第七章氧化还原反应PPT学习教案

1、会计学1第七章氧化还原反应第七章氧化还原反应 7.1.2 氧化还原反应方程式的配平氧化还原反应方程式的配平 7.1.1 基本概念基本概念第1页/共107页Chapter 7 氧化还原反应氧化还原反应第2页/共107页1. 氧化数氧化数 1970年国际纯粹与应用化学联合会对氧化数作年国际纯粹与应用化学联合会对氧化数作了如下定义：了如下定义：氧化数氧化数(又称氧化值又称氧化值)是某元素一个是某元素一个原子的荷电荷，在化合物中，这种荷电荷把成键原子的荷电荷，在化合物中，这种荷电荷把成键电子指定给电负性较大的原子而求得。电子指定给电负性较大的原子而求得。 生命体的能量是依靠营养物质的生命体的能量是依靠

2、营养物质的氧化氧化而获得的；四大而获得的；四大平衡之一；特点：有电子转移。平衡之一；特点：有电子转移。 基本概念基本概念* *或：或：A A原子与电负性较大的原子与电负性较大的B B原子成键时原子成键时“给出给出”的电子数。的电子数。第3页/共107页 氧化数与化合价不同：氧化数与化合价不同：化合价是离子键和共价键的电价数或共价数，化合价是离子键和共价键的电价数或共价数，氧化数是为了说明物质的氧化状态的氧化数是为了说明物质的氧化状态的形式电荷形式电荷数数; ;化合价化合价永远是整数，而氧化数既可以是整数，永远是整数，而氧化数既可以是整数，也可以是分数，可正、负。也可以是分数，可正、负。 CHC

3、l3 C的的共价数共价数=4；C的的氧化数氧化数=+2确定元素氧化数所遵循的一般原则如下：确定元素氧化数所遵循的一般原则如下：(1) 任何形态的任何形态的单质中元素的氧化数为零单质中元素的氧化数为零。如。如N2、Zn、S8等物质中，等物质中，N2、Zn、S的氧化数都为零的氧化数都为零。第4页/共107页 (2)单原子离子的氧化数单原子离子的氧化数等于离子所带的电荷等于离子所带的电荷数。如数。如Fe3+、Cl离子中铁和氯元素的氧化数离子中铁和氯元素的氧化数分别为分别为+3、1。（注意离子电荷与氧化数表。（注意离子电荷与氧化数表示方法不同。）示方法不同。） (3)(3)多原子分子多原子分子中，所有

4、的元素氧化数的代中，所有的元素氧化数的代数和等于零；数和等于零；多原子离子多原子离子中各元素氧化数的中各元素氧化数的代数和等于该离子所带的电荷数。代数和等于该离子所带的电荷数。 (4)在在共价化合物共价化合物中，可按照元素电负性的中，可按照元素电负性的大小，把共用电子对指定给电负性较大的元大小，把共用电子对指定给电负性较大的元素后，在两原子上形成的素后，在两原子上形成的形式电荷数形式电荷数就是它就是它们的氧化数。们的氧化数。第5页/共107页(5)(5)氢氢在化合物中的氧化数一般为在化合物中的氧化数一般为+1，但在金，但在金属氢化物，如属氢化物，如NaH、CaH2中，氢的氧化数为中，氢的氧化数

5、为1。氧氧在化合物中的氧化数一般为在化合物中的氧化数一般为2，但在，但在过氧化物，如过氧化物，如H2O2、BaO2等中，氧的氧化数等中，氧的氧化数为为1。在超氧化物，如。在超氧化物，如KO2中，氧的氧化数中，氧的氧化数为为1/2。在氟氧化物，如。在氟氧化物，如OF2中，氧的氧化数中，氧的氧化数为为+2。氟在化合物中的氧化数皆为。氟在化合物中的氧化数皆为1。例例7-1计算下列物质中带计算下列物质中带*元素的氧化数。元素的氧化数。H2S*O4、S*2O32、S4*O62、Mn*O4、Fe3*O4 6 2 2.5 7 8/3指出下列物质中各元素的氧化数：指出下列物质中各元素的氧化数：KClO4 、

6、Cu2O 、H2O2 、NaH+1 +7 - -2+1 - -2+1 - -1+1 - -1第6页/共107页2、 氧化与还原、氧化剂与还原剂氧化与还原、氧化剂与还原剂(3)氧化还原反应氧化还原反应: :有氧化数发生变化的反应有氧化数发生变化的反应, ,即有即有电子得失的反应电子得失的反应, , 这就是氧化还原反应的实质这就是氧化还原反应的实质。 2Fe3+ + 2I- - = 2Fe2+ + I2氧化数氧化数 +3 - -1 +2 0Fe3+ Fe2+ 氧化数降低氧化数降低 还原反应还原反应I- - I 氧化数升高氧化数升高 氧化反应氧化反应- -e+ +e(1)氧化反应氧化反应:元素氧化数

7、升高的过程元素氧化数升高的过程, ,即失电子的过即失电子的过程程. .(2)还原反应还原反应:元素氧化数降低的过程元素氧化数降低的过程, ,即得电子的过即得电子的过程程. .氧化与还原反应是同时发生的。一种元素的氧化氧化与还原反应是同时发生的。一种元素的氧化数升高，必有另一种元素的氧化数降低，并且氧数升高，必有另一种元素的氧化数降低，并且氧化数升高的数值与氧化数降低的数值相等。化数升高的数值与氧化数降低的数值相等。第7页/共107页CuO + H2 = Cu + H2O氧化数降低物氧化数降低物质称氧化剂质称氧化剂氧化数升高氧化数升高物质称还原物质称还原剂剂氧化数降低过氧化数降低过程程氧化数升高

