无机化学药用化学基础第五章 氧化还原反应

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02延时符第一节氧化还原反应第二节原电池第五章氧化还原反应

与原电池03第一节氧化还原反应04延时符学习目标1．掌握元素氧化数的计算和应用氧化数法配平氧化还原反应方程式。2．熟悉常见元素的氧化数和氧化还原反应的概念。3．了解常见氧化剂与还原剂。05延时符1.定义：

有无电子转移（得失或偏移）是判断一个化学反应是否是氧化还原反应的一个重要特征。氧化数又叫氧化值，是化合物或单质中某元素的一个原子的电荷数，也是元素氧化态的标志。一、氧化数06延时符2.特征：

一、氧化数升高元素氧化数变化降低3.本质：

得电子或电子对偏向氧化数降低电子得失或偏移失电子或电子对偏离氧化数升高07延时符4.一般规则：一、氧化数

（1）在单质中，元素的氧化数为0。如白磷（P4）、臭氧（O3）中

元素的氧化数均为0。（2）中性分子中所有氧化数的代数和为0。在遵循这一原则的基础上，元素的氧化数不一定是整数，可以出现分数。（3）氧在大多数化合物中氧化数为-2，但在过氧化物（如Na2O2、H2O2）中氧为-1，氟化物中氧为正值。（4）氢除了在活泼金属氢化物中氧化数为-1外（如NaH中Na为+1，H为-1），在一般化合物中氧化数皆为+1。08延时符常见元素的氧化数一、氧化数H+1、-1（金属氢化物）C+2、+4O-2、-1（过氧化物）F-1N-3、+2、+4、+5Cl-1、+1、+5、+7S-2、+4、+6Ag、Na、K+1Cu+1、+2Zn、Mg、Ca、Ba+2Fe+2、+3Al+309延时符

【例】计算Cl2、HCl、HClO、HClO2、HClO3、HClO4中Cl元素的氧化数。

解：设Cl元素的氧化数为xCl2：

x=0HCl：（+1）+x=0x=-1HClO：（+1）+x+（-2）=0x=+1HClO2：（+1）+x+（-2）×2=0x=+3HClO3：（+1）+x+（-2）×3=0x=+5HClO4：（+1）+x+（-2）×4=0x=+7一、氧化数10延时符【课堂练习】根据以上规则，在各个化学式上标出各个元素的氧化数。一、氧化数O2H2CO2CONaOHNa2O2NaCO3HFHNO3SO2H2SO4FeOFe2O3HClHClOAl2O3

O20H20CO2+4、-2CO+2、-2NaOH+1、-2、+1Na2O2+1、-1NaCO3+1、+4、-2HF+1、-1HNO3+1、+5、-2SO2+4、-2H2SO4+1、+7、-2FeO+2、-2Fe2O3+3、-2HCl+1、-1HClO+1、+1、-2Al2O3+3、-2

11延时符

案例分析案例

问题

请根据初中学过的氧化和还原反应的知识，分析以下反应，完成下表。1．请标出以上反应中各物质所含元素的氧化数，比较反应前后氧化数有无变化。2．讨论：在以上反应中，物质发生氧化反应或还原反应，与物质所含元素氧化数的升高或降低有什么关系？物质反应物发生的反应（氧化反应或还原反应）得氧物质失氧物质物质反应物发生的反应（氧化反应或还原反应）得氧物质C、CO氧化反应

失氧物质CuO、Fe2O3还原反应

12延时符（一）氧化还原反应二、氧化还原反应的基本概念1.定义：化学反应前后，元素的氧化数有变化的一类反应称作氧化还原反应。

例如：如铁和稀盐酸发生的化学反应：观察反应发现，整个化学方程式中没有与O2发生反应，也没有O元素的参与，但Fe元素和H元素的氧化数均发生了变化，我们认为该反应属于氧化还原反应。13延时符2.实质：反应物之间发生了电子的得失或偏移。二、氧化还原反应的基本概念（一）氧化还原反应在氧化还原反应中，一种物质失去电子，必定有一种物质得到了电子，这两个相反的过程，在一个反应里同时发生、相互依存，氧化还原反应是氧化过程和还原过程的总和，凡是有电子得失的化学反应都是氧化还原反应。而反应中电子的得失，主要反映在元素氧化数的变化上。14延时符1.定义：凡是得到电子，所含元素氧化数降低的物质，称为氧化剂，氧化剂能使其他物质氧化，而本身被还原；凡是失去电子，所含元素氧化数升高的物质，称为还原剂，还原剂能使其他物质还原，而本身被氧化。二、氧化还原反应的基本概念（二）氧化剂和还原剂15延时符2.氧化还原反应在氧化还原反应中，电子是从还原剂转移到氧化剂的。二、氧化还原反应的基本概念（二）氧化剂和还原剂【例】

