噴霧干燥機還原反應(yīng)
然后比較相關(guān)兩個電對的電極電位值的大小，就可判斷氧化還原反應(yīng)的方向：總是由電極電位高的一個電對中的氧化態(tài)物質(zhì)做氧化劑，電極電位低的一個電對中的還原態(tài)物質(zhì)做還原劑，進行氧化還原反應(yīng)。 例３１６ ①判斷下列反應(yīng)在標準狀態(tài)下進行的方向：ＭｎＯ２（ｓ）＋４ＨＣｌＭｎＣｌ２＋Ｃｌ２（ｇ）＋２Ｈ２Ｏ ②試說明為什么實驗室中可用濃鹽酸加ＭｎＯ２制備氯氣？ 解：①查標準電極電位表可知： ＭｎＯ２＋４Ｈ＋＋２ｅＭｎ２＋＋２Ｈ２Ｏ； Ｅ砓（ＭｎＯ２／Ｍｎ２＋）＝１．２２ＶＣｌ２（ｇ）＋２ｅ２Ｃｌ；Ｅ砓（Ｃｌ２／Ｃｌ）＝１．３６Ｖ 因為Ｅ砓（Ｃｌ２／Ｃｌ）＞Ｅ砓（ＭｎＯ２／Ｍｎ２＋），所以在標準狀況下Ｃｌ２（ｇ）是比ＭｎＯ２更強的氧化劑，而Ｍｎ２＋是比Ｃｌ更強的還原劑。則在標準狀況下，題述氧化噴霧干燥機還原反應(yīng)只能從右向左進行。即Ｃｌ可將Ｍｎ２＋氧化成ＭｎＯ，而ＭｎＯ不能將Ｃｌ氧化成Ｃｌ。故在標準狀況下，不能用鹽酸 ２２２２ 與ＭｎＯ２作用制備氯氣。
②在實驗室用鹽酸與ＭｎＯ２作用制備氯氣，關(guān)鍵在于使上述反應(yīng)不在標準狀態(tài)下進行。這里用的鹽酸是濃鹽酸，即ｃ（Ｈ＋）＝ｃ（Ｃｌ）＝１２ｍｏｌ·ｄｍ３，ｐ（Ｃｌ２）＝１０００ｋＰａ，按能斯特方程可計算在此狀態(tài)下ＭｎＯ２／Ｍｎ２＋與Ｃｌ２／Ｃｌ兩個電對的實際電極電位： １１０第三章 溶液中的化學平衡 Ｅ（ＭｎＯ２／Ｍｎ２＋）＝Ｅ砓（ＭｎＯ２／Ｍｎ２＋）＋０．０５９Ｖｌｇ［Ｈ＋２＋］４２［Ｍｎ］＝１．２２Ｖ＋０．０５９Ｖｌｇ（１２）４２（０．１）＝１．２２Ｖ＋０．１６Ｖ＝１．３８Ｖｐ（Ｃｌ）／ｐ Ｅ（Ｃｌ／Ｃｌ）＝Ｅ砓（Ｃｌ／Ｃｌ）＋０．０５９Ｖｌｇ２砓 ２２２［Ｃｌ］ ０．０５９Ｖ１＝１．３６Ｖ＋２ｌｇ（１２）２ ＝１．３６Ｖ０．０６Ｖ＝１．３０Ｖ所以在指定條件下Ｅ（ＭｎＯ２／Ｍｎ２＋）＞Ｅ（Ｃｌ２／Ｃｌ），可知在此條件下，ＭｎＯ２的氧化能力變得 比Ｃｌ２（ｇ）更強了。因而ＭｎＯ２能將Ｃｌ氧化成Ｃｌ２（ｇ）。即在實驗室中，可用ＭｎＯ２加濃鹽酸以制備氯氣。 砓 三、氧化還原反應(yīng)的吉布斯自由能變 ΔＧ及標準平衡常數(shù)Ｋ ｒｍ １．氧化還原反應(yīng)的吉布斯自由能變與電池電動勢的關(guān)系 原電池能將化學能直接轉(zhuǎn)換成電能并用其做功。
電池做了功，則體系吉布斯自由能減少，以維持總能量守恒。假定電池除對外界做電功外，不做其它功，則在恒溫恒壓下，原電池所做的最大電功應(yīng)等于電池反應(yīng)的吉布斯自由能變化。即電池所做的功：Ｗ＝ＣＥ＝ ΔＧ 電池電池ｒ 式中，Ｅ為原電池的電動勢，Ｃ為該原電池通過外電路（負載）由正極輸往負極 電池 的電荷量， ΔＧ為電池（體系）對外做功Ｗ而造成的自身吉布斯自由能變化。 ｒ電池 由于電池反應(yīng)總是自發(fā)反應(yīng)，按熱力學原理其 ΔＧ必為負值，而電學規(guī)定電池 ｒ 的電動勢總為正值。因此在原電池所做電功與其相應(yīng)的吉布斯自由能變化的關(guān)系式中要加一個負號。 假定在電池反應(yīng)中有１ｍｏｌ電子通過外電路由負極到達正極，這就相當于 １ 電池把１Ｆ（法拉，即９６４８５Ｃ ·ｍｏｌ）的電量通過外電路由正極傳送到負極。這時原電池所做的最大電功是： Ｗ＝ＦＥ 電池電池 對于指定的電池反應(yīng)而言，假定當其反應(yīng)進度為 ξ＝１ｍｏｌ時，有ｎｍｏｌ的電子流過外電路，則相當于把ｎＦ的電量輸送通過外電路。此過程中原電池所做的最大電功為：Ｗ＝ｎＦ·Ｅ。而在此過程中，由于反應(yīng)進度正好是１ｍｏｌ，故對 電池電池 應(yīng)的吉布斯自由能變化應(yīng)該是反應(yīng)的摩爾吉布斯自由能變 ΔＧ。由此可得： ｒｍ Ｗ電池＝ｎＦＥ電池＝ΔｒＧｍ（３１４） 第四節(jié) 溶液中的電化學平衡及其應(yīng)用１１１１ 式（３１４）表示了原電池的電動勢Ｅ及所做的最大電功Ｗ與電池反應(yīng) 電池電池 （即相應(yīng)的氧化還原反應(yīng)）的摩爾吉布斯自由能變 ΔＧ之間的關(guān)系式。它是一 ｒｍ 個用途很廣的關(guān)系式。式中Ｅ＝Ｅ＋Ｅ，可以由實驗直接測量，也可以由能 電池 斯特方程間接算出。式中ｎ等于電池反應(yīng)中，氧化態(tài)物質(zhì)與還原態(tài)物質(zhì)間轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量，亦即能斯特方程式中的ｎ。
２．電池反應(yīng)的標準吉布斯自由能變與電池的標準電動勢的關(guān)系 若電池反應(yīng)中所有相關(guān)物質(zhì)都處于標準狀態(tài)下，則該電池的電動勢即為標準電動勢，相應(yīng)的電極電位為標準電極電位。而此時電池反應(yīng)的摩爾吉布斯自由能變也就成了電池反應(yīng)的標準摩爾吉布斯自由能變。這時式（３１４）就變成： ΔｒＧ砓ｍ（Ｔ）＝ｎＦＥ砓
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