余高奇博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 经典热力学也称平衡态热力学,研究系统由一个热力学平衡态变化至另一个热力学平衡态的准静态过程的自发性;该过程δQ≡T·dS;δWv≡-p·dV

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氧化性与还原性概念辨析

已有 1687 次阅读 2022-5-13 19:11 |系统分类:教学心得

     “氧化性与还原性”是基础化学一组极为重要的概念,本文拟结合原电池原理,进一步明确两者的内在关联.

  1. 氧化还原电对

     电化学将构成原电池电极的同一元素不同氧化值的两种物质称氧化还原电对;其中氧化值高的物质称氧

化型(或氧化态)物质,氧化值低的物质称还原型(或还原态)物质;氧化型物质与还原型物质在电极(反应)中总是成对出现.  

      例如Zn2+/Zn、 H+/H2、AgCl/Ag、Fe3+/Fe2+等均为典型的氧化还原电对.

  2. 还原半反应   

       通常情况下,电化学约定电极反应均写为还原半反应,其反应通式可表示为:

       氧化型+ ze- →还原型          (1)

       式(1)对应的电极电势也称还原电势,记为E(氧化型/还原型).

       另:ΔhGm=-zF ·E(氧化型/还原型)      (2)

       式(2)中ΔhGm称还原半反应的吉布斯自由能变[1],单位为kJ·mol-1.

       如果系统处于标准状态,则:ΔhGθm=-zF ·Eθ(氧化型/还原型)      (3)

       式(3)中ΔhGθm称还原半反应的标准摩尔吉布斯自由能变,  单位亦为kJ·mol-1.

 3. 氧化性与还原性

       由式(2)可知, E(氧化型/还原型)值越大,ΔhGm值越小,还原半反应式(1)正向进行的趋势越大,逆向进行趋势越小,则氧化还原电对中氧化型物质的氧化能力越强, 还原型物质的还原能力越弱.

       同理E(氧化型/还原型)值越小,ΔhGm值越大,还原半反应式(1)正向进行的趋势越小,逆向进行趋势越大,氧化还原电对中氧化型物质的氧化能力越弱, 还原型物质的还原能力越强.

       由上分析可知氧化性与还原性能力的强弱,是由E(氧化型/还原型)值的相对大小决定,它决定了ΔhGm值的大小. 这表明“氧化性与还原性”是典型的热力学概念.

       物质氧化或还原能力的强弱仅代表物质得失电子能力(趋势)的大小,与真实反应(现实性)无关. 不能依据真实反应的实际速率判定物质氧化性或还原性的相对大小.

 4. 结论

      氧化性与还原性是典型的热力学术语,它仅表示物质得失电子趋势的大小;不能依据真实反应的实际速率判定物质氧化性或还原性的相对大小.

 参考文献

[1]余高奇,陈阳,李凤莲. 还原半反应相关热力学计算. 大学化学,2013,28(3):61-66.



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