8、过程氧化数升高过程+200+1(4)氧化剂氧化剂:化学反应中得电子的物质化学反应中得电子的物质,即氧化数降低即氧化数降低的物质的物质.(5)还原剂还原剂:化学反应中失电子的物质化学反应中失电子的物质,即氧化数升高即氧化数升高 的物质的物质.反应过程中电子由还原剂转移至氧化剂。反应过程中电子由还原剂转移至氧化剂。 第8页/共107页Zn(s)+Cu2+(aq)= Zn2+ (aq) +Cu(s)可写出两个半反应可写出两个半反应:Zn(s)= Zn2+ (aq)+2eCu2+(aq)+ 2e = Cu(s)Zn失去电子失去电子、氧化数升高、被氧化（氧化作用），、氧化数升高、被氧化（氧化作用），本身

9、是还原剂；本身是还原剂；Cu2+得到电子得到电子、氧化数降低、被还原（还原作用），、氧化数降低、被还原（还原作用），本身是氧化剂；本身是氧化剂；第9页/共107页3.氧化还原反应分类氧化还原反应分类 (1)将氧化数变化发生在将氧化数变化发生在不同物质不同物质中不同中不同元素间的反应称为元素间的反应称为一般氧化还原反应一般氧化还原反应 .（表（表7-1常见的氧化剂、还原剂常见的氧化剂、还原剂）(3)若氧化数的变化发生在同一物质中同若氧化数的变化发生在同一物质中同一元素的不同原子间的氧化还原反应称一元素的不同原子间的氧化还原反应称为为歧化反应。歧化反应。如如:Cu+在水溶液中的反应在水溶液中的反应

10、： 2Cu+=Cu+Cu2+2KClO3=2KCl+2O2(2)若氧化数的变化发生在同一物质中不若氧化数的变化发生在同一物质中不同元素间的反应称为同元素间的反应称为自身氧化还原自身氧化还原反应。反应。 +5 -2 -1 0第10页/共107页4. 常见的氧化剂和常见的还原剂常见的氧化剂和常见的还原剂氧化剂：氧化剂：一般有较高氧化数或氧化数易降低的物一般有较高氧化数或氧化数易降低的物质质,如活泼的非金属单质如活泼的非金属单质X2、O2；KMnO4、MnO2、K2Cr2O7、K2S2O8、HNO3、PbO2、Fe3+、Ag+等；等；还原剂：还原剂：一般有较低氧化数或氧化数易升高的物一般有较低氧化数

11、或氧化数易升高的物质质,如非金属单质如非金属单质H2、C；活泼金属；活泼金属Na、Zn等及等及CO、Sn2+、Fe2+、I- -、S2- -。还有些中间价态氧化数物还有些中间价态氧化数物质既可做氧化剂又可做还原剂质既可做氧化剂又可做还原剂,如：如：H2O2、SO2、Na2SO3、HNO2等。等。(4) 若氧化数的变化发生在不同物质的同一元素若氧化数的变化发生在不同物质的同一元素间的氧化还原反应称为间的氧化还原反应称为逆歧化反应。逆歧化反应。如如: : Hg2+ + Hg = Hg22+第11页/共107页 在氧化还原反应中，氧化剂与它的还原在氧化还原反应中，氧化剂与它的还原产物、还原剂与它的氧

12、化产物组成的电产物、还原剂与它的氧化产物组成的电对，称为对，称为氧化还原电对氧化还原电对。例如下列反应。例如下列反应中，存在两个电对：中，存在两个电对：Fe3+/ Fe2+和和I2/I。2 Fe3+2 I=2 Fe2+ I2 在氧化还原电对中，氧化数较高者称在氧化还原电对中，氧化数较高者称为为氧化型氧化型（如（如Fe3+、I2），氧化数较低者），氧化数较低者称为称为还原型还原型（如（如Fe2+、I）5. 氧化还原电对氧化还原电对第12页/共107页氧化型与还原型存在着氧化型与还原型存在着共轭关系共轭关系，如：，如：氧化型氧化型ne=还原型还原型Fe3+ + e= Fe2+I2 + 2e = 2

13、I 氧化型物质的氧化能力越强，对应氧化型物质的氧化能力越强，对应的还原型物质的还原能力就越弱。的还原型物质的还原能力就越弱。 例如：例如：MnO4/Mn2+电对中，电对中，MnO4氧氧化能力强，是强氧化剂，而化能力强，是强氧化剂，而Mn2的还原能的还原能力较弱，是弱还原剂。力较弱，是弱还原剂。 第13页/共107页 在氧化还原反应中，电对物质的共轭关在氧化还原反应中，电对物质的共轭关系式称为系式称为氧化还原半反应氧化还原半反应，如：，如：Cu2+/CuCu2+2e=Cu 氧化还原反应实际上是由两个或两个氧化还原反应实际上是由两个或两个以上电对组合而成的，电对中氧化型物以上电对组合而成的，电对中

14、氧化型物质得电子，在反应中做氧化剂，而另一质得电子，在反应中做氧化剂，而另一电对中还原型物质失电子，在反应中做电对中还原型物质失电子，在反应中做还原剂。还原剂。 物质的氧化还原能力的大小是相对的，物质的氧化还原能力的大小是相对的，例如例如H2O2第14页/共107页 7.1.2 氧化还原反应方程式的配平氧化还原反应方程式的配平 氧化数法；氧化数法； 离子电子法离子电子法（重点介绍）（重点介绍） 离子电子法离子电子法适用于水溶液中发生的离子反适用于水溶液中发生的离子反应方程式的配平。具体的配平步骤如下：应方程式的配平。具体的配平步骤如下：（2 2）分别写出氧化剂被还原，还原剂被氧）分别写出氧化剂

