氧化还原反应课件

1、关于氧化还原反应课件第一张，PPT共五十九页，创作于2022年6月Zn +CuSO4Cu +ZnSO42e得电子失电子H2 +Cl22H Cl *本质：电子得失或电子偏移氧化还原反应的本质3-1第二张，PPT共五十九页，创作于2022年6月 为了便于描述、判断氧化还原反应，提出了氧化值（或氧化数）的概念。定义： 氧化值(oxidation number)是某元素一个原子的荷电数，这种荷电数是假设把每个键中的电子指定给电负性较大的原子而求得的。氧化值第三张，PPT共五十九页，创作于2022年6月 根据氧化值的定义，可以得出几点规则： （1）在单质分子中元素的氧化值为零。 （2）在化合物中，所有原

2、子的氧化值之和为零。 （3）单原子离子的氧化值等于离子的电荷 数。 （4）多原子离子中所有元素的氧化值之和等于离子的电荷数。 （5）在一般的共价化合物中，氧为-2，氢为+1。确定氧化值的规则第四张，PPT共五十九页，创作于2022年6月例 题 例1：求NH4+ 中N的氧化值 x +（+1）4 = +1， x = -3 例2：求Cr2O7 2-中Cr的氧化值 2x +（-2）7=-2， x = +6例3：求Fe3O4中Fe的氧化值 3x +（-2）4=0， x = +8/3Fe3O4 FeO Fe2O3，三个Fe原子共给出8个电子第五张，PPT共五十九页，创作于2022年6月例 题例4：求HNO

3、3中N的氧化值 （+1）+x +（-2）3=0， x = +5注意：氧化值与共价数的区别？CH4、CH3Cl、CH2Cl2、 CHCl3、CCl4中碳的共价数都为4，但氧化值分别为-4、-2、0、+2、+4？求CH4、CH3Cl、CH2Cl2、 CHCl3、CCl4中碳的共价数及氧化值分别为多少？第六张，PPT共五十九页，创作于2022年6月氧化剂(oxidizing agent) 还原剂(reducing agent)氧化值的物质 氧化值的物质具有氧化性 具有还原性使还原剂氧化 使氧化剂还原本身被还原 本身被氧化氧化剂和还原剂分析1NaClO + 2FeSO4 + H2SO4 = NaCl

4、+ Fe2（SO4）3 + H2O氧化剂: NaClO 还原剂: FeSO4 介质: H2SO4 分析2Cl2 + H2O = HClO + HCl 氧化剂: Cl2 还原剂: Cl2（ 歧化反应）第七张，PPT共五十九页，创作于2022年6月 氧化还原反应式的配平氧化还原反应式的配平方法氧化数法离子电子法第八张，PPT共五十九页，创作于2022年6月离子电子法 配平原则在氧化还原反应中，氧化剂得电子数必定等于还原剂失电子数。 具体步骤如下：（1）确定产物，写出未配平的离子式1H2O2 + I- H2O + I2 （2）分成两个半反应，一个代表氧化剂被还原的反应，一个代表还原剂被氧化的反应。氧

5、化反应： 2I- - 2e- = I2还原反应： H2O2 + 2H+ + 2e- =2H2O配平两个半反应时要注意：各原子个数和电荷数要相等注第九张，PPT共五十九页，创作于2022年6月 （3）得失电子数相等，产生离子方程式氧化反应： 2I- - 2e- = I2还原反应： H2O2 + 2H+ + 2e- =2H2O离子电子法1 2I- - 2e- = I21 H2O2 + 2H+ + 2e- =2H2O+）H2O2 + 2I- + 2H+ =2H2O + I2第十张，PPT共五十九页，创作于2022年6月(3) 2 MnO4- + 8H+ 5e = Mn2+ + 4H2O 5 2 Cl

