氧化还原反应

氧化还原反应第1页，共85页，2023年，2月20日，星期五

§3.1氧化还原反应的基本概念

§3.2电极电势

第2页，共85页，2023年，2月20日，星期五§3.1氧化还原反应的基本概念3.1.1氧化值（数）3.1.2氧化还原反应方程式的配平3.1.3氧化还原电对第3页，共85页，2023年，2月20日，星期五得失氧定义CuO+H2=====Cu+H2O失氧物质称氧化剂得氧物质称还原剂失氧过程称还原(半)反应得氧过程称氧化(半)反应化合价升降定义CuO+H2=====Cu+H2O化合价降低物质称氧化剂化合价升高物质称还原剂化合价升高过程称氧化(半)反应化合价降低过程称还原(半)反应+200+1此定义扩大了氧化还原反应的范围氧化还原反应第4页，共85页，2023年，2月20日，星期五得失电子定义CuO+H2=====Cu+H2O得电子物质称氧化剂失电子物质称还原剂得电子过程称还原(半)反应失电子过程称氧化(半)反应氧化数升降定义CuO+H2=====Cu+H2O氧化数降低物质称氧化剂氧化数升高物质称还原剂氧化数降低过程称还原(半)反应氧化数升高过程称氧化(半)反应+200+1此定义反映了氧化还原反应的本质此定义更容易判别氧化还原反应第5页，共85页，2023年，2月20日，星期五CuO+H2=====Cu+H2O氧化还原反应反应物氧化剂还原剂反应过程氧化剂的还原(半)反应还原剂的氧化(半)反应判别的依据：氧化数变化、化合价变化、电子得失等。第6页，共85页，2023年，2月20日，星期五

氧化数：是指某元素的一个原子的电荷数，该荷电数是假定把每一化学键中的电子指定给电负性更大的原子而求得的。3.1.1氧化值（数）==第7页，共85页，2023年，2月20日，星期五

确定氧化数的规则

⑴离子型化合物中，元素的氧化数等于该离子所带的电荷数。⑵共价型化合物中，共用电子对偏向于电负性大的原子，两原子的形式电荷数即为它们的氧化数。⑶单质中，元素的氧化数为零。⑷中性分子中，各元素原子的氧化数的代数和为零，复杂离子的电荷等于各元素氧化数的代数和。第8页，共85页，2023年，2月20日，星期五⑸氢的氧化数一般为+1，在金属氢化物中为-1，如。⑹氧的氧化数一般为-2，在过氧化物中为-1，如在超氧化物中为-0.5，如在氧的氟化物中为+1或+2，如第9页，共85页，2023年，2月20日，星期五例：第10页，共85页，2023年，2月20日，星期五化合价定义：元素一个原子与一定数目的其它元素的原子相结合的个数比称为化合价。化合价的一些定义与氧化数是相同的：可见，元素的化合价在许多化合物中与氧化数的数值是相同的。但是化合价的数值只限于整数，而氧化数可以是任意有理数。化学键数是指某原子与其他原子结合时所共用的电子对数。它的数值是正整数。“氧化值”与“化合价”区别？第11页，共85页，2023年，2月20日，星期五

3.1.2离子—电子法配平氧化还原方程式

配平原则：(1)电荷守恒：得失电子数相等。(2)

质量守恒：反应前后各元素原子总数相等。第12页，共85页，2023年，2月20日，星期五

配平步骤：

（1）用离子式写出主要反应物和产物（气体、纯液体、固体和弱电解质则写分子式）。

（2）将反应分解为两个半反应式，并配平两个半反应的原子数及电荷数。（3）根据电荷守恒，以适当系数分别乘以两个半反应式，然后合并，整理，即得配平的离子方程式；有时根据需要可将其改为分子方程式。第13页，共85页，2023年，2月20日，星期五A、酸性介质多O一边加H+生成H2O少O一边加H2O生成H+B、碱性介质多O一边加H2O生成OH－少O一边加OH－生成H2OC、中性介质多O一边加H2O生成OH－少O一边加H2O生成H+经验规则：第14页，共85页，2023年，2月20日，星期五用离子—电子法配平下列反应方程式ExampleMnO4-+SO32-=SO42-+Mn2+(2)MnO4-+8H++5e-=Mn2++4H2O①SO32-+H2O=SO42-+2H++2e-②(3)①×2+②×5得2MnO4-+16H++10e-=2Mn2++8H2O+)5SO32-+5H2O=5SO42-+10H++10e-2MnO4-

