第九章 氧化还原反应11

（2）Fe3+ + H2= Fe2+ + 2H+
原电池符号：
（－）Pt /H2（100kPa） / H+（ 1mol•L- )// Fe3+（1mol•L-）， Fe2+（1mol•L-） /Pt（+)
D 例： 下列哪一个反应设计出来的电池不需要用到惰性电极______
___
A.
源自文库
Hg2Cl2(s) + H2(g) → H+ + Hg(l) + Cl-
酸性介质
4× Mn7+O4－ +5e +8H+ = Mn2++4H2O
+ 5× C3H7OH + H2O = C2H5COOH + 4H+ +4e
4MnO4－ +5 C3H7OH + 12H+ = 4Mn2+ + 5 C2H5COOH + 11H2O
离子电子法将一个复杂的问题一分为二进行处理，且无须计算元素氧化 数及其变化，因此，对于水溶液中发生的离子反应式的配平，尤其是复 杂有机化合物参加的氧化还原反应式的配平十分简单方便
C.
H2 + Cl2 → HCl
（－） Pt / H2（100kPa）// H+（ 1mol•L- ） //Cl2（100kPa）/ Cl-（ 1mol•L- ） /Pt（+）
D.
Cu2+ + Ag + Cl- → Cu + AgCl(s)
（－） Ag/ AgCl（s）/Cl-（ 1mol•L- ）// Cu2+（ 1mol•L- ） /Cu（+）
氧化反应（加氧的过程）
CuO（s）+ H2（g）= Cu（s）+ H2O（g） 还原反应（去氧的过程）
无加氧的过程和去氧的过程 物质之间有电子转移的过程称氧化还原反应
P（s）+3/2Cl2（g）= PCl3（l） H2（g） + Cl2（g） = 2HCl（g） 氧化值（氧化数）的变化定义氧化还原反应
例：
C KMnO4与H2O2反应,可写出下列两个反应___________
( 1 ） 2KMnO4 +H2O2 +3H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 +3O2+4H2O
电子得失数不同
(2 ） 2KMnO4+5H2O2+3H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 +5O2+4H2O
氧、氢原子的原子数不同
A. (1)式对 C. 两式都不对
B. (2)式对 D. 两式都对
4.2 原电池和电极电势
4.2.1 原电池
Zn + CuSO4= ZnSO4 + Cu
失2e 原电池
通过氧化还原反应而 产生电流，把化学能 转变为电能的装置 。 原电池发生氧化反应、 还原反应的部分
1、组成
电极
正极 负极 锌铜原电池
氧化 _____________剂，自身被________________________。 还原
自身氧化还原反应（氧化值的升高和降低都发生在 同一个物质中不同元素上）
据氧化值的 变化情况
如：2KCl+5O3-2 = 2KCl-1 +3O20
歧化反应（氧化值的升高和降低都发生在同一个物 质中同元素上）
核实：原子数、电荷数（都要相等）
例：
ClO－ + Cr（OH）4 － →Cl － + CrO423×
碱性介质
Cl+1O－ +2e +H2O = Cl － +2 OH －
+
2×
Cr+3（OH）4 － + 4OH － = Cr+6O42- + 3e +4H2O
2Cr（OH）4 － + 2OH － + 3ClO－ = 2CrO42- + 3Cl － +5H2O
正极 电流的方向是由原电池的__________流向 负极
例：
已知电池(-)Ag|AgCl|Cl-(1mol.L-1)||I-(1mol.L-1)|I2|Pt(+)，
