大学化学---氧化还原反应与电化学基础
氧化还原反应与电化学
氧化还原反应与电化学
氧化还原反应是化学反应中常见的重要类型之一，也是电化学研究
的核心内容。在化学中，氧化还原反应涉及到电子的转移过程，使得
一个物质被氧化而另一个物质被还原。电子转移的同时，伴随着原子、离子或者分子的氧化还原状态的变化。本文将介绍氧化还原反应的基
本概念和电化学的相关知识。
一、氧化还原反应的基本概念
氧化还原反应是指在化学反应中，某些物质失去电子而被氧化，同时，其他物质获得这些电子而被还原的过程。在氧化还原反应中，常
常涉及到电子的传递。被氧化的物质叫做还原剂，因为它让其他物质
被还原；而被还原的物质则称为氧化剂，因为它让其他物质被氧化。
氧化还原反应可以通过氧化态的变化来体现。在氧化还原反应中，
原子、离子或者分子的氧化态增加，表示该物质被氧化；而氧化态减
少则表示该物质被还原。氧化态是衡量原子或者离子相对电荷的一种
方式，通常用希腊字母表示。例如，“+”表示正的氧化态，“-”表示负的
氧化态。
二、电化学基础知识
电化学是研究电能与化学反应之间关系的学科。它包括两个主要的
分支：电解学和电池学。
1. 电解学：电解学研究的是化学反应受到外加电压影响的过程。在
电解学中，电解是指通过外加电压使得非自发性的氧化还原反应发生。
在电解池中，被氧化的物质进入阳极，转化成离子或者原子，同时释放出电子；而被还原的物质进入阴极，接受这些电子，转化成原子或者离子的形式。
2. 电池学：电池学研究的是化学反应产生电能的过程。在电池中，化学反应是自发进行的，并且通过电子流动产生电流。电池包括两个电极：阳极和阴极。阳极是发生氧化反应的地方，阴极是发生还原反应的地方。在电池中，正极指的是发生还原反应的电极，而负极指的是发生氧化反应的电极。
氧化还原反应和电化学反应
氧化还原反应和电化学反应
氧化还原反应是化学反应中最为重要和常见的反应之一。它涉及到
物质中的电子转移过程。在氧化还原反应中，物质可以同时发生氧化
和还原。与之相伴随的是电化学反应，电化学反应是指在化学反应中
涉及电子的转移和电流的流动的反应。
一、氧化还原反应
氧化还原反应中，氧化和还原是同时进行的。氧化是指物质失去电子；还原则是指物质获得电子。这一过程中，电子从一个物质转移到
另一个物质。氧化和还原总是同时发生，因为电子不能独立存在。
例如，当铁和氧气发生反应时，铁原子（Fe）失去两个电子，被氧（O2）接受，生成氧化铁（Fe2O3）。这里，铁原子发生了氧化，而
氧气发生了还原。
氧化还原反应在日常生活中非常常见。例如，金属的生锈、水的电解、电池的工作原理等都是氧化还原反应的例子。
二、电化学反应
电化学反应是指在化学反应中涉及电子的转移和电流的流动的反应。它是由氧化还原反应导致的。电化学反应可以分为两种类型：电解反
应和电池反应。
1. 电解反应
电解反应是指在电解池中，通过外加电压使化学反应发生。在电解过程中，正极（阳极）接受电子，发生氧化反应；负极（阴极）释放电子，发生还原反应。电解反应在工业生产和实验室中广泛应用。
例如，电解盐水时，氯离子（Cl-）在阳极上接受电子，发生氧化反应生成氯气（Cl2），而阳离子（Na+）在阴极上释放电子，发生还原反应生成氢气（H2）。
2. 电池反应
电池反应是指在电化学电池内，将化学能转化为电能的反应。电池由两个半电池组成，每个半电池都有一个氧化反应和一个还原反应。半电池之间通过电子流进行电荷平衡。
无机化学-氧化还原反应及电化学基础
6-3 电池电动势和电极电势
第二十七页，共69页。
6-3 电池电动势和电极电势
E 甘汞参比电极
构成: 由Hg/Hg2Cl2/KCl溶液组成;
