《基础化学》课件-9.氧化还原反应

9.1氧化还原反应基本概念涉及电子的转移和化合价的改变，是自然界中许多重要过程的基础。氧化还原反应氧化还原反应的本质如何配平氧化还原反应方程式氧化还原反应是化学反应中涉及电子转移的一类反应。氧化还原反应与氧化还原电对定义1.氧化还原反应定义：某些物质失去电子（被氧化）另一些物质获得电子（被还原）氧化还原反应：不仅涉及电子的转移，还与参与反应的物种的氧化还原能力有关。通常通过氧化还原电对来表示氧化还原反应与氧化还原电对定义氧化还原电对氧化剂还原剂是在反应中能够接受电子的物质是能够提供电子的物质这种电子转移的能力可以通过电极电势来衡量氧化还原反应中电子从还原剂转移到氧化剂氧化剂被还原还原剂被氧化反映了物种在水溶液中的氧化或还原能力的相对大小在氧化还原反应中，得失电子的物质被称为氧化还原电对。2.氧化还原电对：电对氧化剂还原剂氧化还原反应与氧化还原电对定义Fe²⁺+MnO₄⁻→Fe³⁺+Mn²⁺3.电极电势：电极电势的大小可以预测电对的氧化还原能力和反应方向。描述物质在水溶液中氧化还原能力的相对大小，通常以电位值表示。氧化还原反应与氧化还原电对定义氧化还原反应是化学领域中最常见的反应之一揭示了物质之间通过得失电子而实现转化的规律不仅具有理论价值更是实际生产和科学研究的基础氧化还原反应与氧化还原电对定义氧化还原反应配平氧化还原反应方程式需要遵循一些基本原则和步骤。1.确定氧化剂和还原剂：找出反应中的氧化剂和还原剂，以及它们分别失去和获得的电子数。氧化还原反应方程式的配平2.写出半反应：将氧化反应和还原反应分开写，形成两个半反应。在每个半反应中，确保电子的数目是明确的。在每个半反应中，通过添加适当的H⁺或OH⁻离子来平衡电荷。这通常涉及到水的参与。3.平衡电荷：氧化还原反应方程式的配平确保每个半反应中的原子种类和数量都是正确的。可能需要添加适当的水分子或其他化学物质。4.平衡原子：5.将半反应组合：将氧化半反应和还原半反应相加，得到完整的氧化还原反应方程式。氧化还原反应方程式的配平检查整个方程式，确保所有元素的原子数目都守恒，并且电荷也是平衡的。6.检查配平：氧化还原反应方程式的配平实践Fe²⁺+MnO₄⁻+H⁺→Fe³⁺+Mn²⁺+H₂O实践MnO₄⁻——氧化剂1.确定氧化剂和还原剂：Fe²⁺——还原剂2.写出半反应：氧化反应：Fe²⁺→Fe³⁺+e⁻还原反应：MnO₄⁻+e⁻→Mn²⁺氧化反应：Fe²⁺→Fe³⁺+e⁻3.平衡电荷：还原反应：MnO₄⁻+8H⁺+5e⁻→Mn²⁺+4H₂O实践4.平衡原子：氧化反应：5Fe²⁺→5Fe³⁺+5e⁻还原反应：MnO₄⁻+8H⁺+5e⁻→Mn²⁺+4H₂O5.将半反应组合：5Fe²⁺+MnO₄⁻+8H⁺→5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O小结氧化还原反应氧化还原电对的概念如何配平氧化还原反应方程式配平的关键在于确定氧化剂和还原剂，以及它们之间的电子转移数目。氧化还原反应在实际应用中具有广泛的意义。氧化还原反应是实现能源转化和利用的关键过程；能源领域氧化还原反应可以帮助我们理解和处理污染物；环境保护领域氧化还原反应更是与人体健康息息相关。医学领域小结氧化还原反应氧化还原反应小结氧化还原电对的概念如何配平氧化还原反应方程式9.2原电池及电极电势原电池及电极电势全面、系统地掌握原电池的工作原理、电极电势的计算和应用原电池及电极电势正极材料则发生还原反应，接受电子。电解质溶液中的离子也发生迁移，维持了电中性。原电池(电池)是利用自发氧化还原反应产生电流的装置，它能将化学能转化为电能。1.原电池：正极负极电解质溶液负极材料发生氧化反应，失去电子；导线原电池的基本概念原电池的基本概念Cu-Zn原电池Zn片和ZnSO4溶液Cu片和CuSO₄溶液盐桥是一支装满饱和KCI(或KNO₃)溶液的琼脂冻胶U形管。原电池的基本概念Cu-Zn原电池Zn片和ZnSO4溶液Cu片和CuSO₄溶液盐桥固定溶液沟通电路、使溶液保持电中性作用电路接通后，Zn片开始溶解，而Cu片上有Cu沉积，同时可以看到检流计的指针发生偏转，这表明导线中有电流通过。检流计指针偏转方向电子从Zn电极流向Cu电极原电池中，电子流出的电极是负极，发生氧化反应；Zn片为负极Cu片为正极Zn→Zn²++2e-