15、被还原，还原剂被氧化的半反应；化的半反应；（1 1）以离子形式写出主要的反应物及其氧）以离子形式写出主要的反应物及其氧化还原产物；化还原产物；第15页/共107页（4 4）确定两个半反应方程式得、失电子数）确定两个半反应方程式得、失电子数目的最小公倍数。将两个半反应方程式分目的最小公倍数。将两个半反应方程式分别别乘以乘以相应的系数，相应的系数，使其得、失电子数目使其得、失电子数目相等相等，并将二式相加，就得到了配平的氧，并将二式相加，就得到了配平的氧化还原反应的离子方程式。有时根据需要化还原反应的离子方程式。有时根据需要，可将其改写为分子方程式。，可将其改写为分子方程式。（3 3） 分别配平两

16、个半反应方程式，使每个分别配平两个半反应方程式，使每个半反应方程式等号两边的各元素的半反应方程式等号两边的各元素的原子总数原子总数和和电荷数电荷数相等；在配平半反应时，当反应前相等；在配平半反应时，当反应前后氧原子数目不等时，根据后氧原子数目不等时，根据介质条件介质条件可以加可以加H+、OH-或或H2O进行调整；进行调整；第16页/共107页配平配平 KMnO4+H2SO4+H2O2（1）写出反应的最简的离子式及反应产物：）写出反应的最简的离子式及反应产物：MnO4- -+H+H2O2 Mn2+H2O+O2 （2）写出两个半反应：）写出两个半反应：MnO4- - Mn2+ 2+ H2O2 O2

17、（3）配平两个半反应：）配平两个半反应：MnO4- - = Mn2+ （4）配平电荷数）配平电荷数,并找出得失电子数的最小公倍并找出得失电子数的最小公倍 数相加数相加:MnO4- -+ 8H+ + 5e = Mn2+ +4H2O H2O2 = O2 + 2H+ + 2e 2 52MnO4- -+5H2O2+6H+=2Mn2+5O2+8H2OH2O2 = O2+ 5e+4H2O+ 8H+ 2e+ 2H+第17页/共107页(5)用观察法填加反应物和产物中相应离子得到配用观察法填加反应物和产物中相应离子得到配平的反应方程式平的反应方程式:2KMnO4+5H2O2+3H2SO4=K2SO4+2MnS

18、O4+5O2+8H2O 例例7.2 配平配平Cr2O7+SO32- - Cr3+SO42- -( (酸性介质酸性介质) )(1) Cr2O72- - Cr3+ SO32- - SO42-2-(2) Cr2O72- - 2Cr3+SO32- - SO42- -(3) Cr2O72- -+14H+6e 2Cr3+7H2O SO32- -+H2O- -2e SO42- -+2H+13Cr2O72- -+3SO32- -+8H+ = 2Cr3+ 3SO42- - + 4H2O+6e+7H2O+14H+- -2e+2H+H2O+第18页/共107页1.1.中性介质中性介质中的中的基本反应：基本反应： M

19、nO4 +SO32 MnO2 SO42 分为两个半反应：分为两个半反应： MnO4 MnO2 （1）还原作用还原作用 SO32 SO42 （2）氧化作用氧化作用配平：配平：A、原子数；、原子数；B、电荷数、电荷数 MnO4 MnO22H2O3e SO32 SO42 +H2O2H2e4 OH 3 22MnO4 +3SO32 +H2O = 2MnO2+3 SO42 +2OH2MnO4 7 7H2O + + 3SO32 +5+5H2O 2 2MnO2+3SO42 + +8OH+ +6H+例例7-3 写出中性、碱性介质中，写出中性、碱性介质中，KMnO4氧化氧化Na2SO3的反应，配平离子反应方程式。

20、的反应，配平离子反应方程式。+第19页/共107页3.3.碱性介质碱性介质中的中的基本反应：基本反应： MnO4 +SO32 MnO4 2 SO42 分为两个半反应：分为两个半反应： MnO4 MnO4 2 （1）还原作用还原作用 SO32 SO42 （2）氧化作用氧化作用配平：配平：A、原子数；、原子数；B、电荷数、电荷数 MnO4 MnO4 2 e SO32 SO42 + 2OHH2O 2e 1 22MnO4 +SO32 +2OH= MnO4 2+SO42 +H2O+第20页/共107页 配平规律配平规律: 介质介质 反应物比产物反应物比产物 多多一个氧原子一个氧原子 反应物比产物反应物比

21、产物 少少一个氧原子一个氧原子酸介质酸介质中性中性碱介质碱介质 +2H+H2O +H2O 2OH- - +H2O 2OH- - +H2O 2H+ +H2O 2H+ +2OH- - H2O 酸介质：左边可加酸介质：左边可加H+ 、H2O，半反应不应出现，半反应不应出现OH- -中性：左边只可加中性：左边只可加H2O，右边可出现右边可出现OH- -、 H+ 碱介质：左边可加碱介质：左边可加OH- - H2O，半反应不应出现半反应不应出现H+ 第21页/共107页 3Br2 + 6OH- - = 5Br- - + BrO3- - + 3H2O 例例7.4 配平配平: Br2+OH- - Br- -+

22、BrO3- - (1) 1/2 Br2 Br - - 1/2 Br2 BrO3- - 1/2 Br2 BrO3- -511/2 Br2 Br - - + e5e+ +3H2O+6OH- -+第22页/共107页 氧化还原反应的原因是电子转移，而电子转移的氧化还原反应的原因是电子转移，而电子转移的原因是电极电势不同。原因是电极电势不同。铜锌原电池铜锌原电池 原电池原电池1、能将化学能转变为电能的装置称为原电池。、能将化学能转变为电能的装置称为原电池。CuSO4 + Zn = Cu + ZnSO4 将下列反应设置成右图装置进行反应：将下列反应设置成右图装置进行反应：根据电流的方向可以判断根据电流的