+5SO32-+6H+=2Mn2++5SO42-+3H2O2KMnO4+5K2SO3+3H2SO4=2MnSO4+6K2SO4+3H2O第15页，共85页，2023年，2月20日，星期五

例：配平

①×5+②得①②第16页，共85页，2023年，2月20日，星期五Solution配平方程式Cr(OH)3(s)+Br2(l)+KOHK2CrO4+KBrCr(OH)3(s)+Br2(l)CrO42-+Br-Br2(l)+2e-=2Br-①即:

Cr(OH)3(s)+5OH-=CrO42-+4H2O+3e-②①×3+②×2得2Cr(OH)3(s)+3Br2(l)+10OH-=2CrO42-+6Br-+8H2O2Cr(OH)3(s)+3Br2(l)+10KOH=2K2CrO4+6KBr+8H2OExample第17页，共85页，2023年，2月20日，星期五

酸性介质：多n个O+2n个H+，另一边+n个H2O碱性介质：多n个O+n个H2O，另一边+2n个OH-中性介质：左边多n个O+n个H2O，右边+2n个OH-右边多n个O+2n个H+，左边n个H2O小结：第18页，共85页，2023年，2月20日，星期五

3.1.3氧化还原电对

如前所述，任何一个氧化还原反应均可拆分成两个半反应；氧化反应和还原反应。每个半反应均是表示某一种元素高低不同氧化态之间的转化。若将其中高氧化态物种称为氧化型，低氧化态物种称为还原型，则它们之间的关系为:

氧化型+ne⇌还原型这种同一元素的氧化型与还原型彼此依存相互转化的关系,称为共轭关系.第19页，共85页，2023年，2月20日，星期五处于共轭的氧化还原系统称为氧化还原电对,简称电对.电对的常用符号为:氧化型/还原型因此一个氧化还原反应至少有两个电对:氧化剂电对和还原剂电对。如下述反应：氧化剂电对：MnO4-/Mn2+(氧化型1/还原型1)还原剂电对：SO42-/SO32-(氧化型2/还原型2)整个氧化还原反应可表示为：氧化型1+还原型2⇌还原型1+氧化型2第20页，共85页，2023年，2月20日，星期五

§3.2电极电势3.2.1原电池3.2.2电极电势3.2.3影响电极电势的因素3.2.4电极电势的应用3.2.5元素电势图及其应用第21页，共85页，2023年，2月20日，星期五3.2.1原电池(primarycell)铜锌原电池，亦叫

Daniell电池工作状态的化学电池同时发生三个过程：●两个电极表面分别发生氧化反应和还原反应●电子流过外电路●离子流过电解质溶液第22页，共85页，2023年，2月20日，星期五１、原电池的组成(如右图所示)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。锌半电池──由锌电极和锌盐溶液（ZnSO4）组成。铜半电池──由铜电极和铜盐溶液（CuSO4）组成。盐桥导线第23页，共85页，2023年，2月20日，星期五2、现象3、原电池反应锌半电池反应：Zn──→Zn2++2e(还原剂的氧化反应)原电池反应：Cu2++Zn──→Zn2++Cu铜半电池反应：Cu2++2e──→Cu(氧化剂的还原反应)a、检流计指针向右偏转，说明有电流通过，根据指针偏转方向可判断为Zn负极，Сu为正极.b、Zn片逐渐溶解，Сu片上有沉积第24页，共85页，2023年，2月20日，星期五原电池符号表示方法：a负左正右b“|”固液间存在一个界面c溶液后面标出他对应浓度（如果是气体，标出对应压力）d“||”表示盐盐桥e当电对中，没有固体电子导体时（无支持电极）要用惰性电极，即不参与电池反应的固体电子导体常铂（pt）、石墨（c）f同一相中的两物种离子式或分子式以“，”隔开。4、原电池的表示符号(-)Zn│ZnSO4(1mol·l-1)‖CuSO4(1mol·l-1)│Cu(+)第25页，共85页，2023年，2月20日，星期五作用：●让溶液始终保持电中性使电极反应得以继续进行●消除原电池中的液接电势（或扩散电势）

通常内盛饱和KCl溶液或NH4NO3溶液(以琼胶作成冻胶).(2)盐桥(1)原电池——通过化学反应产生电流的装置。1第26页，共85页，2023年，2月20日，星期五

