マインドマップギャラリー 酸化還元反応と電極電位 (1)
電極電位のネルンスト方程式、起電力と電極電位の応用、一次電池の熱力学など、酸化還元反応と電極電位に関するマインドマップ(1)です。
2023-11-16 16:21:12 に編集されました酸化還元反応と電極電位
酸化還元反応
酸化価
価数(結合した原子の数の比)とは必ずしも一致しません。
例:CH4 と CHCl3 の C 酸化数はそれぞれ -4 と 2 ですが、価数はすべて 4 です。
元素の原子の見かけの電荷
酸化還元半反応
半反応は、同じ元素の原子の異なる酸化数で構成されます。ここで、酸素は 化学番号が大きいものは酸化状態にあり、酸化数が小さいものは還元状態にあります。
酸化状態(Ox) ne -→還元状態(赤)
酸化還元対: 酸化状態/還元状態 Ox/Red
溶液中の媒体または他の物質が半反応に関与する場合は、それも記述する必要があります。
酸化還元反応方程式の平衡化(イオン電子法)
イオン方程式を書く
酸化還元対に基づいて半反応を書く
質量保存と電荷保存に従って半反応 (特に O 原子) のバランスをとります
2 つの半反応係数を決定し、半反応を結合します。
ステップ
一次電池
ガルバニ電池反応: 2 つの半反応
Re1 Ox2 == Ox1 Re2
電池構成
(-) Zn(s)︱ZnSO4(c1) ||CuSO4 (c2) ︱Cu(s) ( )
電極の種類
金属-金属イオン電極
ガスイオン電極
金属 - 金属耐火性塩電極
酸化還元電極または濃縮電極
電極電位の生成
金属表面と溶液界面の間に「二重電気層」が形成されます。 つまり、電極電位差は
標準電極電位 φθ
測定対象の電極が標準状態にある場合、電極電位は測定されるが、電極電位の絶対値は測定できない。
Eθ=φθ( ) - φθ(-)
ΔGθ = -nFEθ
lnKθ = nFEθ/(RT)
応用
標準電極と一般的に使用される電極
標準水素電極:電極電位を0に設定
カロメル電極: Hg2Cl2(s) 2e -== 2Hg(l) 2Cl -(aq)、φ(Hg2Cl2/Hg)=0.2412 (飽和)
塩化銀電極:AgCl(s) e -==Ag(s) Cl-(aq)、φ(AgCl/Ag)=0.2223 (1mol/L)
ガルバニ電池の熱力学
△rGmとEの関係
△rGm=-nFE
KθとEθの関係
lnKθ = nFEθ/(RT) lgKθ = nEθ/0.05916 (T=298.15Kの場合)
起電力と電極電位の応用
物質の酸化還元特性は、電極電位代数値の相対的な大きさに基づいて比較できます。 の強さ
酸化還元反応の方向を決定する
ΔG < 0、E > 0、自発的 (有用な仕事を出力)
ΔG = 0、E = 0、平衡
ΔG > 0、E < 0 は自発的に進むことはできません
酸化還元反応の程度を測定します
難溶性塩の溶解度積を求める
電極電位のネルンスト方程式
酸度
沈澱の形成(重要な点と難しい点)
複雑な形成
弱電解質の生成
書き方のルール
左側は酸化を行う負極、右は還元を行う正極です。
「|」は相界面を示し、電位差が生じます。
「||」は、溶液が塩橋に近く、液絡電位が無視できる程度に低下することを意味します。
温度を示す必要があります。そうでない場合は、298.15 K を意味します。物質の状態を示す必要があり、気体の場合は圧力を、溶液の場合は濃度を示す必要があります。
ガス電極とレドックス電極は、導電性の不活性電極、通常は白金電極で外側に書き込み、固体とガスは電極板の近くに書きます。
酸化反応 ‖ 還元反応 低価数状態 │ 高価数状態 ‖ 高価数状態 │ 低価数状態