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元素电势图及其应用

来源:未知作者:化学自习室 点击:所属专题: 电极电势

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能斯特方程: 对于 任何电对 [ Ox ]/[ Red ],其电极反应 : 氧化型 ( Ox ) +e - = 还原型 (Red) 在非标准状态条件下,其电极电势可用 能斯特方程 计算: 值越大,表明 [ Ox ] 型氧化能力越强, [ Red ] 型还原能力越弱。 元素电势图: 一种元素的不同氧化数物种按照

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一、能斯特方程:

对于任何电对[Ox]/[Red],其电极反应:氧化型 (Ox)+e-=还原型(Red)

在非标准状态条件下,其电极电势可用能斯特方程计算:

元素电势图及其应用

元素电势图及其应用值越大,表明[Ox]型氧化能力越强,[Red]型还原能力越弱。

二、元素电势图:

一种元素的不同氧化数物种按照其氧化数由高到低从左到右的顺序排成一行,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。

元素电势图应用:

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φθ值符合φθ>φθ,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

元素电势图及其应用

比较:φ=φ[Cu2+/Cu]=0.153V

φ=[Cu/Cu]=0.521V

φ<φ,则

电池的电动势为E=φ-φ-φ,则

E>0,表示电池反应可自发进行,即中间物种可发生歧化反应。

正极电对:Cu/Cu

负极电对:Cu2+/Cu

表明[Cu]氧化能力强,[Cu]还原能力强,Cu可发生歧化反应生成Cu2+和Cu。

若相反,φ>φ,则两边的不稳定,可发生逆歧化反应,两头的是反应物,产物是中间部分。如

元素电势图及其应用

可以得出结论,在水溶液中Fe3+和Fe可发生反应生成Fe2+

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。

元素电势图及其应用

已知φ1θ和φ2θ,求φ3θ

因为 ΔrG1θ=-n1Fφ1θ

ΔrG2θ=-n2Fφ2θ

ΔrG3θ=-n3Fφ3θ

由盖斯定律得, ΔrG3θ= ΔrG1θ+ΔrG2θ

其中n3=n1+n2

元素电势图及其应用

由铁的电势图:

元素电势图及其应用

由于φaθ(O2/H2O)=1.229V >φaθ(Fe3+/Fe2+)=0.771V

φbθ(O2/OH)=0.40V>φbθ[Fe(OH)3/Fe(OH)2]=-0.56V

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。

(责任编辑:化学自习室)
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