当前课程知识点：大学化学 > 第十章 氧化还原反应与电化学基础 > 10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应的方向性 > Video
同学们好
这一节我们开始一个
新的内容的学习
也就是关于电极电势的
应用部分的学习
在上一节当中
我们跟大家讨论了
浓度和分压
对于电极电势的影响规律
特别是帮大家
从实验和理论上
分别推导了能斯特方程
也和大家一起
利用能斯特方程
具体解决了pH值
和沉淀反应
对于电极电势的影响问题
那么这一节呢
我们将利用电极电势呢
来首先帮我们判断
氧化还原反应的
方向性问题
从理论上讲
任何的氧化还原反应呢
都可以设计成
相应的原电池
由氧化还原反应
构成的原电池
它的电动势呢
又决定于电极电对的
电动势的差值
具体的来讲
也就是阴极的
作为原电池正极的电极电势
减掉相应的阳极
作为原电池负极的电极电势
就是我们原电池的电动势
那么利用这样的一个
原电池的电动势
怎么样来判断
氧化还原反应的方向呢
依据氧化还原反应
开动原电池的
这样一个基本的实验基础
如果原电池
是可以开动的
这又意味着构成原电池的
氧化还原反应呢
是可以自发进行的
而自发进行的前提呢
也就是阴极的电极电势
减掉阳极的电极电势呢
是＞0的
原电池的电动势＞0
意味着氧化还原反应
可以自发的进行
而＜0呢
则意味着正向的反应
不能够自发进行
而逆向反应呢
却是可以自发进行的
氧化还原反应
当然 当原电池
它的电动势=0的时候
这也就意味着
我们的阴极的
电极电对的电势
等于阳极的
电极电对的电势
氧化还原反应
达到了平衡状态
这时候原电池对外
没有电动势输出
这也就意味着
反应进入了
动态平衡阶段
利用这样的原则
就可以帮我们判断
像这样的氧化还原反应
它的自发反应进行的方向
我们在Fe3+变成Fe2+
I-变成I2的
这样一个
氧化还原反应当中
我们首先要找到
构成氧化还原反应的
电极电对的电势变化规律
查表可以得到
对于Fe3+和Fe2+
所形成的氧化还原电极电对
它的标准电势是0.77V
而相应的I2和I-
构成的电极电对的电势呢
是0.53V
我们把在标准状态下
电池的电动势等于
阴极电对的
标准的电极电势
减掉阳极电对的
标准电极电势
代入以后呢
我们计算出
这样构成的原电池
它的标准的电动势
等于0.24V
是＞0的
根据刚才的原则
我们就可以判断
这样构成的原电池
是可以自发进行的
氧化还原反应
因此
反应会向正向移动
这是我们依据上述原则
所作出的关于
氧化还原反应
自发进行方向的
最准确的判断
如果没有特殊说明时
原电池当中的各物质
一般都是取标准态
在这当中
除了分压取100kPa
浓度取1mol·L-1以外
我们的温度呢
一般取电化学的标准温度
也就是298.15K
同样
借助刚才的规则
我们还可以判断
这样看起来非常复杂的
氧化还原反应的
进行的方向
依据的规则
是跟刚才完全相同的
相关内容
比如说
我们在这样的一个反应当中
首先找到被氧化部分的
电极电对的
它的标准电势
再相应的找到
被还原部分的
相应的电极电对的电势
这当中作为氧化部分的
标准电极电势呢
是作为我们在电池当中的
负极部分来考虑
而被还原部分的
标准电极电势呢
是作为我们电池的
正极部分来考虑
那么代入这样的一个
原电池的电动势的求解公式
我们可以发现
原电池的标准电动势呢
等于0.52V
它是>0的
显然
上述的氧化还原反应
是可以自发进行的
但是
仅有理论上判断
可以自发进行的依据
还不充分
因为
上述反应呢
只有在酸性条件下
才能将Mn2+
氧化成紫红色的
MnO4-
同时
这样的反应过程当中啊
还需要加热和Ag的催化
来共同作用
才能够加速这样的反应
达到平衡
因此和前面我们讨论
相关的热力学问题一样
当我们利用
原电池的电动势
和自发反应
相互之间的关系规则
来判断了自发反应的
进行的方向以后
并不意味着
这个反应的速度的快慢
而真正的
反应速度的快慢呢
需要讨论动力学条件的改变
和动力学条件的影响
比如在这样一个反应当中
就需要我们考虑加热条件
和Ag催化
才能够使这样一个在
酸性条件下才能发生的
氧化还原反应呢
加速达到平衡
因此
在讨论电化学问题的时候
同学们一定不要忘了
我们在讨论热力学问题的时候
已经形成的习惯
和掌握的规律
两者之间是完全相通的
那么接下来对于
这样一个氧化还原反应
在标准状态下
能自发进行吗
如果其它的物质
都是标准态
那么我们求上述反应
能够自发进行时
所需要的一个反应物
也就是HCl的最低的浓度
因为在这当中
我们既发现了反应物当中
有H+
还有Cl-的参与
怎么样解析这样的问题呢
首先依据前边
我们解决类似问题的经验
在标准状态下
我们首先要查表
获得相应的氧化还原电对
它们的标准电极电势
在上述的反应当中
我们分别找到了
作为阴极电对的还原电势
是1.224V
作为阳极电对的还原电势
是1.358V
依据原电池的电动势
与氧化还原电对
之间的关系
我们可以很方便地算出来
对于这样构成的
一个原电池反应
它们的电极电势之差呢
是小于0的
那么显然
依据前述的判断规则呢
这样一个氧化还原反应
构成的原电池
是不可以开动的
也就是正的方向
是非自发反应
它的逆方向呢
是自发反应
得到这一结论后
我们再在此基础上
解决第二部分的问题
我们通过电极电对的电势
与相应的反应商
和标准电极电势之间的关系
来求解
在我们的反应体系当中
H+的浓度
与相关的电极电势的变化规律
同样呢
我们还可以
利用类似的方法
通过反应商来求解
Cl-和Cl2
所组成的氧化还原电对当中
Cl-与电对的电极电势的
变化关系
有了这两个变化关系
我们就可以找到H+
和Cl-
它们在整个体系当中的
浓度的比例关系
由于HCl为强电解质
在整个溶液体系当中
HCl的浓度与解离以后的
H+的浓度和
Cl-的浓度
是完全相等的
那么这时候
我们代入上述的对数方程
我们就可以得到
这样一个
简单的数学关系
只要我们把当中
有关对数的浓度数值确定了
我们就可以找到
最低的HCl的浓度
继续的计算
我们就不难发现
HCl的最低浓度呢
应该等于5.71mol·L-1
而这个数值呢
就是我们能够
维持自发反应的
最低限度的HCl的出发值
有了这样的基础
同学们在以后
解决类似的
通过改变反应条件
来开动非自发反应的问题时
就会有很好的经验作为佐证
这一节我们帮大家分析了
氧化还原反应的方向性
判断的依据
同时通过
上述问题的讨论呢
为大家找到了
怎么样解决自发反应
和非自发反应之间的
转折关系的
特殊物理参数的
变化条件
希望这样的例子呢
能够给大家很好的启示
帮助大家更好的利用
自发反应的判断依据呢
通过原电池的电动势的改变
来判断
自发和非自发反应之间的
分界线
并且通过掌握这些条件呢
帮大家熟练的解决
电化学当中的实际问题
这一节呢我们就介绍到这
-1.1 不一样的大学化学
--Video
-1.2 化学体系的建立
--Video
-1.3 应该了解的化学
--Video
-1.4 课程学习的必要准备
--Video
-第一章 绪论--第一章 习题
-2.1 物质的聚集状态—物质的相与相变
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—理想气体与实际气体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—实际气体的状态方程
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—单晶多晶与非晶结构；晶体的宏观性质
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—晶体的对称性
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液晶
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子、液晶与平板显示技术
--Video
-2.2 溶液的性质—溶液的特点与分类
--Video
-2.2 溶液的性质—气体、液体和固体的溶解
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—饱和蒸气压降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—稀溶液的沸点升高
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—溶液的凝固点降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性— 溶液的渗透压
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—反渗透现象
--Video
-第二章 物质的聚集状态与溶液的性质--第二章习题
-3.1原子核外电子运动的描述-原子结构理论的发展
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-核外单电子运动的量子化模型
