P1254325838nDRHg

1
???????? ?????????
?????????
2
?????????

• ????????????????????? (electrochemical process)
  ??????????????????????????????????????????????????
  ????????????????????????????? ?????? 2 ?????? ???
  
• spontaneous process ?????????????????????????????
  ? ??? ??????????????????????????????????????????
• non-spontaneous process ?????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ??????????????

3
??????????????????????????????????????????????????
??????????????????????????????????????????????????
??????????? ???????????????? (redox reaction)
?????????????????????????????????
???????????????????? (oxidizing agent) ???
???????????????????????? ?????????? (reducing
agent)
Oxidation half-reaction (lose e-)
Reduction half-reaction (gain e-)
4
?????????????
?????????????????????????????????????????????
???????????????????????????????????????????? ???
????????????????????????????????????????????

1. ???????????????????????????? ?????

Na, Be, K, Pb, H2, O2, P4 0

1. ?????????????????????????????????????????????????

Li, Li 1 Fe3, Fe 3 O2-, O -2

1. ??????????????????????????????????????? 2
   ????????????? H2O2 ??? O22- ???? 1

5

1. ??????????????????????????? 1 ??????
   ??????????????????????????????????????????????????
   ????? 1.

1. ???????? IA ??????????????????? 1, ???????? IIA
   ??????????????????? 2 ??????????????? 1 ????

• ??????????????????????????????????????????????????
  ?? ???? ????????????????????

HCO3-
O -2
H 1
3x(-2) 1 ? -1
C 4
6
??????????????????????
????????????????????????? Fe2 ???? Fe3 ???
Cr2O72- ?????????????

1. ??????????????????????????

1. ??????????????????????

Oxidation
Reduction

1. ???????????????????????? O ??? H
   ?????????????????????

7
??????????????????????

1. ????????? H2O ??? H ???????? O ??? H
   ?????????????

1. ???? e- ?????????????

1. ????????????????????????????????? ??????????

8
??????????????????????

1. ??????????????????????????????????? ???????? e-
   ?????????????????????

Oxidation
Reduction

1. ???????????????????????????????????????????

H 14 7 x 2 Cr 2 2 O 7 7 Fe 6 6 Charge
14x1 2 6x2 24 6x3 2x3
9
??????????????????????

1. ??????????????????????????? OH-
   ??????????????????????????? ??????????????? H
   ????????????

H 7 x 2 14 Cr 2 2 O 7
7 14 Fe 6 6 Charge 2 6 x 2 10
6x3 2x3 - 14
10
??????????????????
-1
6
3
3
3
CH3CH2OH Cr2O72-
CH3COOH Cr3
3
2
4
????? -4 16 12 12 H 3x6
16 34 3x4 11x2 34 O 3 2x7
17 3x2 11 17
????? -4 12 - 16 -4 H 3x6
5x2 28 3x4 16 28 O 3 2x7 5
22 3x2 16 22
4.8
11
??????????????
anode oxidation
cathode reduction
spontaneous redox reaction
12
??????????????
Cu2 1 M Zn2 1 M
???????????
Zn (s) Zn2 (1 M) Cu2 (1 M) Cu (s)
anode
cathode

• ?????????????????????????????????????????
• cell voltage
• electromotive force (emf)
• cell potential

13
??????????????????????????????
14
?????????????????
Standard reduction potential (E0)
??????????????????????????????????????????????????
???????????? ? ?????????????????? 1 M
?????????????????? 1 atm
??????????????????????????
E 0 0 V
Standard Hydrogen Electrode (SHE)
15
?????????????????
Zn (s) Zn2 (1 M) H (1 M) H2 (1 atm) Pt
(s)
16
?????????????????
Pt (s) H2 (1 atm) H (1 M) Cu2 (1 M) Cu
(s)
Anode (oxidation)
Cathode (reduction)
17
?????????????????

• E0 ????????????????????????????????
• ??? E0 ???????????????????????????????????????????
  ??????????
• ????????????????????????????????
• ??????????????????????? ??? ????
  ?????????????????? E0
• ???????????????????????????????????????????? ???
  E0 ??????????

18
??????????????????????????? Cd electrode
?????????? 1.0 M Cd(NO3)2 ??? Cr electrode
?????????? 1.0 M Cr(NO3)3 ????????????????????????
?????????
Cd is the stronger oxidizer Cd will oxidize Cr
Anode (oxidation)
x 2
Cathode (reduction)
x 3
19
????????????????????????????????????
DG -nFEcell
n ?????????????????????????????????????????????
96,500 C/mol
DG0 -RT ln K
20
????????????????????????????????????
21
?????????????????????????????????????? 25 0C Fe2
(aq) 2Ag (s) Fe (s) 2Ag (aq)
Oxidation
n 2
Reduction
K 1.23 x 10-42
22
????????????????????????????????????????????????
DG DG0 RT ln Q
DG -nFE
-nFE -nFE0 RT ln Q
Nernst equation
??????????? 298
23
?????????????????????????????????????????????????
25 0C ????? Fe2 0.60 M ??? Cd2 0.010 M?
Fe2 (aq) Cd (s) Fe (s) Cd2 (aq)
Oxidation
n 2
Reduction
E 0.013
E gt 0
Spontaneous
24
?????????
Anode
Cathode
25
?????????
Mercury Battery
Anode
Cathode
26
?????????
Lead storage battery
Anode
Cathode
27
?????????
Solid State Lithium Battery
28
?????????

fuel cell ?????????????????? ?????????????????????
? ????????????????????????????????????????????????
Anode
Cathode
29
??????????
30
????????????????????????????????????????? Mg
31
Electrolysis ?????????????????????????????????????
??????????????????????????????????????????????????
????
32
???????????????????
33
??????????????????????????????????????????
charge (C) current (A) x time (s)
1 mole e- 96,500 C
34
??????????????????? 0.452 A ???????? 1.5 ???????
?????????????????????????????? CaCl2 ???????????
Ca ????????
Anode
Cathode
0.0126 mol Ca
0.50 g Ca