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元素 电极电势 酸碱环境 规律探究

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电极电势图是判断氧化还原反应是否发生的重要途径(也能反映本质),本帖就以大学课本无机化学(封面如下)的图为例,探索物质氧化(还原性)与pH值的关系


IP属地:重庆来自Android客户端1楼2024-01-19 17:35回复
    首先在这里引入一个定义,把氧化还原性和酸碱性联系在一起:若某元素的氧化态在酸性条件下有着更强的氧化性,还原态在碱性条件下有着更强的还原性,这里简称为“酸氧碱还”,反之,则称为“酸还碱氧”。上述的两个定义都是相对的,会受不同元素,不同氧化态的影响。接下来的讨论中,我就以水为参照物来探讨这一有趣的性质


    IP属地:重庆来自Android客户端2楼2024-01-19 17:50
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      不就是能斯特方程吗


      IP属地:吉林来自Android客户端3楼2024-01-19 19:15
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        这是氧的电极电势图(书上没有“H+-H2的,但也不需要了,差值都是一样的,0/约-0.828V)
        可以看到,O2-H2O在酸性(0)条件下的电势为1.229V,碱性(14)下为0.401V,差值为0.828V(也可以称为电子的碱性),因此在本帖中,从酸性到碱性条件下的电势差大于0.828V的,电子的碱性更强,定义与酸氧碱还;小于0.828V的,电子的碱性更弱,定义与酸还碱氧;在0.828V附近的,电子的碱性与氢和氧相当;后续会举实例来解释这一点。此外,电势图中对单质都默认为中性,因此对简单阴阳离子来说,可以根据其水解能力直接确定其电子的碱性。


        IP属地:重庆来自Android客户端5楼2024-01-20 10:02
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          续更。根据上面的定义,典型的酸氧碱还有涉及氮元素的(NH3-N2H4-N2-HNO2-HNO3)碱性递减酸性递增),正价轻非金属和各种金属的高低氧化态;典型的酸还碱氧有卤素(包括氧正下方的元素)的单质和负价,以及偏碱性的金属(如IA,IIA族)。导致的结果是在碱性条件下,卤素单质可以氧化某些低价酸根,但在酸性条件下同一个卤离子会被同一个高价酸根氧化为单质;又比如一些活泼金属与酸反应置换出氢气而不与水和碱反应


          IP属地:重庆来自Android客户端6楼2024-02-04 14:09
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            But,也有一些例外。首先是锰,比较知名的化合价有2.4.6.7,其中MnO是碱性氧化物,MnO2呈微弱的两性,H2MnO4呈酸性,HMnO4酸性更强,照理说它们在酸碱环境下的电势差不应该都大于0.828V吗?但实际上,因为锰酸是二元酸而且酸性也不弱,而高锰酸是一元酸,使得MnO4-+e-=MnO42-产物的碱性很弱,也就是“电子的碱性”比水更弱,因此+6价和+7价的锰之间仍是酸还碱氧。然后是硫,书上只说过过二硫酸盐在酸性条件下具有强氧化性(高锰酸钾同理),只给出了酸性条件下的电势值,很容易被理解成S2O82-在碱性条件下的氧化性较弱,但事实上,S2O82-可以被看作SO4-的二聚体(为了方便研究不妨这样假设),它得到一个电子,得到碱性很弱的硫酸根,电子的碱性弱,因此+6和+7价的硫之间也是酸还碱氧,跟氯类似,因为它与OH-发生了反应,很少说“氯气在碱性条件下是强氧化剂”,而是说次氯酸盐的氧化性


            IP属地:重庆来自Android客户端7楼2024-02-04 14:30
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              吧等级10级纪念,以后准备更具体的电势差,根据电势差预判离子反应平衡常数,以及非水极性溶剂中的电极电势


              IP属地:重庆来自Android客户端8楼2024-04-14 08:25
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