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—元素电势图及其应用（一） > Video
同学们好
这一节我们继续
电极电势的
应用的学习
在上一节当中
我们和大家讨论了
由氧化还原反应构成的
原电池的电动势与
标准平衡常数之间的关系
那么这一节
我们将跟大家
介绍一个新的内容
也就是
元素的电势图
及其相关的应用
首先
什么是元素的电势图呢
中学里有的同学
可能已经接触过了
电势图实际上是指
具有多种氧化值的
这样的元素
它的氧化值和
电极电势之间的
变化规律
这种变化规律如果用一种图
来表示的话
就是我们今天要介绍的
电势图
讲到这儿
同学们可能还没有一个
形象的概念
那么我们来看
这种表示方法当中
一些基本的要求
首先各物质要按照其
氧化值从高到低
由左向右来排列
另外两种物质之间
要用一个
简单的横线来相连
在横线的上方要表现为
电极的电势值
我们来看一个
氧元素的电势图
在这个电势图当中
氧化值分别从
O2的0
到H2O2的-1
还有H2O当中的-2
来从左到右的排列
在这过程当中
两个相邻氧化值之间的变化
所形成的氧化还原电对的
标准电极电势
表示在横线的上方
这也就是我们的典型元素的
电势图的表达方式
从电势图当中
我们不难发现
当氧化值从0变为-1时
对应的氧化还原电对的
标准电极电势是0.682V
相应的
从-1变为-2时呢
是1.77V
而由氧化值从0变为-2时
它的一步反应所构成的
氧化还原电对的
标准电极电势
却是1.229V
从元素的电势图当中
给出了氧化值的变化规律
与相应的氧化还原反应
电极电对的
标准电极电势的变化规律
我们就可以方便的掌握
氧化还原反应过程当中的
氧化值与标准电极电势的
变化情况
通过电势图的解析
我们还可以进一步的了解
一类复杂的
但是非常有趣的
氧化还原反应
我们叫它歧化反应
所谓歧化反应是指在
氧化还原反应过程当中
氧化反应和还原反应
是发生在同一分子的
内部的
而处于同一氧化值的元素呢
它既可以
一部分元素的氧化值被升高
而另一部分元素的氧化值呢
会被降低
这时候同一种元素
既被氧化
又被还原
那么发生在
同一物质自身的
氧化还原反应
就是我们要讨论的
歧化反应
歧化反应是
氧化还原反应当中的
一个特例
那么能够发生歧化反应的条件
是什么呢
我们还是要从电势图上
去寻找答案
比如刚才我们讨论的
氧元素的电势图
在这当中
我们就容易发现
对于H2O2来讲
氧元素在H2O2当中的
氧化值等于-1
但是
生活经验已经告诉我们
作为-1氧化值的
这样一个H2O2
它既可以分解成
相应的O2
也就是氧化值升高变为0
也可以分解为相应的H2O
也就是氧化值降低 变为-2
那么氧元素
在H2O2当中的
-1的氧化值
既可以被升高
又可以被降低
那么这样的一个反应的特点
就符合刚才我们讨论的
歧化反应的特点
因此
H2O2分子结构当中的
氧元素
就是我们要分析的
歧化反应的主要研究对象
怎么样来通过
元素的电势图
来判断
歧化反应发生的条件呢
首先
根据电势图的基本构成原理
氧化值从左到右
是逐渐降低的
那么
如果有A,B,C
这三种不同氧化值
所构成的
这样的一个电势图当中
由A到B的
电对的标准电极电势
我们称为左标准电势
由B到C呢
所形成的氧化还原电对的
标准电极电势
我们描述为
右标准电极电势
那么从前边的
氧化还原反应的
基本原理
我们就不难看出
由B到A氧化值是升高的
自然是被氧化的过程
而B到C呢
氧化值是降低的
自然是被还原的过程
因此
如果右标准电势
大于左标准电势的话
那么处在B状态的
元素的氧化值
就既可以被降低
也可以被升高
因此B物质
就是可以发生
歧化反应的物质
这时候
氧化电对所对应的反应呢
我们可以
用这样的方式来表示
还原电对所对应的反应呢
我们可以用这样的方式
来表示相应的
标准电极电势
总的反应也就是两个B
可以相应的变化为一个A
和一个C
所以
歧化反应能够发生的条件
是相应的物质的
右侧的标准电极电势
要大于相应的左侧的
电对的标准电极电势
歧化反应才可以发生
这是判断歧化反应发生的
最重要的条件
同学们一定要多加留意
为了使大家熟练地掌握
以上的规则
我们以Mn的变价规则
为我们的讨论依据
来判断
在这样一个电势图当中
有哪些反应
可以是歧化反应
从右标准电势
大于左标准电势的
基本原则出发
我们来探讨
对于MnO42-
这样一个物质来讲
