大学无机化学课件氧化-还原

氧化-还原反应欢迎来到无机化学课程中的氧化-还原反应专题。本课件将带您深入了解这一重要的化学概念及其广泛应用。by什么是氧化-还原反应?电子转移氧化-还原反应涉及原子、离子或分子间的电子转移过程。氧化数变化在反应中，元素的氧化数发生变化。同时发生氧化和还原反应总是同时发生，互为因果。氧化和还原的定义氧化失去电子的过程。物质的氧化数增加。还原得到电子的过程。物质的氧化数减少。氧化还原反应的标志电子转移反应物之间发生电子的转移。氧化数变化元素的氧化数在反应前后发生改变。守恒失去的电子数等于得到的电子数。氧化剂和还原剂氧化剂接受电子的物质。在反应中被还原。还原剂失去电子的物质。在反应中被氧化。双重性某些物质可以既作氧化剂又作还原剂。赤道电位1定义电极在标准状态下的电极电位。2测量以标准氢电极为参比，测量其他电极的电位。3应用用于判断氧化还原反应的方向和程度。自发氧化-还原反应条件氧化剂的还原电位高于还原剂的氧化电位。过程电子自发从还原剂流向氧化剂。结果系统的吉布斯自由能降低，反应自发进行。电池原理1电化学原理利用氧化还原反应产生电流。2电子流动从负极流向正极。3能量转换化学能转化为电能。电池的构造正极接受电子的电极，发生还原反应。负极失去电子的电极，发生氧化反应。电解质导电的溶液或盐桥，用于离子传输。电池反应原理1氧化反应负极失去电子。2电子流动电子通过外电路从负极流向正极。3还原反应正极接受电子。4离子迁移电解质中的离子在电极间迁移。电池的种类原电池一次性使用，如锌-碳电池。蓄电池可充电多次使用，如铅蓄电池。燃料电池持续供应反应物，如氢燃料电池。氢电极标准氢电极由铂黑、氢气和酸溶液组成。作为电极电位的参比标准。重要性定义为零点，用于测量其他电极的电位。在电化学研究中具有重要地位。铜电极构成由铜棒浸入含铜离子的溶液中组成。反应Cu²⁺+2e⁻⇌Cu应用常用于构建原电池和电解池。法拉第定律第一定律电解产物的量与通过的电量成正比。第二定律等量电荷产生的不同物质的量与其化学当量成正比。应用用于计算电解反应的产物量和所需电量。电极电位1定义电极与溶液界面间的电位差。2影响因素电极材料、溶液浓度、温度等。3测量通过与标准氢电极组成电池测量。电子转移过程电极表面吸附反应物在电极表面吸附。电子隧道效应电子通过量子隧道效应转移。脱附产物从电极表面脱附。堆垒式氧化-还原反应1多步骤反应通过多个中间态进行。2电子逐步转移每步仅转移一个电子。3中间产物形成稳定的中间化合物。平衡离子电极电位定义当电极表面的氧化还原对达到平衡时的电极电位。影响因素离子浓度、温度、压力等。平衡常数对电位有显著影响。尼尔斯特方程公式E=E°-(RT/nF)lnQ应用计算非标准状态下的电极电位。意义反映浓度对电极电位的影响。氧化还原滴定1原理利用氧化还原反应进行定量分析。2终点判断颜色变化或电位突跃。3应用测定样品中氧化剂或还原剂的含量。电池电动势1定义电池正负极间的电位差。2测量使用高阻值电压表测量开路电压。3影响因素电极材料、电解质浓度、温度等。4应用评估电池性能和预测反应方向。化学电源锂离子电池高能量密度，广泛应用于便携设备。镍氢电池环保型充电电池，用于家用电器。太阳能电池利用光电效应直接将光能转化为电能。电化学腐蚀定义金属在电解质溶液中发生的氧化还原反应导致的腐蚀。机理阳极区金属被氧化，阴极区发生还原反应。电子在金属内部流动。金属的电化学腐蚀1阳极反应金属失去电子被氧化。2阴极反应溶液中的氧气或氢离子得到电子被还原。3电子传递电子通过金属从阳极流向阴极。4腐蚀产物形成金属离子与溶液中的离子结合形成腐蚀产物。抗腐蚀保护方法阴极保护使金属成为阴极，防止被氧化。涂层保护在金属表面涂覆防腐材料。缓蚀剂添加化学物质减缓腐蚀速率。高温气体中的氧化还原金属氧化金属在高温下与氧气反应形成氧化物。还原气氛在氢气或一氧化碳气氛中，金属氧化物被还原。应用冶金工业中的金属提炼和精炼过程。氧化还原反应在生命活动中的作用1细胞呼吸葡萄糖被氧化，氧气被还原，释放能量。2光合作用水被氧化，二氧化碳被还原，产生有机物。3代谢过程各种酶催化的氧化还原反应维持生命活动。大自然中的氧化还原工业中的氧化还原反应应用冶金工业金属的提取和精炼。电镀利用电解进行表面处理