6、 - - 2e = Cl2 2MnO4- + 16H+ 10Cl- = 2Mn2+ +5Cl2+8H2O(1) MnO4- + Cl- Cl2 + Mn2+ (2) MnO4- + 8H+ 5e = Mn2+ + 4H2O2 Cl - - 2e = Cl2例 题例：用离子-电子法写出 KMnO4 与盐酸反应的离子方程式+）第十一张，PPT共五十九页，创作于2022年6月 配平原则在氧化还原反应中，氧化剂氧化值降低的总数必定等于还原剂氧化值升高的总数。 具体步骤如下： （1）确定产物，写出未配平的反应式 2氧 化 值 法（2）计算元素氧化值的改变数值KMnO4 + H2S + H2SO4 MnS

7、O4 + S + K2SO4 + H2OKMnO4 + H2S + H2SO4 MnSO4 + S + K2SO4 + H2O2-7=-50-（-2）=2第十二张，PPT共五十九页，创作于2022年6月（3）找出最小因数，使氧化值的升高与降低数值相等。（4）配平各种原子，先配平其它原子，最后再配氢氧氧 化 值 法2=105=10KMnO4 + H2S + H2SO4 MnSO4 + S + K2SO4 + H2O2-7=-50-（-2）=2252KMnO4 + 5H2S + H2SO4 MnSO4 + S + K2SO4 + H2O2538第十三张，PPT共五十九页，创作于2022年6月例 题

8、例1：用氧化值法写出 KMnO4 与盐酸反应的方程式KMnO4+ HCl Cl2 + MnCl22-7=-52=100-（-1）2=25=1025216+ KCl+ H2O28注盐酸在此只有部分被氧化第十四张，PPT共五十九页，创作于2022年6月例 题例2：用氧化值法写出 硫化亚铜与硝酸反应的方程式 Cu2S + HNO3 Cu（NO3）2 + H2SO4 + NO(2-1) 2 = 210 = -306 -（-2 )= 83= 24622+ H2O3102 -（5 )= -33= 638区别：离子-电子法只适用于配平水溶液中有介质参加的复杂反应；对于一般简单的氧化还原反应氧化值法较迅速且不

9、限于水溶液中的反应第十五张，PPT共五十九页，创作于2022年6月电极电势及其应用原电池 电极电势和标准电极电势 影响电极电势的因素 电极电势的应用3-2第十六张，PPT共五十九页，创作于2022年6月一、原电池 1、介绍：原电池是利用自身氧还反应产生电流的装置，它使化学能转为电能，同时证明氧还反应中有电子转移。eg：Cu-Zn原电池第十七张，PPT共五十九页，创作于2022年6月（1）将Zn片放入CuSO4溶液中，会自发地发生反应： Zn + Cu2 = Cu + Zn2 物质之间通过热运动发生有效碰撞实现电子的转移。由于质点的热运动是不定向的，电子的转移不会形成电流，化学能以热的形式与环境

10、发生交换。 （2）但是若使氧化剂与还原剂不直接接触，让它们之间的电子转移通过导线传递，电子做定向移动而形成电流，如CuZn原电池：第十八张，PPT共五十九页，创作于2022年6月Zn片插入含ZnSO4溶液的烧杯中；Cu片插入含CuSO4溶液的烧杯中；用盐桥将两烧杯溶液沟通，同时将Cu片、Zn片用导线与检流计相连形成外电路，会发现有电流通过。（装置如下）图8-1 铜-锌原电池第十九张，PPT共五十九页，创作于2022年6月盐桥：在U型管中装满用饱和KCl溶液和琼胶作成的冻胶。盐桥的作用：使Cl-向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动，使Zn盐和Cu盐溶液一直保持电中性，从而使电子不断从Zn极流向Cu

11、极。第二十张，PPT共五十九页，创作于2022年6月电极反应：（Zn片） Zn = Zn2+ + 2e （Cu片） Cu2 + 2e = Cu 电池反应： Zn + Cu2 = Cu + Zn2 反应的结果与将Zn片直接插入CuSO4溶液反应结果一致，所不同的是这时通过化学电池将化学能转化为电能。 原电池由两个半电池组成，每个半电池亦称电极。第二十一张，PPT共五十九页，创作于2022年6月 电极电极的正、负可由电子的流向确定。输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。 负极（失电子）：（Zn片） Zn = Zn2+ + 2e 正极（得电子）：（Cu片） Cu2