(氧化反应）原电池的基本概念电子流入的电极是正极，发生还原反应。Cu²++2e-→Cu(还原反应)原电池反应Zn+Cu²+→Zn²++Cu原电池中与电解质溶液相连的导体，称为电极。原电池装置可用电池符号表示，以Cu-Zn原电池为例：原电池的基本概念在电极上发生的氧化或还原反应则称为电极反应或半电池反应；(-)Zn|ZnSO₄(c₁)|CuSO₄(c₁)|Cu(+)两个半电池反应合并构成的原电池总反应是电池反应。书写原电池的规则（2）单竖线“│”表示不同相界面，同

相不同物质用“,”分开，溶液、气

体的浓度或分压要注明；（1）正极写在右边，负极写在左边，双

竖线“║”表示盐桥；原电池的基本概念书写原电池的规则（3）若电极反应中无金属导体，需用惰

性电极Pt电极或C电极，它只起导

电作用，而不参与电极反应。(-)Pt,H2(p)│H＋(c1)║Fe3＋(c2),Fe2＋(c3)│Pt(+)原电池的基本概念原电池电动势就是原电池正负极之间的平衡电势差。2．原电池电动势原电池的电动势大小不仅与电池反应中各物质的本性有关，还与溶液的浓度和温度等因素有关。测得的电动势称为标准电动势(Eθ)。原电池电动势标准状态下标准状态电池反应中的液体或固体都是纯净物，溶液中的离子其浓度为1mol·L-1，气体的分压为100kPa。供电原电池被广泛应用于各种电子设备中原电池在电子设备中的应用锂电池镍氢电池原电池的具体实例是一种利用光电效应将光能转化为电能的原电池。太阳能发电原电池在能源领域中的应用不仅解决了传统能源短缺的问题还提供了一个清洁、可再生的能源来源原电池可以监测环境中的污染物浓度，从而及时采取措施保护环境。原电池在环境监测和生物医学领域中的应用环境监测原电池在环境监测和生物医学领域中的应用被用于生物传感器的研制，以实现对人体健康状况的实时监测。生物医学应用原电池是重要的能源装置结语作为新时代的青年，我们应该承担起社会责任，关注社会发展，为社会进步贡献自己的力量。学习工作生活秉持这种社会责任感和担当精神为构建更加美好的社会贡献自己的力量原电池及电极电势9.3电极电势电极电势原电池将化学能转化为电能，为我们提供了便捷的能量来源。原电池的工作原理氧化反应电子传递离子迁移电极电势的概念电极电势描述电极上发生的氧化还原反应趋势的物理量。反映了电极上电子的活动能力，即电子从电极上逸出的难易程度。电极电势的大小电极材料的性质电解质溶液的组成温度1.电极电势的产生①金属表面的原子以离子形式进入溶液；把金属浸入其盐溶液时，会出现两种倾向：电极电势金属的电极电势②溶液中的金属离子沉积在金属表面上。1.电极电势的产生电极电势金属的电极电势金属表面带电靠近金属附近的溶液带相反电荷产生在金属和它的盐溶液之间的电势就叫做金属的电极电势。标准氢电极标准氢电极将镀有铂黑的铂片置于氢离子浓度为1mol·L¹的硫酸溶液中，在298.15K时不断地通入压强为100kPa的纯氢气，使铂黑吸附氢气达到饱和，形成一个氢电极。电极电势产生在标准氢电极和硫酸溶液之间的电势，称为氢的标准电极电势。

用标准氢电极与其他各种标准状态下的电极组成原电池，从而得到各种电极的标准电极电势。在298.15K实际应用中的重要作用电极电势在判断氧化还原反应的方向和程度方面具有重要意义。电极电势应用判断一个氧化还原反应是否能够自发进行电极电势的大小反应的速率和程度理解化学反应的本质和预测反应结果具有重要意义电极电势在电池设计和应用中发挥着关键作用。电极电势应用有不同的电极材料和电解质溶液合适的电极材料不同类型的电池电极电势也有所不同合适的电解质溶液高能量密度长寿命环保安全的电池电极电势还在电化学腐蚀、电解等领域具有广泛的应用。电极电势应用通过调整金属表面的电极电势来抑制腐蚀反应的发生；金属材料的防护中电极电势的控制对于实现高效、节