23、方向可以判断电子从锌极流向铜极，它电子从锌极流向铜极，它表明，氧化还原反应的实表明，氧化还原反应的实质是电子从还原剂转移向质是电子从还原剂转移向氧化剂，氧化剂，第23页/共107页两个半电池由盐桥接通内电路两个半电池由盐桥接通内电路，外电路由导线和安培计连通，外电路由导线和安培计连通。锌半电池锌半电池由由锌电极和锌盐锌电极和锌盐溶液（溶液（ZnSO4）组成。）组成。铜半电池铜半电池由铜电由铜电极和铜盐溶液（极和铜盐溶液（CuSO4）组成。）组成。盐盐桥桥导线导线2. . 原电池的组成原电池的组成第24页/共107页盐桥：盐桥：饱和饱和KCl溶液（琼脂）溶液（琼脂）作用：作用：导通二溶液，中和反

24、应中过剩电荷。导通二溶液，中和反应中过剩电荷。负极负极： Zn2+增加，增加， Cl- -中和之，以免使反应终止中和之，以免使反应终止；正极：正极： Cu2+减少，减少，SO42- -过剩，过剩，K+中和之，以免中和之，以免使反应终止。使反应终止。原电池由两个原电池由两个半反应半反应组成，每个半反应称为一组成，每个半反应称为一个个电极电极，电极的正负可由电子的流向确定。，电极的正负可由电子的流向确定。输输出电子的电极为负极，发生氧化反应；输入电出电子的电极为负极，发生氧化反应；输入电子的电极为正极，发生还原反应。子的电极为正极，发生还原反应。将两个电极将两个电极反应合并即得原电池的总反应。反应

25、合并即得原电池的总反应。锌电极（负极，氧化反应）锌电极（负极，氧化反应） Zn Zn2+2e铜电极（正极，还原反应）铜电极（正极，还原反应） Cu2+ +2e Cu原电池反应：原电池反应： Zn+ Cu2+ = Zn2+ Cu第25页/共107页 原电池中，每个电极反应都对应一个电对，原电池中，每个电极反应都对应一个电对，每个电极中均含有同一元素的具有不同氧化数每个电极中均含有同一元素的具有不同氧化数的一对物质，电对中具有的一对物质，电对中具有较高氧化数较高氧化数的物质称的物质称为为氧化型（氧化态）物质氧化型（氧化态）物质，具有，具有较低氧化数较低氧化数的的物质称为物质称为还原型（还原态）物质

26、还原型（还原态）物质，电极符号，电极符号“氧化型氧化型/还原型还原型”表示。如表示。如Cu2+2e=Cu电极反电极反应的电对为应的电对为Cu2+/Cu，电对，电对 Zn2+/Zn电极反应是电极反应是Zn=Zn2+2e。3. 氧化还原电对氧化还原电对同一元素不同氧化数的两种物质同一元素不同氧化数的两种物质,称为氧化还称为氧化还原电对原电对,简称电对简称电对.第26页/共107页气体离子电极气体离子电极: :2H+2e=H2 电极符号为：电极符号为：Pt，H2(p)|H+(c) 金属金属金属难溶盐金属难溶盐难溶盐阴离子电极难溶盐阴离子电极: : Hg2Cl2+2e=2Hg+2Cl- - 电极符号：

27、电极符号：Hg- Hg2Cl2(s)Cl- -(c) 4. 常用的电极常用的电极大致可分为大致可分为四种类型四种类型AgCl+e=Ag+Cl- - 电极符号电极符号: : Ag-AgCl(s)|Cl- -(c)金属金属离子电极金属金属离子电极：Zn2+2e=Zn ZnZn2+(c)氧化还原电极氧化还原电极 : Fe3+ + e = Fe2+ 电极符号为：电极符号为：PtFe3+(c1)，Fe2+(c2)第27页/共107页书写电池符号时有如下规定：书写电池符号时有如下规定：（1 1） 习惯上把负极写在左边，正极写在右边。习惯上把负极写在左边，正极写在右边。（2 2） 用用“”表示物质之间的相界

28、面。表示物质之间的相界面。（3 3） 用用“”表示盐桥。表示盐桥。（4 4）电极物质为溶液时，要）电极物质为溶液时，要注明其浓度注明其浓度，溶液含，溶液含两种离子用两种离子用“，”分开；如为气体应分开；如为气体应注明其分压注明其分压。（5 5） 某些电对如某些电对如Fe3+/Fe2+，H+/H2，Sn4+/Sn2+等等需要惰性电极材料。常用的惰性电极材料有铂和需要惰性电极材料。常用的惰性电极材料有铂和石墨等。石墨等。第28页/共107页例例7-5 写出下列氧化还原反应的电池符号写出下列氧化还原反应的电池符号 （1）Fe+2H+(1.0molL-1)=Fe2+(0.1molL-1)+H2(100

29、kPa)（2）2Fe3+(1.0molL-1)+Sn2+(1.0molL-1) =2Fe2+(1.0molL-1) +Sn4+(1.0 molL-1) (- -) Fe（s）Fe2+(0.1 molL-1) H+(1.0 molL-1) H2(100kPa)，Pt(+)解解(1) 写出电极反应写出电极反应（-）Fe=Fe2+2e （+） 2H+2e=H2(2)(- -) PtSn2+(1.0 molL-1), Sn4+(1.0 molL-1) Fe3+(1.0 molL-1), Fe2+ (1.0 molL-1), Pt(+)第29页/共107页原电池电动势：原电池电动势：E= 0 ()还原剂