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-电子运动的特点
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道- 电子运动的波函数与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-量子数的取值与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-自旋量子数的取值原则
--Video
-3.3核外电子排布-多电子原子核外电子运动的描述
--Video
-3.3核外电子排布-基态原子核外电子的排布
--Video
-3.4元素周期律-元素周期律与元素周期表
--Video
-3.4 元素周期律-元素性质的周期性
--Video
-3.4元素周期律-电子结构与元素性质
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-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 小论文
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 习题
-4.1 离子键理论—离子键理论
--Video
-4.1 离子键理论—离子键价键构型
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-4.1 离子键理论—离子半径与离子晶体的结构
--Video
-4.2 共价键理论—经典路易斯理论
--Video
-4.2 共价键理论—现代价键理论
--Video
-4.2 共价键理论—共价键的性质
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道的理论要点
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（一）
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（二）
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-4.3 杂化轨道理论—不等性杂化轨道理论
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-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）I
--Video
-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）II
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道的建立
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道能级图
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-4.5 分子轨道理论-异核双原子分子和离子
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-4.6 分子间作用力-分子的极性
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-4.6 分子间作用力-分子间作用力
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-4.7 氢键
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-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 小论文
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 习题
-5.1 配合物的基本特征-配合物的形成
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-5.1 配合物的基本特征-配合物的命名规则
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-5.2 配合物的化学键理论-配位学说
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-5.2 配合物的化学键理论-配合物价键理论
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-5.2 配合物的化学键理论-晶体场理论
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-5.3 配合物化学键理论的应用-配合物的几何异构现象
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（一）
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（二）
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-第五章 配位化学概论--第五章 习题
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-热力学第一定律
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-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-反应进度
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-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(二)
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-6.2 化学平衡-可逆反应与平衡常数
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-6.2 化学平衡-化学平衡的规则
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-第六章 化学反应中的能量变化与化学平衡--第六章 习题
-7.1 自发过程与自发反应（一）
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-7.1 自发过程与自发反应（二）
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵与Entropy
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-7.2 熵与热力学第二定律—热力学第二定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—热力学第三定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—孤立系统熵判据
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（一）
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（二）
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-7.4 吉布斯自由能的判据—标准吉布斯自由能的计算
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-7.4 吉布斯自由能的判据—反应方向的标准吉布斯自由能判据
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-7.4 吉布斯自由能的判据—非标准状态下自发反应方向性的判据
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-7.4 吉布斯自由能判据—吉布斯-亥姆霍兹方程
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（二）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（二）
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-第七章 化学反应的方向--第七章 小论文
-第七章 化学反应的方向--第七章 习题
-8.1 化学反应速率-化学反应的方向与反应速率
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-8.1 化学反应速率-化学反应速率的表示方式