2) 电极反响: H 2 C 2 g (s )l 2 e 2 H (l) g 2 C (a l)q 3) 电极电势:
-3,
; E 0.280V
电极符号：Pt2, H H2︱H2 +e(c ) H2PtC , C2l2l (p2 )︱eC l- (2c)Cl
“︱〞表示气体与溶液之间的界面，即气液界面
(p) 表示压力；
第十四页，共69页。
6-2 原电池
2 电极的类型和电池符号：
C 离子电极 组成：由同一种元素的不同氧化态的两种离子的溶液; 例：Fe3+/Fe2+电极
第十九页，共69页。
6-2 原电池
2.2 电池符号：
负极: 离子电极
电池反响:
电M 池符号4 : 8 n H O 5 F 2 e M 2 5 F n 3 4 e H 2 O
(-) Pt︱Fe2+ (c1), Fe3+(c2)‖MnO4+ (c3), H+(c4),Mn2+(c5)︱Pt (+)
2 [H+-3的溶液;
3 持续标准压力的纯H2气流;
氧化还原平衡电化学基础
分析数据
根据实验数据，分析氧化还原 反应的机理、速率常数等电化 学参数，得出相应的结论。
误差分析
对实验数据进行误差分析，评估实 验结果的可靠性和准确性，为后续
的实验提供参考和改进意见。
06
结论与展望
氧化还原平衡电化学基础的意义
氧化还原平衡电化学基础是研究氧化还 原反应在电化学过程中的基本原理和规 律的科学，对于能源转换和存储、环境 治理等领域具有重要意义。
深入研究反应机理和动力 学过程
通过理论计算和实验手段，深 入揭示氧化还原反应的微观机 制和动力学过程，有助于优化 电化学反应过程和提高能源转 换效率。
发展新型电化学储能技术
针对可再生能源的间歇性特点 ，发展高效、长寿命、低成本 的新型电化学储能技术，如锂 硫电池、钠离子电池等，对于 实现可再生能源的高效利用具 有重要意义。
还原态
表示某元素被还原的状态，通常用负 号“-”表示，例如Fe0的还原态为0。
氧化还原反应的方向
氧化反应
物质失去电子的反应，通常需要外界提供能量。
还原反应
物质得到电子的反应，通常释放能量。
氧化还原反应的平衡常数
平衡常数
表示在一定条件下，氧化还原反 应达到平衡状态时各物质浓度的 幂次方之积。
平衡常数的意义
拓展电化学技术的应用领 域
氧化还原反应与电化学基础
3Cl（g） 6 NaOH 5 NaCl NaClO 3 3 H 2O 2
3. 氧化还原方程式的配平 练习：配平方程式
Ca 3 PO4 2 C SiO2 CaSiO3 P4 CO2
Cr(OH)3 (s) Br2 (l) KOH K 2CrO 4 KBr
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。 ⑸ 氢的氧化数一般为+1，在金属氢化物中为 -1，
如 Na H 。
1
1. 氧化值（数）
⑹ 氧的氧化数一般为-2，在过氧化物中为-1，如 0.5 1 1 在超氧化物中为-0.5，如 H 2 O 2 ` Na 2 O 2 , K O 2 , 在氧的 1 2 氟化物中为+1或+2，如 O 2 F , O F 。
氧化还原电对 Fe3+/Fe2+ Cr2O72-/Cr3+
6Fe2+ - 6e- =6Fe3+ Cr2O72- + 14H+ + 6e- = 2Cr3+ + 7H2O
氧化还原反应通式 -ne-
氧化型(1)+还原型(2)=还原型(1)+氧化型(2)
+ne存在两个电对：氧化型(1) / 还原型(1) 氧化型(2) / 还原型(2)
大学化学基础电化学基础和氧化还原平衡
E: 1.44V,
快
As(IV)
As(V)
K = 1030
0.56V
加入少量KI,可加快反应速度
例2.