以下两个氧化还原反应式，根据概念分析判断氧化剂和还原剂：变化元素氧化数升高氧化数降低氧化剂还原剂氧化产物还原产物C、OC：+2➛+4O：0➛-2O2COCO2CO2Cu、HH：0➛+1Cu：+2➛0CuOH2H2OCu16延时符3.氧化还原反应规律综合以上规律，可以得到一个氧化还原反应的通式二、氧化还原反应的基本概念（二）氧化剂和还原剂17延时符4.常见的氧化剂二、氧化还原反应的基本概念（二）氧化剂和还原剂18延时符4.常见的氧化剂二、氧化还原反应的基本概念（二）氧化剂和还原剂19延时符5.常见的还原剂二、氧化还原反应的基本概念（二）氧化剂和还原剂20延时符5.常见的还原剂二、氧化还原反应的基本概念（二）氧化剂和还原剂21延时符二、氧化还原反应的基本概念（二）氧化剂和还原剂6.自氧化还原反应多数氧化还原反应氧化剂和还原剂是是两种不同的物质，也有氧化还原反应氧化数的升高与降低发生于同一物质中，称为自氧化还原反应。例如：在自氧化还原反应中，若同种元素部分氧化数升高，部分氧化数降低，则这种反应称为歧化反应。

22延时符6.自氧化还原反应二、氧化还原反应的基本概念（二）氧化剂和还原剂【例】

以下反应式是否为氧化还原反应？解：依据定义，反应前后没有氧化数的升降（单质氧化数为0），所以这个反应并不是氧化还原反应。23延时符二、氧化还原反应的基本概念（二）氧化剂和还原剂

【例】以下两个化学反应方程式，试判断它们是否属于氧化还原反应。

解：（1）在该反应发生前，Na、C、O、Ca、Cl元素氧化数分别为+1、+4、-2、+2、-1，反应后并未发生改变，故该反应不属于氧化还原反应。（2）在该反应发生前，Mn、Cl元素的氧化数分别为+7、-1，反应后MnCl2中Mn元素氧化数为+2，Cl2中Cl元素氧化数为0，反应前后氧化数发生改变，故该反应属于氧化还原反应。

24延时符二、氧化还原反应的基本概念（二）氧化剂和还原剂【课堂练习】判断以下化学反应方程式是否为氧化还原反应，并说明原因。（1）不是，前后无氧化数变化（2）是，反应前后Mg和H元素氧化数变化（3）是，反应前后Fe和N元素氧化数变化

25延时符三、氧化还原反应方程式的配平配平氧化还原反应的方法有很多种，其中最主要的方法都是根据电子的得失或氧化数的升降来计算的。对于简单的氧化还原反应方程式，可以用观察法配平，但许多氧化还原反应往往比较复杂，可以使用氧化数升降法配平，配平依据的主要原则是质量守恒，电子守恒，氧化数升降守恒。基本步骤如下：26延时符三、氧化还原反应方程式的配平基本步骤如下：（1）标变数：标出反应前后变价元素的氧化数。（2）列升降：列出反应前后元素氧化数的升降变化值。（3）求总数：按最小公倍数确定氧化剂和还原剂化学式系数，使氧化数升高和降低的总数相等。（4）配系数：再用观察法配平其他物质的化学计量数，配平后，把单线改成等号。（5）查守恒：检查方程式两边原子数、电荷数是否分别守恒。27延时符三、氧化还原反应方程式的配平

【例】用氧化数法配平碳与硝酸发生的反应。

解：（1）标变数氧化数发生变化的元素是C和N，首先标出C和N反应前的氧化数分别是0和+5，反应后C和N的氧化数分别是+4和+4。（2）列升降列出升降变化的总值，C由0被氧化至+4，变化了+4，升高总值为+4，N由+5被还原至+4，变化了-1，故降低总值为-1。28延时符三、氧化还原反应方程式的配平

【例】用氧化数法配平碳与硝酸发生的反应。

解：（3）求总数降低总值为-1，升高总值为+4，取最小公倍数4，所以氧化数发生变化的HNO3和NO2前系数为4，C和CO2前系数为1。（4）配系数根据已经确定的系数并依据反应前后同种元素原子总数必须相等的原则确定其他化学式系数，根据氢元素守恒，可知H2O前系数为2。（5）查守恒再次检查两边原子数是否守恒。得到化学方程式：

29延时符三、氧化还原反应方程式的配平【课堂练习】配平下列化学反应方程式。3NO2+H2O2HNO3+NO↑2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2↑3Cu+8HNO33Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O30第二节原电池31延时符

