普通化学课件(地质工程)-4.1 氧化还原反应与原电池

2017/12/29,4.1.1 原电池与电解池 1. 原电池的组成,Zn极 Zn Zn2+ + 2eCu极 Cu2+ + 2e Cu总反应方程式为：Zn(s) + CuSO4(aq) ZnSO4(aq) + Cu(s) rGm = -212 kJmol1 组成原电池的两个基本部分： 两个电极和电解质溶液 氧化还原电对(电对） 氧化态 / 还原态（或Ox /Red）,概念：氧化、还原、氧化态、还原态,4.1.1 原电池与电解池,柠檬电池,Daniell原电池示意图,2017/12/29,电对表示法：高氧化态物质在上，低氧化态在下面高价态对应物质称氧化态，做氧化剂， 低价态对应物质称还原态，做还原剂。根据氧化还原反应电对可判断反应的产物 电对物质,氧化还原电对,2017/12/29,氧化还原半反应任何一个电对物质之间的关系，可用氧化还原半反应表示电极反应，也就构成一个电极。,注意：物质的氧化还原性质不是固定不变的。,2017/12/29,常见的三类电极,一般以还原反应来写,2017/12/29,2017/12/29,2017/12/29,能量转变形式 化学能转变为电能 电能转变为化学能 导致电极电势 高低的因素,原电池与电解池的区别,原电池 电解池,电极的极性决定于电极性质本身。易给出电子的一极，电势低为负极；易接受电子的一极，电势高为正极。,电极的极性由外电源决定。与外接电源的正极相连的一极，电势高，发生氧化反应为阳极，与电源负极相连的一极，电势低，发生还原反应为阴极。,2. 原电池与电解池的 区别,2017/12/29,4.1.2 原电池的半反应式与氧化还原方程式的配平,半反应法配平氧化还原反应方程式步骤,以离子的形式表示出反应物和氧化还原产物； 把一个氧化还原反应拆分成两个半反应，一个表示氧化 剂的被还原，另一个表示还原剂的被氧化；,1、原电池的半反应电极反应; 不同电极构成的原电池有不同的电极反应；如该电极在原电池中作正极(电势高，得电子)，则该电极反应与三类电极的电极反应相同（还原反应），如该电极作负极(电势低，失电子) ，则是三类电极反应的逆反应（氧化反应）。,2、离子-电子法（半反应法）配平氧化还原反应方程式,2017/12/29,例4-1：将FeSO4溶液加入到酸化后的KMnO4溶液中，KMnO4 的紫色褪去，完成并配平该化学反应方程式。例4-2：配平 ClO + Cr(OH)4 Cl + CrO42 碱性介质 不同介质中氧化还原半反应中氢、氧原子的调整方法, 配平每个半反应式，使两边的各种元素原子总数和电荷 总数均相等； 按氧化剂得电子总数和还原剂失电子总数必须相等的原 则，将两个半反应各乘以适当的系数，使得失电子数相等， 然后合并两个半反应。,2017/12/29,书写方法：1. 用化学式表明物质，并注明物态；2. 界面用“|”表示、盐桥用“”表示， 各化学式及符合的排列顺序要真实 反映电池中各种物质的接触顺序；3. 溶液表明浓度、气体注明压力；4. 负极在左，正极在右。,4.1.3 原电池表示法 原电池符号,下一节,Daniell原电池示意图,例4-3,2017/12/29,如：Zn(s)+Cu2 +(aq)=Zn2+(aq)+Cu(s)Cu2 +为得到电子发生还原反应；氧化剂；氧化态;Zn为失电子发生氧化反应；还原剂；还原态;,氧化还原定义： 2H2+O2=2H2O CuO+H2=Cu+H2O Zn+Cu2+=Cu+Zn2+ 氧化失电子的过程 还原得电子的过程 氧化还反应的本质有电子得失反应。特点：在同一反应中，有失电子的物质还原剂，同时有得电子的物质氧化剂，且氧化剂得电子总数等于还原剂失电子的总数,氧化、还原、氧化态、还原态,2017/12/29,例4-1,将FeSO4溶液加入到酸化后的KMnO4溶液中，KMnO4 的紫色褪去，完成并配平该化学反应方程式。,解：第一步 Fe2+ + MnO4 Fe3+ + Mn2+ 第二步 MnO4 Mn2+ （还原反应） Fe2+ Fe3+ （氧化反应） 第三步 配平两个半反应 MnO4 +8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O Fe2+ = Fe3+ + e 第四步 总的反应方程式。 MnO4 +8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O 1+） Fe2+ = Fe3+ + e 5 MnO4 +8H+ + 5Fe2+ = Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O,两边添加反应介质一边加H+或OH-另一边加H2O；使两原子个数平衡,2017/12/29,例 4-2,解：第一步 ClO + Cr(OH)4 Cl + CrO42 第二步 ClO Cl （还原反应） Cr(OH)4 CrO42 （氧化反应） 第三步 ClO + H2O +2e = Cl + 2OH Cr(OH)4 + 4OH= CrO42 + 4H2O + 3e 第四步 ClO + H2O +2e = Cl + 2OH 3 + ） Cr(OH)4 + 4OH = CrO42 + 4H2O + 3e 2 3ClO +2Cr(OH)4 +2OH = 3Cl + 2CrO42 + 5H2O,配平 ClO + Cr(OH)4 Cl + CrO42 碱性介质,2017/12/29,不同介质中氧化还原半反应中氢、氧原子的调整方法方法：一般是在半反应两边H+/OH-(根据酸性介质还是碱性介质)与H2O;,2017/12/29,例题4-3:P110对于下列氧化还原反应:2Ag+(aq)+ Zn(s)= 2Ag(s) + Zn2+(aq)2Ag (s)+ 2H+(aq) + 2I-(aq) = 2AgI(s)+H2(g)