2MnO4- + 5C2O42- +16H+ = 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O 开始时反应慢，随着Mn(II)的产生,反应越来越快. 自动催化反应：由于生成物本身引起催化作用的 反应。
n2Ox1+n1Red2=n2Red1+n1Ox2
突跃范围（通式）： E2
+
对称电对 与 浓度无关
0.059 3 n2
E1
-
0.059 3 n1
指示剂的变色区间全部或部分存在于突跃区间内。
由于指示剂的变色区间很小，常直接用指示剂的条件电位来进行选择。
化学计量点（通式)
0.059 O E E lg n R
'
条件电势与标准电位的差异仅仅是由离子强度( I )引起。
例
I 时，
EFe (CN )3 / Fe (CN )4
6 6
Fe(CN)63-/Fe(CN)64-电对在不同离子强度下的条件电势如下：
I Eө´
0.00064 0.3619
0.0128 0.3814
0.112 0.4094
氧化还原反应 电化学基础
负极，氧化反应： 负极，氧化反应： H2 － 2e = 2H+ 正极，还原反应： 正极，还原反应： Cl2 + 2 e = 2Cl– 电池反应： 电池反应： H2 + Cl2 = 2H+ + 2Cl–
例如：标准氢电极与标准铜电极组成的原电池。 例如：标准氢电极与标准铜电极组成的原电池。
＋ (－) Pt|H2 ( pθ ) | H＋ (1 mol·dm －3 )‖Cu 2＋ ( 1 mol·dm －3 )|Cu (＋) － ‖ ＋
测得该电池的电动势
Eө池 ＝ 0.34 V， ，
由公式 Eө池 ＝ Eө＋ － Eө－ 得 Eө＋ ＝ Eө池 ＋ Eө－
有电子的转移（ 有电子的转移 （ 元素的 氧化数发生了变化） 氧化数发生了变化）
氧化还原反应Oxidation-Reduction Reaction 氧化还原反应
氧化还原概念的发展 起先 后来 现在 2Mg(s)+O2(g) = 2MgO(s) Mg→Mg2++2e 2P(s)+2Cl2(g) = 2PCl3(l) 与氧结合 电子转移 电子偏移
原电池装置可用简单的符号表示，称为电池图示。 原电池装置可用简单的符号表示，称为电池图示。
氧化还原反应与电化学
氧化还原反应与电化学
氧化还原反应（简称氧化反应或还原反应）是化学反应的一种重要
类型，也是电化学研究的基础。电化学研究了物质在电场和电流的作
用下的性质和变化规律，将电能与化学变化联系起来。本文将着重介
绍氧化还原反应与电化学之间的关系，探讨电流与氧化还原反应的本
质联系，以及电化学在实际应用中的重要性。
1. 氧化还原反应的基本概念和原理
氧化还原反应是指物质中的原子、离子或分子失去电子的过程为氧
化反应，而得到电子的过程称为还原反应。在氧化还原反应中，存在
着氧化剂和还原剂两个参与物质，氧化剂接受电子，还原剂失去电子。这一过程可以用化学方程式表示，例如：2Na + Cl2 → 2NaCl。在这个
反应中，钠（Na）失去了电子，发生了氧化反应；氯气（Cl2）接受了
钠的电子，发生了还原反应。
2. 电流与氧化还原反应的联系
氧化还原反应离不开电流的存在。电流是指电荷在单位时间内通过
导体横截面的量，其方向由正电荷流动的方向确定。在氧化还原反应中，氧化剂接受电子，必须有电子从还原剂中流向氧化剂，才能维持
反应的进行。这个电子的流动过程形成了电流。因此，可以说氧化还
原反应是电流流动的结果，电流的存在促使了氧化还原反应的进行。
3. 电化学的研究内容
电化学研究了物质在电场和电流的作用下的性质和变化规律。其研
究内容主要包括三个方面：电解学、电池学和电化学分析。
（1）电解学：电解学研究了物质在电解过程中的行为和特性。电
解是指将电能转化为化学能的过程，通过电解可以将化合物分解成对
应的离子，或将离子还原为相应的化合物。例如，通过电解水可以将
大学化学基础_电化学基础和氧化还原平衡
例：
H5I O6 I的氧化值 7
2 3 2 6
S2 O
S的氧化数 2
S的氧化值为 2.5
8 Fe的氧化值为 3
S4 O
Fe3O 4
(3) 氢在化合物中的氧化数一般为+1, 但在活 泼金属的氢化物中为–1。
(4) 氧在化合物中的氧化数一般为–2; 在过氧