2Ag + I2+2Cl = 2AgCl + 2I 该电池电极反应是_______________________________________,
电极
氧化还原电极——由一种惰性金属（Pt）插入含 有某种元素两种不同氧化态物质的水溶液构成
如：Fe3+， Fe2+/Pt
气体电极——将气体通入含有其离子在的溶液
如：H+/ H2（g）/Pt
2、原电池的符号
Zn + CuSO4= ZnSO4 + Cu
原 电 池 反 应 式
Cu——Zn原电池
还原反应 电极反应式(半 电池反应式)
第四章 氧化还原与电化学
4.1 氧化还原反应
4.1.1 基本概念 1、氧化还原反应
C6H12O6（s） + 6O2（g） = 6CO2（g） + 6H2O（g）
rH m 2537kJ mol 1
rGm 2879kJ mol 1
Mg（s） + 1/2O2（g） = MgO（s） Mg（s） + Cl2（g）= MgCl2（s）
出现有所谓“多余”或“缺少”氧原子的情况，必定有H2O或 OH－参加了反应，配平时可根据反应介质条件，按下列方法进 行：
介质 条件 酸性
碱性 中性
O原子 多 少 多
半反应式
反应物 H＋ H 2O H 2O 生成物 H2O H+ OH-
少
多
OHH 2O
H2O
OH-
少
H2O
H+
例：
MnO4－ + C3H7OH →Mn2+ + C2H5COOH
E E
电极电势
实验温度下，任意一 电极与标准氢电极组 成的原电池的电动势
测量锌电极标准
电极电势的装置
标准电极电势
若组成电极的各物质均处于热力 学标准状态，则此时电极的电极 电势称为该电极的标准电极电势
例：电极Zn/Zn2+标准电极电势
（－）Zn/Zn2+（1mol•L-）//H+（ 1mol•L- ）/H2（100kPa）/Pt（+）
核实：原子数、电荷数（都要相等）
例：
MnO4－ + SO32- →Mn2+ + SO42-
酸性介质
2× Mn7+O4－ +5e +8H+ = Mn2++4H2O
+ 5× SO32-+ H2O=SO42- + 2H+ +2e
2MnO4－ +5SO32- + 6H+ = 2Mn2+ + 5SO42- + 3H2O
正极：Cu2+ +
负极:
2e = Cu
Zn = Zn2+ + 2e
氧化反应
原电池符号：
（－）Zn/ZnSO4（C1）//CuSO4（C2）/Cu（+）
（1）Zn + 2HCl= ZnCl2 + H2
原电池符号：
（－）Zn/ZnSO4（1mol•L-）//H+（ 1mol•L- ）/H2（100kPa）/Pt（+）
1.氧化数法
a、写出基本反应式
如：KMnO4 + HCl→ MnCl2 + Cl2
b、求有关元素的氧化数变化值
c、求氧化数升高与降低值的最小公倍数
降5
5、2的最小 公倍数为10
KMn+7O4 + HCl－→ Mn+2Cl2 + Cl20
升1×2
2KMnO4 + 16HCl－= 2MnCl2 + 5Cl2+ 2KCl + 8H2O
Zn + Cu +2= Zn+2
失2e
氧化反应—— 物质中元素氧化值升高的过程 还原反应—— 物质中元素氧化值降低的过程 氧化剂—— 氧化值降低，被还原 还原剂—— 氧化值升高，被氧化
例：
在氧化还原反应中，获得电子的物质是 氧化 还原 ___________剂，被__________。失去电子的物质是
2H+ + 2e = H2 正极反应式___________________________________
Fe = Fe2+ + 2e 负极反应式__________________________________.
例：
用导线把原电池两极连接起来,将有电流产生.电
负极 正极 子流动方向是由原电池的__________流向_____________.
