为一个标准大气压)的电Dong势。
?(n取值:n应取反应式配平后得失电子数，例:
，设计上述反应为一电池:
。当电池即为标准原电池。
Qiu算上述反应的平衡常数时，应先对上述方程Jin行配平:
5.3.8 元素电势图及其应用
Si、元素电势图及其应用
Da多数非金属元素和过渡元素可以存在几种氧Hua态，各种氧化态之间都有相应的标准电极电Shi，将标准电极电势以图解方式表示。这种图Cheng为元素电势图或拉提默图。比较简单的元素Dian势图是把同一元素的各种氧化态按照高低顺Xu排列成横列。有两种书写方式:一种是从左Zhi右，氧化态由低到高排列。另一种是从左到You氧化态由高到低排列。在两种氧化态之间若Gou成一个电对，就用一条直线把它们联接起来，并在上方标出这个电对所对应的标准电极电Shi。根据溶液值不同，又可分为两大类:(ABiao示酸性溶液)表示溶液的PH=0;(B表Shi碱性溶液)表示溶液的PH=14。
Li如碘的元素电势图。
元素电势图的应用
,(判断歧化反应能否进行。某元素不同氧化Tai的三种物质所组成两个电对，按其氧化态由Gao到低排列如下:
RuoB能发生歧化反应，则，即;
若B不能发生歧化反应，则。
Li:铜有关电势图如下:
铁元素电势图
3+2+3+2+但由于,Fe/Fe电对中DeFe离子可氧化Fe生成Fe离子:
Zai元素电势图 中，若，物质B将自发地发生Qi化反应产物为A和C;若，当溶液中有A和C存在时，将自发地发生歧化反应的逆反应产Wu为B。
,(利用元素电势图求算某电对的未知标准电Ji电势。若已知两个或两个以上的相邻电对的Biao准电极电势，即可求算出另一个电对的未知Biao准电极电势。例如某元素电势图为:
Gen据标准自由能变化和电对的标准电极电势关Xi:
。n、n和n分别为相应的电子转移数，12
Qi中n=n+n，则: 12
Li,(试从下列元素电势图中已知标准电极电Shi，求值。
Jie:根据各电对氧化数变化可知n、n、n分Bie为4、1、1，则123
Li,(试从下列元素电势图中的已知标准电极Dian势，求值。
解:
5.3.9 浓度对电极电势的影响
Wu、影响电极电势的因素
Dian极电势是电极和溶液间的电势差。电极的本Zhi。溶液中离子的浓度。气体的压强和温度等Du是影响电极电势的重要因素。对于一定电极Lai讲，对电极电势影响较大的是离子浓度。温Du影响较小。另外产生沉淀及溶液的酸度对电Ji电势也有一定影响。
,(浓度对电极电势的影响—能斯特方程(Nerst)及其应用。
Zai金属电极反应中，金属离子浓度越大则平衡Xiang右移动，减少电极上的负电荷，使其电极电Shi增大，离子浓度越小，有更多的M失去电子Bian成离子从而增多电极上的负电荷，使电极电Shi减少。电极电势的大小同高氧化数(氧化型)离子的浓度成正比，同低氧化数(还原型)Li子的浓度成反比。即.电极电势同[氧化型]/[还原型]成正比。
<1>能斯特方程
She有一氧化还原反应其反应方程式如下:aA+bB=αC+βD
根据等温方程式:
Ru果推广到一般电对，其电极反应为:氧化型，ne ===还原型
Shi中是指定浓度电极电势是标准电极电势;nShi电极反应中得失电子数[氧化型]和[还原Xing]表示氧化型物质和还原型物质的浓度。
Ying用以上公式计算时应注意:
?反应式中的计量数(a,b,α,β)若不Wei,，则应在E或表达式中的浓度指数中反映Chu来(乘以与计量数相同的方次)。
?对于纯固体或纯液体它们的浓度均为常数，Ta们的浓度认为是,。
?如果电对中某一物质是气体，它的浓度用气Ti相对分压来表示。
?虽自身没有氧化还原，但参与了电极反应，Ze其浓度也应写入方程式中。
，例如:，H没有发生氧化还原反应但参与电
极反应所以:
5.3.10 电极电势的应用
<2>电极电势的应用
Ji算非标态下电动势。 ?
Li1、计算电池电动势 解:电池反应式:
Li2、计算浓差电池电动势 解:
?由简单电位计算复杂电位。
?求不同酸度下电极电势。
例1、已知:
求
Jie: 例2、已知: a.通过计算说明HSNeng否被空气中O的氧化 22
b.求(解答)
a.即问能否发生
b.