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（一）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（二）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-一级反应速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-二级反应速率方程
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-温度对化学反应速率的影响
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（二）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（二）
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-8.4 催化剂对化学反应速率的影响
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-第八章 化学动力学基础--第八章 习题
-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（一）
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-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（二）
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-9.1 酸碱平衡—水的解离平衡
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（一）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（二）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（三）
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-9.1 酸碱平衡—同离子效应
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（一）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（二）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（三）
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-9.2 配位平衡—配合物的解离平衡
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-9.2 配位平衡—配合物解离平衡的移动
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积常数
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（一）
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（二）
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-第九章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡--第九章 习题
-10.1 氧化还原反应方程式配平
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-10.2 原电池与电极电势—原电池
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（一）
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（一）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电极电势的影响
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应的方向性
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-10.4 电极电势的应用—判断元素的氧化还原能力
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应进行的程度
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（一）
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（二）
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-10.4 电极电势的应用—金属的电化学腐蚀与防护
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-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 小论文
-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 习题
-无机元素化学-s区元素
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-无机元素化学-p区元素
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-无机元素化学-过渡元素
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-生命化学概论-生命有机化合物官能团
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-生命化学概论-生命元素-碳
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-生命化学概论-生命元素-氧
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-生命化学概论-蛋白质
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-生命化学概论-核酸
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-生命化学概论-糖
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-生命化学概论-金属酶与金属蛋白
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-生命化学概论-药物
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-第十一章 元素与生命化学概论--第十一章 习题
-纳米科学与化学-自然界中的纳米现象
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-纳米科学与化学-微观结构与仿生
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-纳米科学与化学-纳米结构的观察
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-纳米科学与化学-纳米结构与特殊浸润性
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-化学与材料-材料科学领域中的化学问题
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-化学与材料-正渗透与水处理技术
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-化学与材料-相变材料（一）
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-化学与材料-相变材料（二）
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-化学与材料-范德华力与二维材料
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-第十二章 化学与现代科学--第十二章 习题
-大学化学期末考试