30、失电子还原剂失电子: Mn2+4H2O5e MnO4- -+8H+解：解：(+) 氧化剂得电子氧化剂得电子:NaBiO3+6H+2eNa+Bi3+3H2O（3） 2Mn2+5NaBiO3+14H+=5Na+5Bi3+2MnO4- -+7H2OBi3+(1molL-1),Na+(1molL-1) ,H+(1molL-1) NaBiO3(s) , Pt(+)()Pt Mn2+(1molL-1) ,MnO4- -(1molL-1) ,H+(1molL-1) 第30页/共107页1.电极电势产生电极电势产生 原电池两电极存在电势差，说明每个电极都有原电池两电极存在电势差，说明每个电极都有一定的电极电势

31、。电极电势是怎样产生的？一定的电极电势。电极电势是怎样产生的？ 在金属与其盐溶液中存在着如下平衡：在金属与其盐溶液中存在着如下平衡： 平衡时，若平衡时，若溶解溶解的倾向占优势，则金属板的倾向占优势，则金属板上带上带负电荷负电荷，溶液中金属离子受金属板上负电，溶液中金属离子受金属板上负电荷的吸引聚集在金属周围，整齐地排列在金属荷的吸引聚集在金属周围，整齐地排列在金属板外侧，形成板外侧，形成双电层双电层结构。结构。 电极电势与电池的电动势M溶解溶解沉积沉积Mn+ne第31页/共107页+活泼金属活泼金属:Zn - - 2e = Zn2+如：当金属电极如：当金属电极(Zn)放入放入该金属盐离子溶液中

32、时，该金属盐离子溶液中时，存在两种反应倾向：存在两种反应倾向：ZnZn2+2e Zn2+2e Zn 平衡时，如果反应平衡时，如果反应(1)大于大于反应反应(2)，则金属电极表面积，则金属电极表面积累负电荷，电极表面附近溶累负电荷，电极表面附近溶液积累正电荷，如右图所示液积累正电荷，如右图所示，结果电极与溶液之间产生，结果电极与溶液之间产生了电势差；了电势差；金属越活泼金属越活泼, ,电极表面积累的负电荷越多，电电极表面积累的负电荷越多，电极的电势越低极的电势越低, ,反之反之, ,则越高。则越高。第32页/共107页 平衡时，如果反应平衡时，如果反应(2)大于反应大于反应(1)，则产生的，则产

33、生的电势差符号相反。例如电势差符号相反。例如金属电极金属电极(Cu)+不活泼金不活泼金属属:Cu2+ + + 2e = Cu由于双电层的形成，金属和它的盐溶液之间由于双电层的形成，金属和它的盐溶液之间就产生了电势差，这种电势差称为该电极的就产生了电势差，这种电势差称为该电极的电极电势。电极电势。单位是伏特（单位是伏特（V）第33页/共107页规律规律： 金属的金属的活泼性越强活泼性越强、溶液浓度越稀，其离子、溶液浓度越稀，其离子的沉积倾向就越小，金属荷负电荷越多，平衡的沉积倾向就越小，金属荷负电荷越多，平衡时时电极电势越低电极电势越低负极负极。金属金属活泼性越小活泼性越小、溶液浓度越浓，其离子

34、沉积、溶液浓度越浓，其离子沉积的倾向就大，金属荷负电荷数越少，的倾向就大，金属荷负电荷数越少，电极电势电极电势越高越高正极正极。 第34页/共107页2、标准电极电势、标准电极电势 国际规定国际规定参与电极反应的所有各物质均处于参与电极反应的所有各物质均处于热力学标准态（离子或分子浓度均为热力学标准态（离子或分子浓度均为1 molL-1;气体分压为气体分压为100kPa；固体、液体则均为纯净物；固体、液体则均为纯净物质）下测定的电极电势称为质）下测定的电极电势称为标准电极电势标准电极电势，以，以 表示表示 。如果原电池的两个电极均为标准电。如果原电池的两个电极均为标准电极，这时的电池称为标准电

35、池，其电动势为极，这时的电池称为标准电池，其电动势为标标准电池电动势准电池电动势，用，用 表示：表示：EE规定：规定：298K时时 (H+/H2)0.0000V第35页/共107页2H+(1moll-1)+2e H2 (100KPa)100kPa H21molL-1 H+将铂黑电极将铂黑电极(铂铂片表面镀上多片表面镀上多孔的铂黑孔的铂黑)放入放入氢离子浓度为氢离子浓度为moll- -1 的的酸溶液中酸溶液中(如盐如盐酸酸),通入压力为通入压力为100kPa的氢气的氢气，使上述氢电，使上述氢电极半反应达到极半反应达到平衡。平衡。第36页/共107页(- -) ZnZn2+ (1molL- -1)

36、 | H+(1molL- -1)H2(100 kPa) Pt,(+) (Zn2+/Zn)- -0.760 V 要要测定测定某电极的某电极的标准电极电势标准电极电势，可将待测的标，可将待测的标准电极与标准氢电极组成原电池，在准电极与标准氢电极组成原电池，在298K下，下，用电位计测定原电池的标准电动势，即可求出待用电位计测定原电池的标准电动势，即可求出待测电极的标准电极电势。如：测电极的标准电极电势。如：0760. 0E测得测得VE760. 0则：则：第37页/共107页甘汞电极甘汞电极 : Hg2Cl2+2e 2Hg+2Cl- -电极符号电极符号:HgHg2Cl2(s) Cl- -(c)当当(

37、Cl- -)=1molL- -1 当当Cl- -饱和时饱和时 V因标准氢电极使用不方便因标准氢电极使用不方便,常用饱和甘汞电极作参常用饱和甘汞电极作参比电极比电极.第38页/共107页 标准电极电势是一个很重要的物理常数，它标准电极电势是一个很重要的物理常数，它将物质在水溶液中的氧化还原能力将物质在水溶液中的氧化还原能力定量化定量化. .附录附录1111标准电极电势高标准电极电势高，说明电对中氧化型物质在标，说明电对中氧化型物质在标准态下氧化能力强，还原型物质的还原能力弱准态下氧化能力强，还原型物质的还原能力弱。标准电极电势低标准电极电势低，说明标准态下，电对中还原，说明标准态下，电对中还原型