?由电动势求浓度积常数k及电离常数k 。spa
?计算浓度积常数k sp
Li1、 设计原电池求k sp,AgBr
解:
例2、设计原电池
Qiuk sp,AgCl
解:
?计算弱酸弱碱的电离平衡常数k sp
例、设计原电池
5.3.11 温度等对电极电势的影响 ,(温度对电极电势的影响。
,(溶液酸度对电极电势的影响。
,+如果电极反应中包含着H和OH离子，那Me介质的酸度对电极电势将产生影响。例如:
,(形成沉淀和配合物的影响。
+从电对来看，Ag是一个中等偏弱的氧化剂。若
,在溶液中加入NaCl，便产生AgCl沉Dian。当达到平衡时，如果Cl离
,1+子浓度为1mol LAg离子浓度则Wei:
此时
Shang面计算所得的电极电势属于下列电对:的标Zhun电极电势这是因为加入NaCl，产生AgCl沉淀后形成了一种新的AgCl/AG电Ji。电极电势下降0.578V。
Ru果在电对中加入NH?HO由于发生配位反Ying:32
Xing成稳定的配离子，溶液中的下降，电极电势
Ye下降，下降幅度与离子的稳定性有关，其稳Ding常数越大，溶液中浓度越小电极电势下降幅Du越大。
5.4 电解
5.4.1 电解池的组成及电解反应
电解
Yi、电解池的组成及电解反应。
Yuan电池中的氧化还原反应是通过电子自发地从Fu极流向正极来实现，这一过程是把化学能转Bian为电能，如镍电极和氯电极组成的原电池。Qi反应为。如果我们想迫使反应朝着逆向进行Ji:则必须向极外加直流电源，提供至少等于1.61V的外加电压反电动势抵消电池自发Fan应的电动势这样才可能使反应朝着逆向进行。在外加电压下:阳极发生氧化反应:
阴极发生还原反应:
Zhe种依靠外加电压迫使一个自发的氧化还原反Ying朝着相反方向进行的反应，叫做电解反应。Cong理论上求得使电解开始所必需的最小的外加Dian压，叫做理论分解电压。由此可见电解反应He电池反应恰好是相反的过程，电解反应和电Chi反应虽然同属电化学反应，但各自的电极反Ying则不相同，现比较如下:
原电池 电解池
Dian子流出的电极叫负极 获得电子的电极叫做Yang极
Fu极被氧化 阴极被还原
Huo得电子的电极叫正极 电子流出的电极叫做Yang极
Zheng极被还原 阳极被氧化
Yuan电池反应可以自发进行 电解反应必须外加Dian压
Zheng离子向正极移动 正离子向阴极移动
Fu离子向负极移动 负离子向阳极移动
5.4.2 分解电压
二、分解电压
Qian面我们已经讲到电解反应是电池反应的逆过Cheng。从原电池的电动势可以求得理论分解电压。由此可知，理论分解电压主要是由该电极反Ying的电极电势来决定。
Fen解电压也可以通过实验来求得，下面我们举Dian解HCl溶液为例来加以说明。
Zai一个烧杯中装有HCl溶液，插入两个PtDian极，如图所示。图中V是伏特计，G是电流Ji。将电解池和电源与可变电阻相联接使电压Ke调节。逐渐增加电压，同时记录相应的电
Liu，然后绘制电流电压曲线，如图所示。在开Shi时，外加电压很小，几乎没有电流通过电解Chi。此后电压增加，电流略有增加，但当电压Zeng加到某一数值以后，曲线的斜率急增，继续Zeng加电压，电流就随电压直线上升。
Fen解电压的测定 电流-电压曲线
Jiang直线BC部分延到电流强度为零处所得的电Ya，称为该电解质溶液的分解电压。它也表示Mou电解质溶液能顺利发生电解反应的最小外加Dian压。这个分解电压和从原电池计算得到的理Lun分解电压数值上有所差别，它大于理论分解Dian压，两者之差叫做超过压。这种现象叫做“Ji化作用”，产生的原因较复杂，这里不作介Shao。要注意的是这里的“极化作用”与以前讨Lun的分子极化、离子极化在概念上是两回事。
Zai实际应用中，比理论分解电压更有实用价值。尽管如此，在实际电解生成中，外加电压往Wang要比分解电压共更大才能使电解反应顺利进Xing，这是因为当有电流通过时，电解池内的溶Ye和外接导线、接触点等等都会产生电阻而使Dian解所需的实际电压增大。现以隔膜法电解食Yan水为例来讨论电解过程。在电解饱和食盐水Shi是以涂钌的钛电极作为阳极，为了避免H和Cl接触。用涂有石棉浆的铁丝网作为阴极。Zai两个电极上加一定的外加电压。22