化物中为–1; 在超氧化物中为–1/2 (KO2) ;
表示为：H+ H2(g) Pt
标准氢电极装置图
标准电极电势的测定 2e– Zn + 2H
+
Zn + H2
2+
原电池的标准电动势 E池 E池 = E正极 – E负极 = EH /H EZn
+ 2 2+/Zn
0.7628V = 0 EZn EZn /Zn = –0.7628V
+
2+/Zn
原电池 标准Cu2+/Cu电极与 标准氢电极 铜电极为正极 氢电极为负极 298K E = 0.34V E = E正极 – E负极
1 3
2Fe 0.1mol L 2Cl 2.0mol L
1
1
解： 正 极 Cl 2 (g ) 2e
2
专题6 氧化还原反应与电化学基础
专题六 氧化还原反应与电化学基础
一、氧化还原反应的基本概念
1、氧化数：氧化数与化合价差不多，只是可以为分数。
2、氧化还原电对
氧化还原反应是由两个半反应所组成的。在半反应中，同一元素的两个不同氧化数的物种组成了电对，其中，氧化数较大的物种称为氧化型，氧化数较小的物种称为还原型。通常电对表示成：氧化型/ 还原型。 二、电极电势 1、原电池
（1）原电池的表示
原电池可以用简单的符号表示，称为电池符号（或电池图示）。例如铜–锌原电池的符号为：
Zn(s)∣ZnSO 4(c 1)‖CuSO 4(c 2)∣Cu(s)
在电池符号中，将负极写在左边，正极写在右边，用单竖线表示相与相间的界面，用双竖线表示盐桥。 有些原电池需要用铂片或石墨作电极。例如：
Pt ∣Sn 2+( c 1),Sn 4+( c 1)‖Fe 3+( c 2), Fe 2+( c 2)∣Pt
相应的电池反应为：
2Fe 3+(aq) + Sn 2+(aq)
Fe 2+(aq) + Sn 4+(aq)
（2）原电池的电动势
原电池的两极用导线连接时有电流通过，说明两极之间存在着电势差，在外电路电流趋于零时，用电位计测定正极与负极间的电势差，用E MF 表示原电池的电动势，等于正极的电极电势与负极的电极电势之差：E MF =E （+）－E （-）
原电池的电动势与系统的组成有关。当原电池中的各物质均处于标准态时，测得的原电池的电动势称
为标准电动势，用0
MF E 表示。0
MF E =0)(+E －0)(-E
例如，25℃在铜–锌原电池中，当c (Cu 2+) =1.0 mol·L
大学化学---氧化还原反应与电化学基础
(＋) HHale Waihona Puke Baidu(g)
电解： Zn2＋(aq) ＋ H2(g) ＝ Zn(s) ＋ 2H＋(aq) 阴极/负极 阳极/正极
一、原电池及氧化还原电对
原电池电极反应 电解池电极反应 正极－还原反应—— 阴极 负极－氧化反应—— 阳极
正极－氧化反应——阳极
负极－还原反应——阴极 还原 还原态； 以通式表示为：氧化态＋ne 氧化 氧化还原电对 （或 Ox＋ne-
在原电池中阳极（负极）进行的是氧化反应，
阴极（正极）进行的是还原反应， 两极进行的总反应叫电池反应。
一、原电池及氧化还原电对
上例：铜锌原电池(丹尼尔电池)： 电池反应： Zn(s)＋Cu2＋(aq) ＝ Zn2＋(aq)＋ Cu (s) （－）Zn | Zn2＋(c1) Cu2＋(c2) | Cu（＋） 电解反应： Zn2＋(aq) ＋Cu(s) ＝Zn (s)＋Cu2＋(aq) 若 （－）Zn | H2SO4(c) | Cu（＋） ——伏打电池 (－) Zn(s)＝Zn2+(aq)+2e电池反应： e G e (＋) (－) (＋) 2H+(aq)+ 2e- ＝ H2(g) Zn(s)+2H+(aq) = Zn2+(aq)+H2(g) Zn Cu 电解反应： H+ +(aq) + Cu(s) =Cu2+(aq)+H (g) 2H 2 2SO4
氧化还原反应 电化学基础
测得此电池的标准电动势为EMF =0.342V。即 EMF =E+ －E－=E (Cu2+/Cu)–E (H+/H2)=0.342V 因为E(H+/H2)＝0.0000V 所以，E (Cu2+/Cu)=0.342V
测定锌电极的标准电极电势，则应组成如下原电 池： （–）Pt，H2(100kPa) | H+(1.0mol· -1) || Zn2+(1.0mol· -1) L L | Zn (+)