12、+ 2e = Cu将两个电极反应合并即得原电池的总反应，又称电池反应。第二十二张，PPT共五十九页，创作于2022年6月原电池中，正、负极发生的反应与前面的半反应一样，由于每个半反应都对一个电对，同样可以用电对来代表电极。 负极一个电对： Zn2/Zn 正极一个电对： Cu2/Cu 原电池表示：() Zn(s)ZnSO4(C1)CuSO4(C2)Cu(s)()第二十三张，PPT共五十九页，创作于2022年6月2、书写规定： （1）负极左，正极右； （2）“”表物质之间相界面； （3）“”表盐桥，左右为负、正极； （4）溶液注明浓度，气体注明分压； （5）有些有惰性电极，亦要注明。 eg：Fe3

13、/Fe2，O2/H2O 等。第二十四张，PPT共五十九页，创作于2022年6月二、标准电极电位1、产生：以MMn为例：金属晶体内有金属原子，金属阳离子和共用电子。M放入Mn中：一方面，金属表面构成晶格的金属离子和极性大的H2O分子相互吸引，从而使金属具有一种以水合离子的形式进入金属表面附近的溶液中的倾向。 金属越活泼，溶液越稀，这种倾向就越大。第二十五张，PPT共五十九页，创作于2022年6月 另一方面，盐溶液中的Mn+(aq)离子又有一种从金属表面获得电子而沉积在金属表面的倾向：金属越不活泼，溶液越浓，这种倾向就越大。第二十六张，PPT共五十九页，创作于2022年6月两种倾向无论大小，结果扩

14、散双电层均使得金属与溶液之间产生电位差，即金属电极的电极电位。第二十七张，PPT共五十九页，创作于2022年6月规定:标准氢电极的电极电位为0VH2 (g) 2H+(aq) + 2e-压力为100kPa的纯H2流H+离子浓度为1molL-1的硫酸溶液Pt镀有铂黑的Pt片标准氢电极的电极符号Pt H2(100 kPa ) H+(1mol/L)H2电极与溶液中的H+建立平衡如下2.标 准 氢 电 极即 (H2/H+) =0.0000V某电对的电极电势如何求?？第二十八张，PPT共五十九页，创作于2022年6月3 标准电极电位 规定：所有的离子浓度都为1mol/L，气体压力为100kPa，固体、液体

15、为纯物质，此时的状态称为标准状态。 标准电极电势用 表示， 标准电池电动势用E 表示，根据物理学可知：第二十九张，PPT共五十九页，创作于2022年6月例 题例1：如何测定锌电极的标准电极电势?例2：如何测定铜电极的标准电极电势? 第三十张，PPT共五十九页，创作于2022年6月例：测锌电极的电极电势 (-)Zn | Zn2+(c )H+(c ) | H2( p ) Pt (+) 根据检流计偏转方向，测得锌电极为负极,氢电极为正极，并测得E =0.763V因为第三十一张，PPT共五十九页，创作于2022年6月第三十二张，PPT共五十九页，创作于2022年6月例：测铜电极的电极电势 测得: 铜电

16、极为正极，氢电极为负极 E 0.340伏第三十三张，PPT共五十九页，创作于2022年6月第三十四张，PPT共五十九页，创作于2022年6月3. 标准电极电势表 (1) Zn2+ + 2e Zn Zn2+ Zn - 2e = -0.7618V(2) 的数值越小，其电对中还原型物质的还原性越强。 越大，其电对中氧化型物质的氧化性越强。第三十五张，PPT共五十九页，创作于2022年6月(4) 同一物质在不同电对中，可以是氧化态，也可以是还原态 与电极反应中的计量数无关。 例：以下两个反应的 - 0.7618伏Zn2+2e Zn 2Zn2+4e 2Zn第三十六张，PPT共五十九页，创作于2022年6

