高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座 第10讲 氧化还原反应与电化学基础
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；
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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 (+)
和绿色Cr2(SO4)3，配平反响方程；
氧化数确定：
反响物： K2Cr2O7 [+6] FeSO4
[+2]
A
生成物： Cr2(SO4)3 [+3] Fe2(SO4)3 [+3]
每个Cr原子变化数＝3
B
每个Fe原子变化数＝1
C 总氧化数降低(2x3)x1
D
C 2 O 4 2 r 2 3 F 2 1 e H 4 2 C 3 2 r 3 F 3 7 e H 2 O
2006年化学竞赛讲义氧化还原反应和电化学(初赛版)
2006年化学竞赛讲义氧化还原反应和电化学（初赛版）化学竞赛大纲对氧化还原反应和电化学知识的要求：电化学：1、氧化态。
氧化还原的基本概念和反应的书写和配平。
2、原电池。
电极符号、电极反应、原电池符号、原电池反应。
3、标准电极电势。
用标准电极电势判断反应的方向及氧化剂与还原剂的强弱。
4、元素电势图及其应用5、电解池的电极符号与电极反应。
6、电解与电镀。
7、电化学腐蚀。
8、常见化学电源。
9、pH、络合剂、沉淀剂对氧化还原反应的影响的定性说明。
概述电化学反应可分为两类：（1）利用自发氧化还原反应产生电流（原电池），反应△G＜0，体系对外做功。
（2）利用电能促使非自发氧化还原反应发生（电解），反应△G＞0，环境对体系做功。
一、氧化还原反应的基本概念（一）．氧化还原反应的实质1．氧化还原反应无机化学反应一般分为两大类，一类是在反应过程中，反应物之间没有电子的转移或得失，如酸碱反应、沉淀反应，它们只是离子或原子间的相互交换；另一类则是在反应过程中，反应物之间发生了电子的得失或转移，这类反应被称之为氧化还原反应。
氧化还原反应的实质是电子的得失和转移，元素氧化数的变化是电子得失的结果。
元素氧化数的改变也是定义氧化剂、还原剂和配平氧化还原反应方程式的依据。
2．氧化数1970年国际纯化学和应用化学学会（IUPAC）定义氧化数（oxidation number）的概念为：氧化数（又称氧化值）是某元素一个原子的荷电数，这种荷电数是将成键电子指定给电负性较大的原子而求得。
确定元素原子氧化数有下列原则：（1）单质的氧化数为零。
因为同一元素的电负性相同，在形成化学键时不发生电子的转移或偏离。
例如S8中的S，Cl2中的Cl，H2中的H，金属Cu、Al等，氧化数均为零。
（2）氢在化合物中的氧化数一般为I，但在活泼金属的氢化物中，氢的氧化数为－I，如NaH－I。
（3）氧在化合物中的氧化数一般为－Ⅱ，但在过氧化物中，氧的氧化数为－I，如H2O －I、BaO－I 2；在超氧化物中，氧的氧化数为－I/2，如KO－I/22；在氟的氧化物中，氧的氧2化数为Ⅱ，如OⅡF2。
化学反应中的氧化还原与电化学原理详细讲解
化学反应中的氧化还原与电化学原理详细讲解化学反应是物质发生变化的过程，其中氧化还原反应是一类重要的化学反应。
氧化还原反应是指物质中的原子或离子在电子转移的过程中发生变化。
一、氧化还原反应的基本概念氧化还原反应又称为红ox与黑red反应，其中“氧化”指的是物种失去电子，增加氧化态；“还原”指的是物种获得电子，减少氧化态。
在氧化还原反应中，包括两个基本的半反应，即氧化半反应和还原半反应。
氧化半反应指的是发生氧化的化学反应，还原半反应指的是发生还原的化学反应。
二、氧化还原反应的特征1. 电子转移：在氧化还原反应中，原子或离子之间发生电子的转移。
2. 氧化还原数的变化：氧化还原反应中，参与反应的化学物质的原子或离子的氧化态会发生变化。
被氧化的物质的氧化态增加，被还原的物质的氧化态减少。
3. 反应的伴随现象：氧化还原反应伴随着电荷的转移、能量的释放或吸收、产生新物质等现象。
三、电化学原理1. 电化学基础知识电化学是研究电流与化学反应之间关系的学科。
其中，电流指的是电子或离子的流动。
电池是典型的电化学装置，它通过氧化还原反应将化学能转化为电能。
2. 电势与电动势电势是指单位正电荷在电场中的电势能，用V表示。
电动势是指在电池两极之间产生的电势差，用E表示。
电动势可以用于衡量电池的输出能力。
3. 电解与电沉积电解是利用外加电压在电解质溶液中使离子发生氧化还原反应的过程。
电解可以将化学能转化为电能。
电沉积是指在电解过程中离子被还原成为固体物质的过程。
四、应用于电化学的化学反应1. 腐蚀：腐蚀是金属在特定条件下与其他物质发生氧化还原反应而被破坏的过程。
在腐蚀过程中，金属被氧化成金属离子。
2. 电解池和电池：电解池是利用外加电压使非自发反应发生的装置，用于分解化合物或产生化合物。
电池是利用化学能转化为电能的装置，通常由正负两极和电解质组成。
3. 电解质溶液：电解质溶液是指能够导电的溶液，其中离子在外加电压的作用下会发生氧化还原反应。
高中化学竞赛课程 无机化学第十章 氧化还原和电化学
(2) 1/2Cl2 + e
Cl-
Cl- + 3H2O E10 = +1.45V E20 = +1.36V
试求(3) ClO3– + 6H+ + 5e
1/2Cl2 + 3H2O
E30 = ?