任务引入案例

问题

1．盐桥的作用是什么，拿掉盐桥之后会发生什么现象？

2．试根据电流方向判断电池的正极和负极？

将锌片插入硫酸锌溶液中，将铜片插入硫酸铜溶液中，两种溶液用一个装满饱和氯化钾溶液和琼脂的倒置U型管（称为盐桥）连接起来，再用导线连接锌片和铜片，并在导线上加装一个检流计（电流表）。此时我们可以观察到检流计指针偏转，这说明反应中确有电子的转移，而且电子是沿着一定方向有规则的运动；从指针偏转的方向判断，电子从锌片移向铜片；从上述装置中取出盐桥，检流计指针又回到零点。32延时符学习目标1．掌握原电池的组成、工作原理和原电池正、负极的电极反应方程式的书写。2．熟悉原电池的表示方法。3.了解金属的电化学腐蚀和防腐。33延时符一、原电池的组成和工作原理1.定义：通过氧化还原反应而产生电流的装置称为原电池。本实验中的铜锌原电池又称丹尼尔电池，是将化学能转变成电能的装置。日常生活中使用的干电池，就是根据原电池原理制成的。34延时符一、原电池的组成和工作原理2.原电池与氧化还原反应在铜锌原电池中，电子由锌片向铜片定向转移，锌片上的锌原子失去电子变成锌离子，进入溶液中，因此锌片上有了过剩电子。我们依据电子的流动方向，将流出电子的锌片称为电池的负极，在负极锌片上发生氧化反应：

35延时符一、原电池的组成和工作原理2.原电池与氧化还原反应同时硫酸铜溶液中的铜离子得到电子变成铜原子，沉积在铜片上。依据电子的流动方向，得到电子的铜片称为电池的正极，在正极铜片上发生了还原反应：如果把发生在两个电极上的反应叫半反应，两个半反应相加得到的反应就是电池反应：Cu

36延时符一、原电池的组成和工作原理2.原电池与氧化还原反应由此可见，电池反应就是氧化还原反应。原电池输出电能的能力，取决于组成原电池的反应物的氧化还原能力。我们还可以根据组成两极的材料来判断原电池的正负极，一般来说，较活泼的金属容易失去电子，故常作原电池负极；较不活泼的金属易得到电子则为正极。37延时符一、原电池的组成和工作原理以氢为标准，左到右金属活泼性由强减弱，还原性和失电子能力也由强变弱，排在前面的金属可以将排在后面的金属从它们的盐溶液中置换出来，而且排在氢元素前的金属才能和盐酸，稀硫酸反应，置换出氢气，钾、钙、钡、钠等元素活泼性最较强，甚至可与水直接反应置换出氢气。38延时符二、原电池的表示方法原电池常用符号表示，如铜锌原电池可表示为：习惯上把负极写在左边，正极写在右边，“‖”表示盐桥，“∣”表示两相之间的接界，在这里表示电极和溶液接触界面，c表示浓度（一般用物质的量浓度表示）。39延时符二、原电池的表示方法发生在每个电极上的反应称为电极反应（半电池反应），每个电极反应都包含两类物质，一类是氧化数较高的那种物质，称为氧化态或氧化型；另一类是氧化数较低的那种物质，称为还原态或还原型。氧化型及其所生成的还原型物质可以构成氧化还原电对，铜锌原电池的氧化还原电对用符号可以表示为及

40延时符二、原电池的表示方法

【例】写出原电池

的半反应和电池反应。解：因为负极发生氧化反应，正极发生还原反应，所以负极：正极：电池反应：41延时符三、金属的电化学腐蚀和防腐电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中发生的腐蚀。发生电化学腐蚀的基本条件是：有能导电的溶液。能导电的溶液几乎包含所有的水溶液，包括淡水、雨水、海水、酸碱盐的水溶液，甚至从空气中凝结的水蒸气加上设备表面的杂质也可以成为构成腐蚀环境的电解质溶液。42延时符三、金属的电化学腐蚀和防腐（一）金属电化学腐蚀的分类1.析氢腐蚀在酸性环境中，由于在腐蚀过程中不断有H2放出，所以叫析氢腐蚀。负极：正极：总反应：

43延时符三、金属的电化学腐蚀和防腐（一）金属电化学腐蚀的分类2.吸氧腐蚀如果在钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，但溶液有一定量的氧气，此时就会发生吸氧腐蚀。负极：正极：总反应：在金属的腐蚀过程中，电化学腐蚀和化学腐蚀往往同时发生，但绝大多数属于电化学腐蚀，且电化学腐蚀速率远大于化学腐蚀。

44延时符三、金属的电化学腐蚀和防腐（二）金属的防护与防腐金属的防护主要是从金属、与金属接触的物质及两者反应的条件等方面来考虑。1.改变金属材料的组成在金