也就是说， (a) 若M是活泼金属Zn，溶解的趋势>沉积的趋势，溶液带 “+”，电极带“-”,形成双电层，产生电势差——电极电 势(平衡)，用E (Zn2+/Zn) 表示。 (b) 若M是不活泼金属Cu，溶解的趋势<沉积的趋势，电极 带“+”, 溶液带“-”, 形成双电层，产生电势差——电 极电势（平衡），用E (Cu2+/Cu)表示。
借助氧化还原反应将化学能转变为电能的装 置称为原电池。
11.2.2
原电池的表示方法
一、几个基本术语 1、半电池(电极) 原电池是由两个半电池组成的。半电池 就是进行氧化反应和还原反应的两个不同的 区域，也称电极。 铜锌原电池中，锌和硫酸锌溶液组成锌 半电池，铜和硫酸铜溶液组成铜半电池。 Zn－ZnSO4 组成锌电极 Cu－CuSO4 组成铜电极。
基础化学第九章
6 Cl2+12OH- = 2ClO3-+6H2O+10Cl3Cl2+6OH- = ClO3-+5Cl-+3H2O 分子方程式为： 3Cl2+6NaOH=5 NaCl+NaClO3+3H2O
【例9-5】配平反应：Al+NO3－ [Al(OH)4]－＋NH3 Al +4OH－ [Al(OH)4]－ 解： ＋3e ×8 NO3－＋6H2O +8e NH3 ＋9OH－ ×3 ＋）
＋－ － ＋ ＋－ － ＋ ＋－ － ＋
－＋ ＋ － －＋ ＋ － －＋ ＋ －
＋－ － ＋
－＋ ＋ －
应用理论可以说明Cu-Zn原电池产生电流的原因 Zn Cu 金属活泼性 大 小 金属溶解趋势 大 小 金属离子沉积趋势 小 大 电极电势 较低 较高 两电极接通后，电子移动的方向是从负极到正极。物理中电流的方 向是正极到负极
四、标准电动势与电池反应平衡常数
G RT ln K
0
G nFE
n ( nE 0 ) lg K 在298.15K时 0.0592 0.0592 【例9-9】已知下列原电池： (-)Ag,AgCl︱Cl-‖Ag+︱Ag(+) 的E0为0.5769V，求该电池反应的平衡常数。 解：正极反应：Ag++e = Ag 负极反应：Ag +Cl-= AgCl+e 电池反应：Ag++Cl-=AgCl
氧化还原反应电化学基础
左边多n个O ，加n个H 2O，右边加2n个OH 右边多n 个O ，加2n 个H +，左边加n 个H 2O 总之：酸中加H+和H2O；碱中加OH -和H2O； 中性溶液，左加水，右加H+或OH -
17
7、1、3、反应的特殊类型 （1）自氧化还原反应
配平原则： ① 电荷守恒：反应中氧化剂所得电子数必须等 于还原剂所失去的电子数； ② 质量守恒：根据质量守恒定律，方程式两边 各种元素的原子总数必须各自相等，各物种的 电荷数的代数和必须相等。
14
配平的步骤主要是： 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分别写出氧化剂被还原和还原剂被氧化的 半反应。 ③分别配平两个半反应方程式，等号两边的 各种元素的原子总数各自相等且电荷数相等。
3
§7-1 氧化还原反应的基本概念
参加反应的物质之间有电子转移或偏移的 一类反应称氧化还原反应。
例如
Cu 2+(aq)+Zn(s)→ Zn 2+(aq)+Cu(s) 电子得失
H2(g)+Cl2(g) → 2HCl(g)
电子偏移
CH 3CHO+O 2(g) → CH3COOH 电子偏移
氧化还原反应的基本特征是反应前、后元素
第七章 氧化还原反应 电化学基础
② 质量守恒：反应前后各元素原子总 数相等。
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找出元素氧化值的变化值,求出最小公 倍数,并乘以相应系数,使得失的氧化值(电子 数)相等.
③配平反应前后氧化值未发生变化的原子 个数以及电荷数.
例：配平反应方程式
Eθ =1.229V
解（1） EBr2 / Br （2） E MnO
0.0592 2 = 1.065 lg cBr 2
2+
2 / Mn
0.0592 cMn 2+ = 1.228 lg 4 4 cH +
（3） EO2 / H 2O
0.0592 1 = 1.229 lg 4 4 cH + pO2
标准电极电势用符号Eθ氧化型/还原型表示.