38、物质的还原能力强，氧化型物质的氧化能力型物质的还原能力强，氧化型物质的氧化能力弱。弱。 VMnMnOVClCl51. 1/36. 1/42MnO4- -、Cl2是强氧化剂是强氧化剂， MnO4- -氧化能力最强氧化能力最强；Mn2+还原能力最弱。还原能力最弱。第39页/共107页氧氧 化化 性性 增增 强强还还 原原 性性 增增 强强 常用电对的标准电极电势常用电对的标准电极电势 (298.15K) 半反应半反应 /VZn2+ 2e Zn - -0.7681Fe2+ 2e Fe - -0.447Sn2+ 2e Sn - -0.1375 Pb2+ 2e Pb - -0.1262 2H+ 2e H

39、2 0.0000 Cu2+ 2e Cu 0.3419 I2 + 2e 2I- - 0.5355 O2 + 2H+ +2e H2O2 0.695 Fe3+ +e Fe2+ 0.771 Cl2 + 2e 2Cl- - 1.35827 F2 + 2e 2F- - 2.866氧化态物氧化态物质质还原态物还原态物质质 值值增增大大第40页/共107页标准电极电势表分为酸表和碱表。标准电极电势表分为酸表和碱表。 ZnZn2+2e Zn2+2e Zn (Zn2+/Zn)- -0.760 V 值的大小反映物质得失电子的能力，是一值的大小反映物质得失电子的能力，是一个强度性质，与参加电极反应的物质数量无关个强度

40、性质，与参加电极反应的物质数量无关。 不适应于非水溶液系统。不适应于非水溶液系统。 值的大小与值的大小与反应速率无关。反应速率无关。Cl2+2e=2Cl- - 1/2Cl2+e=Cl- - (Cl2/Cl- -)1.36 V在使用标准电极电势时应在使用标准电极电势时应注意注意以下几点：以下几点： 值与电极反应进行的方向无关；值与电极反应进行的方向无关； .酸性溶液或中性溶液的电酸性溶液或中性溶液的电极电势在极电势在酸表酸表中中( A)查找查找碱性溶液中的电极碱性溶液中的电极电势中碱电势中碱 表表( B)查查找找第41页/共107页 电极电势的应用电极电势的应用1、 比较氧化剂、还原剂的相对强弱

41、比较氧化剂、还原剂的相对强弱 在标准电极电势表中，在标准电极电势表中， 值值越大越大，电极反，电极反应中应中氧化型物质氧化型物质愈易得到电子，是愈易得到电子，是强氧化剂强氧化剂，而而还原型物质还原型物质则是则是弱还原剂弱还原剂。 例例7. 6K、标准状态下，从下列电对中选择出最、标准状态下，从下列电对中选择出最强的氧化剂和最强的还原剂，并列出各种氧强的氧化剂和最强的还原剂，并列出各种氧化型物质的氧化能力和还原型物质的还原能化型物质的氧化能力和还原型物质的还原能力的强弱顺序。力的强弱顺序。电极电势负值越大，还原型物质的还原性越强；电极电势负值越大，还原型物质的还原性越强；电极电势正值越大，氧化型

42、物质的氧化性越强。电极电势正值越大，氧化型物质的氧化性越强。第42页/共107页解解：查得：查得：3+2+4+22Cl Fe I CuSn还原型物质的还原能力由强到弱的顺序为：还原型物质的还原能力由强到弱的顺序为：2+2+Sn CuI Fe ClVSnSnVCuCuVIIVFeFeVClCl154. 0)/(339. 0)/(54. 0)/(771. 0)/(36. 1)/(2422232第43页/共107页 例例7.7 已知已知 (Mg2+/Mg)=2.372V， (Cu2+/Cu)=0.34V， (O2/OH)=0.40V，三个电对中氧化态物质氧，三个电对中氧化态物质氧化性强弱次序为（化性

43、强弱次序为（ ） 。（A）Mg2+Cu2+O2 （B）O2Mg2+Cu2+ （C）MgCuOH （D）O2Cu2+Mg2+D第44页/共107页2、判断氧化还原反应进行的方向、判断氧化还原反应进行的方向 非标非标态态代入代入对氧化还原反应，对氧化还原反应，“最大有用功最大有用功”即电即电功：功：得：得：（体系对外做功为负（体系对外做功为负）nFErGm标态标态nFErGmmaxWrGmnFEQEW电功E : 电动势电动势 Q : 电量电量第45页/共107页当当rGm0，E0，反应正向自发进行；，反应正向自发进行；当当rGm0，E0，反应逆向自发进行；，反应逆向自发进行；当当rGm0，E0，反

44、应处于平衡状态。，反应处于平衡状态。E 自发的氧化还原反应总是向自发的氧化还原反应总是向 值值较大较大电对电对中氧化型物质氧化中氧化型物质氧化 值值较小较小电对中还原型物电对中还原型物质的方向进行，两电对质的方向进行，两电对 值值相差愈大相差愈大，反应，反应自发进行的趋势愈大，反应进行的程度自发进行的趋势愈大，反应进行的程度愈完全愈完全。但。但 与与反应速率无关反应速率无关。氧化还原反应方向的判据：氧化还原反应方向的判据：第46页/共107页 （1 1）氧化还原反应方向：氧化还原反应方向：总是较强的氧化剂总是较强的氧化剂与较强的还原剂相互作用，生成较弱的还原剂与较强的还原剂相互作用，生成较弱的