还原反应
氧化反应
电极类型
（1）第一类电极
将某金属或吸附了某种气体的惰性金属 放在含有该元素离子的溶液中构成的
A、金属—该金属离子电极（金属电极）如：铜电极Cu2+/Cu、Zn2+/Zn
B、气体—离子电极（气体电极）如：氢电极H+/H2（g）/Pt
锌电极Zn2+/Zn （A）
氢电极H+/H2（g）/Pt （B）
－2
氧化值和化合价是不同的两个概念
元素在化合物 中的形式电荷 形成共价化合 物时所形成的 共价键的数目
例：C-4H4、C+4Cl4
化合价数为+4
据氧化值是 否发生变化
非氧化还原反应（参加反应的各物质中元素 氧化值不发生变化的反应）
如：NaOH+HCl=NaCl+H2O） 氧化还原反应（参加反应的各物质中元素 氧化值发生变化的反应） + Cu C + O2 = CO2
例：
在Pt|H2(101.325Pa) / H+(1mol.L-1) || Fe3+(1mol.L-1), B Fe2+(1mol.L-1)| Pt 电池中,电子转移是______ A. Fe2+→Fe3+ C. H2→H+ B. H2 →Fe3+ D. Fe2+→H+
例：
根据下列反应Fe + 2HCl = FeCl2 +H2组成原电池，
c、氢在一般的化合物中氧化值为+1（如H2+1O，H2+1SO4），在活 泼金属氢化物中为－1（如CaH2-1）；
d、分子或离子的总电荷数等于各元素氧化值的代数和，分子的总 电荷数等于零；
例：求下列各种元素在化合物中的氧化值：
K2Cr2O7
+1
+6
Fe3O4
+8/3 －2
2个铁是+3， 1个铁是+2
电极反应： Sb2O3（s）+6H+ + 6e = 2Sb+ 3H2O
（3）第三类电极
由一种惰性金属（Pt）插入含有某种元 素两种不同氧化态物质的水溶液构成
如电极：Fe3+， Fe2+/Pt
电极反应： Fe3+ + e = Fe2+
金属电极——由金属与其离子水溶液构成
如：Cu2+/Cu 、Zn2+/Zn等
2.离子——电子法
（1）用离子方程式写出反应的主要产物
如：Fe+2 + Cl2 →Fe+3 + Cl－
（2）改写为半反应（一个是氧化反应，一个是还原反应）并配平，加合 起来 氧化反应 2Fe+2 =2Fe+3 + 2e 氧化还原反应中 得失电子数相等 － 还原反应 + Cl2 +2e= 2Cl
如：2Fe+2 + Cl2 =2Fe+3 + 2Cl－
（1）氧化值（氧化数） 氧化值 某元素一个原子的形成电荷数，该电荷数是假设 将成键电子对指定给电负性较大的原子而求得的
确定氧化值的规则： a、在单质中元素的氧化值为零； b、氧元素的氧化值在正常氧化物中为－2（如MgO-2、H2O-2），过 氧化物的氧化值为－1（如H2O2-2，Na2O2-2），氟化物中氧的氧化值 为正值（如O+2F2）；
如：4KCl+5O3-2 = 3KCl+7O4 +KCl-1
例：
D 所谓歧化反应,就是________
A. 某一元素自身发生的反应. B. 某一化合物内元素发生的氧化还原反应. C. 某一元素的自氧化还原反应. D. 同一元素的同一氧化态氧化还原成不同氧 化态的反应.
4.1.2 氧化还原反应方程式的配平
（－） Pt / H2（100kPa）/H+（ 1mol•L- ） //Cl-（饱和）/Hg2Cl2（s）/Hg（l）/Pt(+)
B.
Fe3+ + Ce3+ → Ce4+ + Fe2+
（－） Pt/Ce3+（1mol•L-）, Ce2+（1mol•L-）/ / Fe3+（1mol•L-）, Fe2+（1mol•L-）/ Pt（+）
静电吸引作用
2 、电极电势 标准氢电极
将镀有铂黑的铂片浸入c（H+） =1mol•L-1的水溶液中，并通入标准压力 （100kPa）的氢气组成的电极
E
H
0
/ H2
电极反应： 2H+ + 2e = H2（g）
标准氢电极
选标准氢电极作为参比电极，用之与各个电极组成原电池 电动势
在外电路（导线）未接通 时，两极之间的电位差。
电极反应： Zn2+ + 2e = Zn
电极反应： 2H+ + 2e = H2（g）
（2）第二类电极
A、金属—难溶盐电极[如甘汞电极：Cl-/Hg2Cl2（s）/Hg(l)/Pt]
电极反应： Hg2Cl2 + 2e = 2Hg（l）+ 2Cl-
甘汞电极Cl-/Hg2Cl2（s）/Hg(l)/Pt
B、金属—难溶氧化物电极[如锑—氧化锑电极：H+，H2O/Sb2O3（s）/Sb]
-
正极反应_____________________________,
负极反应_______________________________.
Ag + Cl- = AgCl + e
I2+2e = 2I-
4.2.2 电极电势 1、双电子层的概念
离子水化作用
极性水分子对金属表面M+的作用
金属中自由电子对M+的静电吸引作用