Yang极上得到Cl。阴极上得到H和NaOH溶Ye。那么外加电压需要多少呢, 22
Xian根据下列电极反应计算在298K时原电池De电动势以求得理论分解电压:
Gong业上常采用电解液组成为:。
根据这个组成，，若
并已知，
则
所以电池的电动势
Yu是从理论计算，外加电压至少等于2.16V此电解反应才能进行。但事实上，电解饱和Shi盐溶液所需的外加电压为3.5V，比理论Fen解电压高1.34V。
5.5 化学电源简介
化学电源简介
Cong氧化还原反应释放的化学能转变为电能，有Liang种途径，一种是通过氧化还原反应所产生的Re能(例如煤、天然气的燃烧)来加热蒸汽。Ran后利用蒸汽推动涡轮机来发电;另一种是利Yong电池装置使化学能直接转变为电能。
Mu前我们的电能大都是用前一种间接方法得到De，这种间接过程无论在理论上还是在实用上Du比应用电池直接将化学能转变为电能的效率Di，最好的电厂也只能将燃烧热的30%到40%转换为电能，其余部分热能都消耗在周围De空气和水中。
Yong电池装置把化学能直接转变为电能，从理论Shang讲是完全可能的。日常用的干电池、蓄电池Jiu属于这一类型装置。它的原理在原电池中已Xiang细论述。然而前面所述有盐桥的原电池，虽Ran对测定氧化还原反应中的重要数据(例如电Ji电势等)是一个好方法，但作为电能利用则You于这种电池的内阻较高而不适合于实际应用。
因为:
Dang电阻R很高时，若欲让电池产生较大的电流Qiang度I，电压E必然变大，所以商用电池均不Yong盐桥。例如干电池就是最常见的化学电源，Ta的结构如图11-14所示。干电池的外壳(锌)是负极，中间的碳棒是正极，在碳棒的Zhou围是细密的石墨同去极化剂
De混合物，在混合物周围再装入以溶液浸湿的，和淀粉或其他填充物(制成糊状物)。为了Bi免水的蒸发，干电池用蜡封好。干电池在使Yong时的电极反
应为:
Cong反应式看出:加是因为碳极上离子获得电子Chan生，妨碍碳棒与的接触，使电池的内阻增大，即产生“极化作用”。添加就能与反应生成
。这样就能消除电极上氢气的聚集现象，使电Liu畅通。所以起到消除“极化”的作用，叫做Qu极剂。
Xu电池和干电池不同，它可以通过数百次的充Dian和放电反复使用。所谓充电，是使直流电通Guo蓄电池，使化学能转变为电能，这一过程称Wei放电。
Chang用的蓄电池是铅蓄电池，铅蓄电池的极板是Yong铅锑合金制成的栅状极片，正极的极片上填Sai着，负极的极片上填塞着铅灰。这两组极片Jiao替地排列在蓄电池中，并浸泡在30%的的Rong液中。
Xu电池放电时(即使用时)，正极上的被还原Wei，负极上Pb的被氧化成
。离子与溶液中的离子作用生成沉淀在正、负Ji片上，反应为:
Sui着蓄电池放电，的浓度逐渐降低，这是因为Mei1molPb参加反应，要消耗2mol，Sheng成2mol。当溶液的密度降低到时，蓄电Chi应该进行充电。
Xu电池充电时，外加电流使极片上的反应逆向Jin行:
Xu电池经过充电，恢复原状，可再次使用。
Mu前许多科学家都在探索一种把价格低廉的燃Liao燃烧过程中放出的化学能直接转换为电能的Zhuang置。这种装置叫做燃料电池，燃料电池和其Ta电池中的氧化还原反应一样都是一种自发的Hua学反应。目前象氢氧燃料电池已应用于宇宙Fei船和潜艇中。它的基本反应是:
Zai298K,下，从原则上说燃烧1molHKe以转换成2237kJ的电功。如果通过加Re蒸汽间接得到电能，则所产生的电能最多不Chao过237kJ×40%。若将它设计成一个Dian池，一般可以得到200kJ电功。电能的Li用率较一般放电方式增加了一倍。在氢氧燃Liao电池中用多孔隔膜把电池分成三个部分。电Chi的中间部分装有75%KOH溶液，左侧通Ru燃料H，右侧通入氧化剂O。气体通过隔膜，缓慢扩散到KOH溶液中并发22
生下列反应:
Ran料电池的突出优点是把化学能直接转变为电Neng而不经过热能这一中间形式，因此化学能的Li用率很高而且减少了环境污染。
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