45、还原剂和较弱的氧化剂。和较弱的氧化剂。注意注意： 强氧化型强氧化型 强还原型强还原型 弱还原型弱还原型 弱氧化型弱氧化型 即电极电势大的氧化型和电极即电极电势大的氧化型和电极电势小的还原型可以发生反应电势小的还原型可以发生反应。 根据反应式查表求出氧化剂电对和还原剂电根据反应式查表求出氧化剂电对和还原剂电对的电极电势。对的电极电势。 把氧化还原反应当作原电池，求出电池电动把氧化还原反应当作原电池，求出电池电动势：势： E (氧化剂电对氧化剂电对) (还原剂电对还原剂电对) E0 0，则反应自发进行，则反应自发进行，E 0，则反应非自发。，则反应非自发。第47页/共107页例例7.8 试试解释在

46、标准状态下，解释在标准状态下，FeCl3溶液为什么可溶液为什么可以溶解铜板？以溶解铜板？解解:2Fe3+ + Cu2Fe2+ + Cu2+ 标态时标态时，用，用 判断方向；判断方向；E非标态时非标态时，用，用 判断方向！判断方向！E *当无沉淀、配合物影响时，当无沉淀、配合物影响时，非标态时非标态时也可也可近似近似用用 判断：当判断：当2nE,2 . 0 VE,2 . 0 VE,2 . 02 . 0VVE无法确定无法确定第48页/共107页查表查表 : (Fe3+/Fe2+)0.771V (Cu2+E + - -0.771- - 0.3370.434V所以在标态下溶解反应自发进行。所以在标态下

47、溶解反应自发进行。VPbPb126. 0)/(2VSnSn138. 0)/(2解解:2+2+Sn(s)+Pb (aq)Sn (aq)+Pb(s)例例7.9 判断下列反应在判断下列反应在298K标准态下自发进行标准态下自发进行的方向的方向. 0012. 0138. 0126. 0VE 在标准状态下在标准状态下, Pb2+ 做氧化剂，做氧化剂，Sn 做还做还原剂，上述氧化还原反应原剂，上述氧化还原反应正向正向进行。进行。第49页/共107页（A）Mn2+，Fe3+（B） KMnO4 ，Sn4+ （C）Fe3+， Sn2+ VSnSnVFeFeVMnMnO154. 0)/(771. 0)/(51.

48、1)/(242324例例7.10 已知已知 则标态下，不能则标态下，不能共存的一组物质是（共存的一组物质是（ ）C均为氧化剂，可均为氧化剂，可共存共存,154. 0771. 0VVFe3+可与可与Sn2+反应，反应，不能不能共存。共存。第50页/共107页 例例 已知反应已知反应 2Fe3+ +Cu = Cu2+ +2Fe2+， Fe + Cu2+ = Cu +Fe2+, 则反应则反应物质中最强的氧化剂和还原剂是（物质中最强的氧化剂和还原剂是（ ）。）。（A）Cu2+和和 Fe （B）Fe3+和和 Fe （C）Fe3+和和 Cu （D）Cu2+和和 Cu B例例 计算标准态时计算标准态时2Fe

49、3+2I- -=2Fe2+I2反应的反应的rG和和E,判断此反应能否进行判断此反应能否进行,并用原电池符号表示此反并用原电池符号表示此反应应.解解: 查表查表(Fe3+/Fe2+ (I2/I- -由反应可知由反应可知Fe3+是氧化剂是氧化剂,I- -是还原剂是还原剂,则则Fe3+/Fe2+电电对做对做正正极极, I2/I- -电对作电对作负负极极. .第51页/共107页E= +- - - - -rG=- -nFE=- -2 96500JV-1mol-1 =- -4.54515kJmol-1电池符号电池符号: (- -) Pt I2 , I- -(c) Fe3+ (c), Fe2+ (c) P

50、t (+)rG 0 , 所以反应正向进行所以反应正向进行.第52页/共107页3、选择适当的氧化剂或还原剂、选择适当的氧化剂或还原剂 有时需要使一种复杂溶液中的某些有时需要使一种复杂溶液中的某些成分发生氧化或还原作用，而不氧成分发生氧化或还原作用，而不氧化或还原其它组分，只有选择适当化或还原其它组分，只有选择适当的氧化剂或还原剂才能达到目的。的氧化剂或还原剂才能达到目的。第53页/共107页有一混合溶液含有一混合溶液含I- -、Br - -、Cl- -各各1 molL-1，欲使，欲使I- -氧化而不使氧化而不使Br- -、Cl- -氧化，试从氧化，试从Fe2(SO4)3和和KMnO4、SnCl

51、4中选出合理的氧化剂中选出合理的氧化剂 。VSnSnVIIVFeFeVBrBrVClClVMnMnO154. 0)/(54. 0)/(771. 0)/(07. 1)/(36. 1)/(51. 1)/(242232224解：查出各解：查出各 值值/V : 2 Fe3+ + 2 I- - = 2Fe2+ + I2SnCl4 太弱；太弱；MnO4- - 会把会把 I - -、Br - -、Cl - -都氧化，都氧化，不合要求。但不合要求。但 Fe3+不会把不会把 Br-, Cl- 氧化，氧化， Fe2(SO4)3是合适的氧化剂是合适的氧化剂 ：第54页/共107页4、判断氧化还原反应的次序、判断氧化

52、还原反应的次序 标准电极电势差的标准电极电势差的差值越大差值越大，越，越先先被氧化。所以，一种氧化剂可以氧被氧化。所以，一种氧化剂可以氧化几种还原剂时，化几种还原剂时，首先氧化最强的首先氧化最强的还原剂还原剂。同理，还原剂首先还原最。同理，还原剂首先还原最强的氧化剂。必须指出，上述判断强的氧化剂。必须指出，上述判断未涉及反应速率的问题。未涉及反应速率的问题。第55页/共107页有一混合溶液含有一混合溶液含I- -、Br - -、Cl- -各各1 molL- -1，加，加入入KMnO4，反应顺序？，反应顺序？解：查出各解：查出各 值值/V :VIIVBrBrVClClVMnMnO54. 0)/(