它的右侧标准电极电势
要大于左侧的
标准电极电势
符合我们歧化反应的
第一个判断的条件
因此
这就是我们要寻找的
第一个歧化反应
而对于MnO2呢
显然是不符合的
对于Mn(OH)3来讲
这时候
虽然它的标准电极电势
一右和一左
代数值都是处在负值
但是
如果从代数值的本身来讲
仍然是一右高于一左
因此
Mn(OH)3也是我们在寻找的
另一个
歧化反应的重要物质
依次我们来看
在Mn2+当中
所形成的这样一个
电极电势
它的右侧和左侧相比
就不符合我们刚才讨论的
歧化反应的判断规则
因此
在Mn的变价的电势图当中
一共有两个物质可以发生
相应的歧化反应
熟悉了这样的过程
就帮我们熟练的掌握了
歧化反应的判断依据
也帮助我们更加熟练了
电势图提供给我们的
氧化还原反应的
具体信息
接下来
我们来通过电势图
和标准电极电势判断
歧化反应
能否自发进行的反应条件
对于Cu+变为Cu2+
和Cu的这样一个反应
在我们已知的标准条件下
和酸性介质当中
是否可以自发进行呢
通过查表我们可以获得
Cu+与Cu组成的
电极电对的标准电极电势
还可以查表获得
相应的Cu2+和
Cu组成的
氧化还原电对的
标准电极电势
我们代入分步反应
与总反应之间的
电极电势的关系图
可以得到
总反应与分步反应之间的
数学关系
代入相应的数值
通过移项
我们就可以得到
我们要所求的
分步反应的
标准电极电势
等于0.163V
有了这样一个计算的结果
我们就可以把
氧化还原反应所构成的
原电池它的电动势
与相应的电极电势之间的关系
进行数学的处理
这时候我们发现
所构成的氧化还原反应的
原电池的电动势呢
是一个大于0的数值
以及前述
我们通过原电池的电动势
来判断氧化还原反应的
自发性的基本原则
那么这样的一个原电池
所代表的氧化还原反应
肯定是可以
自发进行的反应
那么这个反应
是自发反应的结论呢
就为我们印证了
刚才的歧化反应
是能够自发进行的
这样一个判断依据
通过上述问题的解析
帮大家掌握了
原电池它的电动势
与电极电势之间的
数学解析方法
同时通过氧化还原反应的
电池电动势的解析
也为我们
判断氧化还原反应的方向
提供了最直接的
理论依据
有关这样的方法
同学们课后还可以通过
练习和书上的例题
加以熟练和更多的训练
这节课我们就介绍到这
-1.1 不一样的大学化学
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-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
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-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
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-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
--Video
-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
--Video
-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）
--Video
-4.3 杂化轨道理论—不等性杂化轨道理论
--Video
-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
--Video
-4.5 分子轨道理论-分子轨道的建立
--Video
-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
--Video
-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)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(二)
--Video
-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)
--Video
-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