17、月 电极本性、温度、介质、离子浓度和 气体压力等。三、影响电极电势的因素OX(氧化型) + ne Red(还原型)1. 能斯特公式第三十七张，PPT共五十九页，创作于2022年6月第三十八张，PPT共五十九页，创作于2022年6月说明： 溶液中离子浓度为相对浓度，气体则为 相对分压； 固体、纯液体的浓度为常数，不写出来； 电极反应中的H+或OH-也应根据反应式 代入能斯特公式。例： Zn2+ +2e Zn2+第三十九张，PPT共五十九页，创作于2022年6月2H+ + 2e H2MnO4- + 5e + 8H+ Mn2+ + 4H2O 第四十张，PPT共五十九页，创作于2022年6月 2. 浓

18、度对电极电势的影响例：计算25、c(Zn2+) = 0.001molL-1时锌 电极的电极电势。解： Zn2+ +2e Zn2+第四十一张，PPT共五十九页，创作于2022年6月例Ag+ + e Ag =0.7996V当Cl-=1M时， =？解：3. 生成沉淀对电极电势的影响 又 Ag + Cl = AgCl KSP (AgCl) = 1.81010 KSP= AgCl Ag=1.81010molL1 E = E + 0.0592/1 lg (1.81010) = 0.222V第四十二张，PPT共五十九页，创作于2022年6月 由于生成AgCl沉淀，使Ag+，电极电势显著，Ag+的得电子能力。

19、因此，有沉淀剂参加反应时，可显著影响电对的电势。AgCl + e Ag +Cl- =0.2227V第四十三张，PPT共五十九页，创作于2022年6月例：计算25时，AgI/Ag 的标准电极电势. 已知解：电极反应 AgI + e I- (1mol/L) + Ag 反应实质 AgI Ag+ + I- Ag+ + e Ag 第四十四张，PPT共五十九页，创作于2022年6月 c(I-) c(Ag+) = Ksp c(Ag+) = Kspc(I-) = Ksp(AgI) =1.5610-16= 0.7996 +0.0592lg1.5610-16= -0.137(V) 第四十五张，PPT共五十九页，创

20、作于2022年6月4. 生成配合物对电极电势的影响例 Fe3/Fe2加入CN使c(CN)= c(Fe(CN)63)= c(Fe(CN)64）= 1.0molL1。求此时E =？ 解：Fe3 + e = Fe2 第四十六张，PPT共五十九页，创作于2022年6月加入CN后:Fe3 + 6CN=Fe（CN）63 Kf(1) Fe2 + 6CN = Fe（CN）64 Kf(2) 当CN= Fe(CN)63= Fe(CN)64= 1.0molL1时 Fe3= 1/ Kf (1); Fe2= 1/Kf (2） E = E +0.0592lgKf（2）/ Kf（1） = 0.36V第四十七张，PPT共五十

21、九页，创作于2022年6月5. 酸度对电极电势的影响例：计算25时，MnO4-/Mn2+电极在 c(MnO4-) = c(Mn2+)=1mol/L， c(H+)= 10mol/L时的电极电势。解： MnO4- + 5e + 8H+ Mn2+ +4H2O 第四十八张，PPT共五十九页，创作于2022年6月例：计算Cr2O72-/Cr3+电极在 c(Cr2O72-) c(Cr3+)=1mol/L, pH=5 时的电极电势.解： Cr2O72- + 6e +14 H+ 2Cr3+7H2O第四十九张，PPT共五十九页，创作于2022年6月电极电势的应用1. 计算原电池的电动势 公式 2. 判断氧化剂和

22、还原剂的相对强弱3-3第五十张，PPT共五十九页，创作于2022年6月 越小，其电对中还原型物质的还原性越强。 越大，其电对中氧化型物质的氧化性越强。3. 判断氧化还原反应进行的方向第五十一张，PPT共五十九页，创作于2022年6月例：判断下列反应在标准状态下反应的方向 Cu + 2H+ Cu2+ + H2 解：将此反应设计为原电池，铜为负极，氢 为正极。E = 0 - 0.34 = - 0.34 (V)第五十二张，PPT共五十九页，创作于2022年6月例：判断以下反应在标准状态下及在c(Pb2+) = 0.1molL-1，c(Sn2+)=2molL-1时的自发 反应方向。 Pb2+ + Sn Pb + Sn2+解：已知E = -0.13 -(-0.14 ) = 0.010 (V) 0在标准状态下正反应自发进行。第五十三张，PPT