53、07. 1)/(36. 1)/(51. 1)/(22224I- - Br- - Cl- -注意注意（1）非标态时，非标态时，用用 判断！判断！E（2）浓度不同、）浓度不同、E差别不大时，可能差别不大时，可能同同时反应时反应或或顺序相反顺序相反！氧化剂和还原剂电对标准电极电势相差最大的氧化剂和还原剂电对标准电极电势相差最大的最先反应最先反应,这里没有考虑反应速率问题这里没有考虑反应速率问题.第56页/共107页5、判断氧化还原反应进行的程度、判断氧化还原反应进行的程度若反应在若反应在298K下进行，则有下进行，则有 VnEK0592.0lgnFErGmKRTrGmlg303. 2RTnFEK30

54、3. 2lg第57页/共107页注意注意（1）T 影响不大，可近似用上式；影响不大，可近似用上式；（2）n为电池反应得失电子的最小公倍数；为电池反应得失电子的最小公倍数；（3）非标态时，是否非标态时，是否VnEK0592.0lg错！错！ 与浓度无关。仍用：与浓度无关。仍用：KVnEK0592.0lg一般认为一般认为 10106 6时，反应正向进行的很完全时，反应正向进行的很完全，对于大多数反应，对于大多数反应，n2, 0.2Vn2, 0.2V反应就反应就进行的很完全了。进行的很完全了。 KE第58页/共107页 求下列反应的平衡常数求下列反应的平衡常数: Sn2+Hg2+=Sn4+Hg(l)n

55、EKV0592. 0lg =n+ - - - -V0592. 0E= (Hg2+/Hg)- - (Sn4+/Sn2+)- -nEKV0592. 0lg =0592. 020.700K 1024K很大很大,该反应正向进行的程度很大该反应正向进行的程度很大,在化学反应在化学反应中一般认为中一般认为K为为105时反应进行的很彻底时反应进行的很彻底.第59页/共107页求难溶物质的溶度积常数求难溶物质的溶度积常数例例8.14计算标准状态下反应计算标准状态下反应CuI(s) Cu+(aq)+I- -(aq)的的Ksp和和rGm.解解: 解法一解法一 这是一个非氧化还原反应这是一个非氧化还原反应,将反应式

56、两边加单质将反应式两边加单质CuCu + CuI Cu+(aq) + I- -(aq) + Cu(+) Cu+ + e = Cu (Cu+/Cu)=0.521V (1)(- -) CuI + e =Cu + I- - (CuI/Cu)=- -0.1852V (2)(2)- -(1): CuI(s) Cu+(aq)+I- -(aq)E= (2)- - (1)=-0.521V=- -lgK = = = - -11.929 K=1.18 10- -12nE0.0592- -0.7062 10.0592K = Ksp = 10- -12第60页/共107页rG=- -nFE=- -(- -0.7062

57、V) 96500JV- -1mol- -1 = 6.81 104Jmol- -1 = 68.1kJmol- -1解法二解法二:查表查表:(Cu+/Cu)=0.521V , (CuI/Cu)=- -0.1852V (CuI/Cu)= (Cu+/Cu)= (Cu+/Cu)+0.0592lgCu+ =0.521+0.0592lg = 0.521+0.0592lgKspKsp I- - lgKsp= = =- -11.929- -0.1852- -0.5210.0592- -0.70620.0592Ksp= 10- -12rG=- -nFE=- -(- -0.7062V) 96500JV- -1mol

58、- -1 = 6.81 104Jmol- -1 = 68.1kJmol- -1第61页/共107页V799. 0解解： 把以上两电极反应组成原电池：把以上两电极反应组成原电池：(-) Ag+Cl- - = AgCl(s)+e (+) Ag+e=AgV222. 0电池反应电池反应AgAg+ + +Cl- - = AgCl(s)spKK175. 90592. 0)222. 0799. 0(10592. 0lgVVVnEK1091078. 111062. 5KKKsp例例7.15 已知已知 AgCl(s)+e=Ag+Cl- - = =0.222V Ag+e=Ag = =0.799V求求AgCl的的

59、(298K)。spK第62页/共107页从以上计算可以看出从以上计算可以看出, K 越大越大,正反应趋势正反应趋势越大越大,反应进行得越彻底反应进行得越彻底,即即正负电极的标准电极电势正负电极的标准电极电势差值越大差值越大, K E的值也可判断反应进行的程度的值也可判断反应进行的程度,与与用用rGm判断反应的程度结论是一样的判断反应的程度结论是一样的. 使用标准电极电势时注意事项使用标准电极电势时注意事项: 只是从热力学的角度来判断氧化还原反应进行只是从热力学的角度来判断氧化还原反应进行的可能性和反应达到的程度的可能性和反应达到的程度. 反映的是反应体系在平衡时的一种特征反映的是反应体系在平衡

60、时的一种特征,与反与反应速率无关应速率无关.如如Li+/Li的电极电势的电极电势小于小于Na+/Na的电极的电极电势电势,说明说明Li比比Na活泼活泼,但但Na与与H2O的反应速率却比的反应速率却比Li快快. 值是在标准状态下在水溶液中测定的值是在标准状态下在水溶液中测定的,对于判对于判断高温固相的非水溶液反应不适应断高温固相的非水溶液反应不适应.第63页/共107页7.3.2 影响电极电势的因素影响电极电势的因素7.3.1 能斯特（能斯特（Nernst）方程式）方程式第64页/共107页 7.3 7.3 影响电极电势的因素影响电极电势的因素 氧化还原反应经常是在氧化还原反应经常是在非标准状态