M活泼M不活泼

溶解>沉积沉积>溶解----++++++++--------++++++++--------溶解沉淀双电层理论

3.2.2电极电势一、电极电势的产生第27页，共85页，2023年，2月20日，星期五二、标准氢电极和甘汞电极1.标准氢电极标准氢电极装置图表示为:H+H2(g)Pt第28页，共85页，2023年，2月20日，星期五2.甘汞电极装置图第29页，共85页，2023年，2月20日，星期五第30页，共85页，2023年，2月20日，星期五

三、电极电势的测定标准电极电势和标准电动势金属电极电势的高低主要取决于金属的本性、金属离子的浓度和溶液的温度。在指定温度（298.15K）下，金属铜金属离子浓度为1mol.L-1的溶液所产生的电势，称为该金属的标准电极电势，用φθ或Eθ表示。φө或第31页，共85页，2023年，2月20日，星期五2电极电势的测定

第32页，共85页，2023年，2月20日，星期五⑴采用还原电势⑵φө小的电对对应的还原型物质还原性强

φө大的电对对应的氧化型物质氧化性强⑶φө

无加和性⑷一些电对的φө与介质的酸碱性有关酸性介质：φAө碱性介质：φBө

3

标准电极电势表第33页，共85页，2023年，2月20日，星期五4、电极电势的理论计算电功(J)=电量(C)电势差(V)

电池反应：

EMF—电动势（V）F—法拉第常数96485（C·mol-1）

Z—电池反应中转移的电子的物质的量第34页，共85页，2023年，2月20日，星期五第35页，共85页，2023年，2月20日，星期五3.2.3影响电极电势的因素——Nernst方程式

一、Nernst方程式第36页，共85页，2023年，2月20日，星期五第37页，共85页，2023年，2月20日，星期五

二、影响电极电势的因素

1.氧化型或还原型的浓度或分压第38页，共85页，2023年，2月20日，星期五

2.介质的酸碱性第39页，共85页，2023年，2月20日，星期五第40页，共85页，2023年，2月20日，星期五第41页，共85页，2023年，2月20日，星期五Ag

3.沉淀的生成对电极电势的影响第42页，共85页，2023年，2月20日，星期五第43页，共85页，2023年，2月20日，星期五第44页，共85页，2023年，2月20日，星期五第45页，共85页，2023年，2月20日，星期五第46页，共85页，2023年，2月20日，星期五第47页，共85页，2023年，2月20日，星期五第48页，共85页，2023年，2月20日，星期五第49页，共85页，2023年，2月20日，星期五

氧化型形成沉淀，E↓，

还原型形成沉淀，E↑，氧化型和还原型都形成沉淀，看二者的相对大小。小结：第50页，共85页，2023年，2月20日，星期五Cu氨水

4.配合物的生成对电极电势的影响第51页，共85页，2023年，2月20日，星期五第52页，共85页，2023年，2月20日，星期五第53页，共85页，2023年，2月20日，星期五第54页，共85页，2023年，2月20日，星期五第55页，共85页，2023年，2月20日，星期五第56页，共85页，2023年，2月20日，星期五

氧化型形成配合物，E↓，还原型形成配合物，E↑，氧化型和还原型都形成配合物，看的相对大小。

小结：第57页，共85页，2023年，2月20日，星期五5.弱电解质的生成对电极电势的影响第58页，共85页，2023年，2月20日，星期五第59页，共85页，2023年，2月20日，星期五第60页，共85页，2023年，2月20日，星期五第61页，共85页，2023年，2月20日，星期五E小的电对对应的还原型物质还原性强E大的电对对应的氧化型物质氧化性强3.2.4电极电势的应用一、判断氧化剂、还原剂的相对强弱第62页，共85页，2023年，2月20日，星期五

二、判断氧化还原反应进行的方向反应自发进行的条件为△rGm＜0∵△rGm

=–nFEMF

即EMF＞0反应正向自发进行

EMF＜0反应逆向自发进行

第63页，共85页，2023年，2月20日，星期五例：判断在酸性溶液中H2O2与Fe2+混合时，能否发生氧化还原反应？若能反应，写出反应方程式。第64页，共85页，2023年，2月20日，星期五第65页，共85页，2023年，2月20日，星期五例：现有含Cl-、Br-、I-的混合溶液，欲将I-氧化成I2，而Br-、Cl-不被氧化，在常用的氧化剂Fe2(SO4)3和KMnO4中选择哪一个能符合上述要求？第66页，共85页，2023年，2月20日，星期五∵Fe3+只能把I-氧化为I