2. 标准电极电势表
(1) 电池半反应一律用还原过程 Mz++ze-＝M 表示 (2) 该表为298.15K时的标准电极电势。因电极电势 值随温度的变化不大，室温左右均可用表中数值。 (3) 标准电极电势表一般分为酸表(EθA)和碱表(EθB), 查表时有下列规律可循: a. 在电极反应中,H+无论在反应物或产物中出现皆 查酸表; b. 在电极反应中,OH-无论在反应物或产物中出现皆 查碱表; c. 在电极反应中没有H+或OH-出现时,可以从存在状 态来考虑.
第五章 氧化还原反应与电化学基础
0 Ni 2 + / Ni
= – 0.23 V ；
E
0 Cu
2+
/ Cu
2、电极电势的应用 、
（2）判断氧化还原反应方向 ）
根据 ∆ r G m = − zFE MF 可知：
E MF ＞0，∆ r G m＜ 0， 反应正向进行 E MF ＜0，∆ r G m ＞0， 反应逆向进行
E MF ＝ 0， r G m＝ 0， 反应处于平衡状态 ∆
0 Ex
在碱性溶液中， 在碱性溶液中，溴的电势图如下 BrO 0.54V BrO 0. 45V 1/2Br2 1.07V 0.76V 问哪些离子能发生歧化反应？ 问哪些离子能发生歧化反应？并写出有关的电极反应 和歧化反应的离子反应方程式。 和歧化反应的离子反应方程式。 Br－
例12、铅蓄电池相应的电池为： Pb，PbSO4 | H2SO4 | PbO2，PbSO4，Pb （1）写出放电的反应方程式； （2）计算电解质为1 mol·L-1硫酸时的电池电压 （pH = 0时的标准电位：E0(Pb2+/Pb)为 – 0.13V， +) 1.46V PbSO E0(PbO2/Pb2+)为1.46V；PbSO4的溶度积K sp = K 2×10-8）。 （3）充电时发生什么反应？当用1A电流向电池充 电10h，转换的PbSO4的质量是多少（PbSO4的摩尔 质量为303g·mol-1）？
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原电池由三部分组成：两个半电池，盐桥和导线。
负极：Z n(s)-2e- Z n2(aq) 正极：C u2+(aq)+2e- C u(s)
总反应：
Z n ( s ) + C u 2 + ( a q ) = Z n 2 ( a q ) C u ( s )
2）金属-难溶氧化物电极。
如锑-氧化锑电极Sb|Sb2O3，H+，H2O电极反应为 Sb2O3（s）+6H++6e－ = 2Sb（s）+3H2O（l）
第三类电极 电极极板为惰性导电材料，起输送电子的作用。参加 电 极 反 应 的 物 质 存 在 于 溶 液 中 。 如 Pt|Fe3+ ， Fe2+ ； Pt|Cr2O72+, Cr3+；Pt|MnO4，Mn2+，H+电极等。
电解反应： Zn2＋(aq) ＋Cu(s) ＝Zn (s)＋Cu2＋(aq)
若 （－）Zn | H2SO4(c) | Cu（＋） ——伏打电池
电池反应：(－) Zn(s)＝Zn2+(aq)+2e(＋) 2H+(aq)+ 2e- ＝ H2(g)
(－) e G e (＋)
Zn(s)+2H+(aq) = Zn2+(aq)+H2(g) 电解反应：
烧杯中的氧化还原反应 Cu2+ (aq) + Zn (s) = Cu (s) + Zn2+ (aq)
ΔrGmθ= -212.31 kJ·mol-1
示意图
负极：Z n(s)-2e- Z n2(aq) 正极：C u2+(aq)+2e- C u(s)
总反应： Z n ( s ) + C u 2 + ( a q ) = Z n 2 ( a q ) C u ( s )
第二类电极
1）金属-难溶盐电极。这是在金属上覆盖一层该金属的 难溶盐，并把它浸入含有该难溶盐对应负离子的溶液中 构成的。
如甘汞电极Pt|，Hg|Hg2Cl2；银-氯化银电极Ag|AgCl，Cl-， 其电极反应分别为
Hg2Cl2（s）+2e－ = 2Hg（l）+2Cl－（aq） AgCl（s）+ e－ = Ag（s）+Cl－（aq）
每个半电池由一个电对组成： 负极： Zn2+/ Zn 正极： Cu2+ / Cu
