喷雾干燥机还原反应

然后比较相关两个电对的电极电位值的大小，就可判断氧化还原反应的方向：总是由电极电位高的一个电对中的氧化态物质做氧化剂，电极电位低的一个电对中的还原态物质做还原剂，进行氧化还原反应。　　例３１６　①判断下列反应在标准状态下进行的方向：ＭｎＯ２（ｓ）＋４ＨＣｌＭｎＣｌ２＋Ｃｌ２（ｇ）＋２Ｈ２Ｏ 　　②试说明为什么实验室中可用浓盐酸加ＭｎＯ２制备氯气？　　解：①查标准电极电位表可知： ＭｎＯ２＋４Ｈ＋＋２ｅＭｎ２＋＋２Ｈ２Ｏ；　　Ｅ砓（ＭｎＯ２／Ｍｎ２＋）＝１．２２ＶＣｌ２（ｇ）＋２ｅ２Ｃｌ；Ｅ砓（Ｃｌ２／Ｃｌ）＝１．３６Ｖ 因为Ｅ砓（Ｃｌ２／Ｃｌ）＞Ｅ砓（ＭｎＯ２／Ｍｎ２＋），所以在标准状况下Ｃｌ２（ｇ）是比ＭｎＯ２更强的氧化剂，而Ｍｎ２＋是比Ｃｌ更强的还原剂。则在标准状况下，题述氧化喷雾干燥机还原反应只能从右向左进行。即Ｃｌ可将Ｍｎ２＋氧化成ＭｎＯ，而ＭｎＯ不能将Ｃｌ氧化成Ｃｌ。故在标准状况下，不能用盐酸 ２２２２ 与ＭｎＯ２作用制备氯气。 　

　②在实验室用盐酸与ＭｎＯ２作用制备氯气，关键在于使上述反应不在标准状态下进行。这里用的盐酸是浓盐酸，即ｃ（Ｈ＋）＝ｃ（Ｃｌ）＝１２ｍｏｌ·ｄｍ３，ｐ（Ｃｌ２）＝１０００ｋＰａ，按能斯特方程可计算在此状态下ＭｎＯ２／Ｍｎ２＋与Ｃｌ２／Ｃｌ两个电对的实际电极电位： １１０第三章　溶液中的化学平衡　 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所以在指定条件下Ｅ（ＭｎＯ２／Ｍｎ２＋）＞Ｅ（Ｃｌ２／Ｃｌ），可知在此条件下，ＭｎＯ２的氧化能力变得 比Ｃｌ２（ｇ）更强了。因而ＭｎＯ２能将Ｃｌ氧化成Ｃｌ２（ｇ）。即在实验室中，可用ＭｎＯ２加浓盐酸以制备氯气。 砓 三、氧化还原反应的吉布斯自由能变 ΔＧ及标准平衡常数Ｋ ｒｍ 　　１．氧化还原反应的吉布斯自由能变与电池电动势的关系　　原电池能将化学能直接转换成电能并用其做功。

电池做了功，则体系吉布斯自由能减少，以维持总能量守恒。假定电池除对外界做电功外，不做其它功，则在恒温恒压下，原电池所做的最大电功应等于电池反应的吉布斯自由能变化。即电池所做的功：Ｗ＝ＣＥ＝ ΔＧ 电池电池ｒ 式中，Ｅ为原电池的电动势，Ｃ为该原电池通过外电路（负载）由正极输往负极 电池 的电荷量， ΔＧ为电池（体系）对外做功Ｗ而造成的自身吉布斯自由能变化。 ｒ电池 由于电池反应总是自发反应，按热力学原理其 ΔＧ必为负值，而电学规定电池 ｒ 的电动势总为正值。因此在原电池所做电功与其相应的吉布斯自由能变化的关系式中要加一个负号。　　假定在电池反应中有１ｍｏｌ电子通过外电路由负极到达正极，这就相当于 １ 电池把１Ｆ（法拉，即９６４８５Ｃ ·ｍｏｌ）的电量通过外电路由正极传送到负极。这时原电池所做的最大电功是： Ｗ＝ＦＥ 电池电池 　　对于指定的电池反应而言，假定当其反应进度为 ξ＝１ｍｏｌ时，有ｎｍｏｌ的电子流过外电路，则相当于把ｎＦ的电量输送通过外电路。此过程中原电池所做的最大电功为：Ｗ＝ｎＦ·Ｅ。而在此过程中，由于反应进度正好是１ｍｏｌ，故对 电池电池 应的吉布斯自由能变化应该是反应的摩尔吉布斯自由能变 ΔＧ。由此可得： ｒｍ Ｗ电池＝ｎＦＥ电池＝ΔｒＧｍ（３１４） 　第四节　溶液中的电化学平衡及其应用１１１１ 　　式（３１４）表示了原电池的电动势Ｅ及所做的最大电功Ｗ与电池反应 电池电池 （即相应的氧化还原反应）的摩尔吉布斯自由能变 ΔＧ之间的关系式。它是一 ｒｍ 个用途很广的关系式。式中Ｅ＝Ｅ＋Ｅ，可以由实验直接测量，也可以由能 电池 斯特方程间接算出。式中ｎ等于电池反应中，氧化态物质与还原态物质间转移的电子的物质的量，亦即能斯特方程式中的ｎ。

　　２．电池反应的标准吉布斯自由能变与电池的标准电动势的关系　　若电池反应中所有相关物质都处于标准状态下，则该电池的电动势即为标准电动势，相应的电极电位为标准电极电位。而此时电池反应的摩尔吉布斯自由能变也就成了电池反应的标准摩尔吉布斯自由能变。这时式（３１４）就变成： ΔｒＧ砓ｍ（Ｔ）＝ｎＦＥ砓