电对的书写规则： 氧化态/还原态。
盐桥 饱和 KCl 或 NH4NO3 溶液（琼胶作成冻胶）
作用 保持溶液电中性，使电极反应得以继续进行
两个电对分别进行如下半反应： Zn2+（aq）+2e－ = Zn（s） Cu2+（aq）+2e－ = Cu（s）
2H+(aq) + Cu(s) =Cu2+(aq)+H2(g)
Zn
Cu
H+
SO42-
一、原电池及氧化还原电对
e
e
(－) G
(＋)
锌电极：Zn(s) - 2e ＝Zn2＋(aq)
盐
H2(g)
……半反应为氧化反应，阳极/负极; 氢电极： 2H＋(aq)＋2e＝H2(g)
桥
Zn Cl Zn－2＋
K＋ H＋
1）金属-该金属离子电极。如铜电极Cu2+|Cu，锌电极 Zn2+|Zn，和镍电极Ｎi2+|Ni 等。 2 ） 气 体 - 离 子 电 极 。 如 氢 电 极 Pt, H2|H+ 、 氯 电 极 Pt,Cl2|Cl-等。这种电极需要惰性电极材料（一般为Pt 和石墨）担负输送电子的任务。其电极反应为
2H+（aq）+2e－ = H2（g） 2 Cl（g）+2e－ = 2Cl－（aq）
➢实现方式：电池中电子、离子的迁移及电极的氧化 还原反应。
要点为： ➢掌握化学电池的电极和电池反应，了解电极电势概念； ➢掌握能斯特方程及其简单应用； ➢初步掌握可逆电池热力学的基本规律及应用； ➢初步了解电化学的一部分应用问题。
§4-1 原电池及电极电势 §4-2 能斯特方程 §4-3 电极电势的应用 §4-4 电化学技术
§4-1 原电池及电极电势
回顾：氧化还原反应
氧化还原概念的发展
18世纪末 2Zn(s)+O2(g) = 2ZnO(s) 覆
盖
19世纪中 Zn→Zn2++ 2e
范
围
20世纪初 H2(g)+Cl2(g) = 2HCl(g)
扩 大
与氧结合 电子转移 电子偏移
Cu2+ + Zn = Cu + Zn2+
氧化剂 还原剂 还原产物 氧化产物
第四章 氧化还原反应 与电化学基础
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本章将着重探讨以氧化还原反应为基础的电化学问题
➢电化学研究的内容： 化学能 电池放电(原电池) 电能 电池充电(电解池)
➢化学电源——将化学能直接转换成电能的装置。 ➢化学电源已成为现代社会生活的必需品， 而化学电 源都与氧化还原反应有关。
半反应
Cu2+ + 2e- Cu 还原反应（得电子） Zn - 2e- Zn2+ 氧化反应（失电子）
一、原电池及氧化还原电对
从氧化还原反应到化学电池
在溶液中发生的普通氧化还原反应不能产生定向 移动的电流，但可以通过适当的设计，使电流定 向移动，这种借助于自发的氧化还原反应产生电 流的装置称为原电池，此时化学能转换为电能。
……半反应为还原反应，阴极/正极；
电池反应： Zn(s)＋ 2H＋(aq) ＝ Zn2＋(aq)＋ H2(g)
电池装置用电池图示表示为：
（－）Zn | Zn2＋(c1) H＋(c2) | H2(p)|Pt（＋）
电解：பைடு நூலகம்Zn2＋(aq) ＋ H2(g) ＝ Zn(s) ＋ 2H＋(aq)
阴极/负极
阳极/正极
电对的半反应按如下方式书写： 氧化态+ne－ = 还原态
n为电极氧化或还原反应式中电子的计量系数。 在原电池中阳极（负极）进行的是氧化反应，
阴极（正极）进行的是还原反应， 两极进行的总反应叫电池反应。
一、原电池及氧化还原电对
上例：铜锌原电池(丹尼尔电池)：
电池反应： Zn(s)＋Cu2＋(aq) ＝ Zn2＋(aq)＋ Cu (s) （－）Zn | Zn2＋(c1) Cu2＋(c2) | Cu（＋）
一、原电池及氧化还原电对
正极－还原反应—— 阴极 ➢原电池电极反应
负极－氧化反应—— 阳极
正极－氧化反应——阳极 ➢电解池电极反应
负极－还原反应——阴极
➢以通式表示为：氧化态＋ne-
还原 还原态； 氧化
氧化还原电对
（或 Ox＋ne- 还原 Re）； 氧化
电极的类型
1. 第一类电极 是由金属或吸附了某种气体的惰性金属电极放在含有 该元素离子的溶液中构成的。它又分成两种：