解:
反应(3) = (1) – (2)
G
0 3
=
G
0 1
–
G
0 2
0
0
0
E3 E1 – E2
– n3FE30 = – n1FE10 – (– n2FE20) 5E30 = 6E10 – E20
例
写出反应
Mg + 2H+
Mg2+ + H2
的电池符号、电极反应和电池反应。
答： 电池符号: 电极反应:
( ) Mg | Mg2+ (c1) || H+(c2) | H2(p), Pt ( + )
( ) Mg 2e ( + ) 2H+ + 2e
Mg2+ H2
惰性电极
电池反应: Mg + 2H+
Cr2O72-
2Cr3+
H2O2 + 2H+ + 2e = 2H2O
H2O2
H2O
氧化数: 指化合物中某元素的形式荷电数.
在单质或化合物中，假设把每个化学键中的电子指定给所 连接的两原子中电负性较大的一个原子，这样所得的某元 素一个原子的电荷数就是该元素的氧化数。
规定：(1) 单质中，元素的氧化数为零。如白磷P4
位反应时，必须在氧化还原半反应中表示出来。
氧化还原反应电化学基础N
正极:Cr2O72- +14H+ +6e总反应:Cr2O72- + 3H2 + 8H+
2Cr3+ +7H2O
电极及电极种类
原电池总是由两个半电池组成，半电池又可称为 电极。常见电极可分为三大类： 第一类电极：
金属与其阳离子组成的电极 氢电极 氧电极 卤素电极 汞齐电极
第二类又称难溶盐电极：
例：
H5I O6 S2 O S4 O
2 3 2 6
I的氧化值为 7 S的氧化值为 2 S的氧化值为 2.5 8 Fe的氧化值为 3
Fe3O 4
2、氧化还原半反应和氧化还原电对
氧化还原反应的方程式可分解成两个“半反应”。 反应中，氧化剂（氧化型）在反应过程中氧化数降 低生成氧化数较低的还原型； 还原剂（还原型）在反应 过程中氧化数升高转化为氧化数较高的氧化型。 由一对氧化型和还原型构成的共轭体系称为氧化还 原电对，可用“氧化型/还原型”表示。
4MnO4- + OH -
4MnO42- + O2 + H2O
↑ 4×1
4MnO4- +4OH4MnO4- +4OH==
4MnO42- + O2 + H2O 4MnO42- + O2 + 2H2O
例2.在酸性介质中铋酸钠可将MnSO4氧化为NaMnO4 ，
写出配平后的离子方程式 。
BiO + Mn2+ 3
这一反应可在下列装置中分开进行
盐桥：在U型管中装 满用饱和KCl溶液和 琼胶作成的冻胶。 盐桥的作用：使Cl向锌盐方向移动， K+向铜盐方向移动， 使Zn盐和Cu盐溶液 一直保持电中性， 从而使电子不断从 Zn极流向Cu极。
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座 第10讲 氧化还原反应与电化学.
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座 第10讲 氧化还原反应与电化学基础【竞赛要求】氧化态。
氧化还原的基本概念和反应的书写与配平。
原电池。
电极符号、电极反应、原电池符号、原电池反应。
标准电极电势。
用标准电极电势判断反应的方向及氧化剂与还原剂的强弱。
电解池的电极符号与电极反应。
电解与电镀。
电化学腐蚀。
常见化学电源。
Nernst 方程及有关计算。
原电池电动势的计算。
pH 对原电池的电动势、电极电势、氧化还原反应方向的影响。
沉淀剂、络合剂对氧化还原反应方向的影响。
【典型例题】例1、从下列三个反应中，排出氧化剂氧化性的顺序： （1）4HCl + MnO 2 MnCl 2 + Cl 2↑+ 2H 2O（2）16HCl + 2KMnO 4 = 2KCl + 2MnCl 2 + 5Cl 2↑+ 8H 2O（3）4HCl + O 2 2Cl 2↑+ 2H 2O 分析：抓住这三个反应所用还原剂都是盐酸。
不同的氧化剂与同一还原剂反应时，若反应越容易发生，则氧化剂的氧化性越强，反之就弱。
解：其氧化性顺序：KMnO 4＞ MnO 2＞ O 2例2、在Na 、Cl 2、Cu 2+、I －、SO 2、H +、Fe 3+等微粒中，哪些只有氧化性？哪些只有还原性？哪些既有氧化性又有还原性？举例说明。
分析：抓住三个关键（1）单质的还原性比阴离子的还原性强。
（2）阴离子的还原性比阳离子的还原性强。
（3）考虑元素的价态，在氧化还原反应中，元素处于最高化合价时只能作氧化剂，元素处于最低化合价时只能作还原剂，元素处于中间价态的，在不同的条件下，既可做氧化剂也可作还原剂。
解：只有氧化性的为：Fe 3+、Cu 2+、H +，只有还原性的为：Na 、I －，既有氧化性，又有还原性的为：Cl 2、SO 2。
如：2 Fe 3+ + Fe =3 Fe 2+ Fe 3+ 表现为氧化性； Cu 2+ + Fe = Cu + Fe 2+ Cu 2+ 表现为氧化性； 2 H + + Zn = H 2↑+ Zn 2+ H + 表现为氧化性； 4Na + O 2 == 2Na 2O Na 表现为还原性； 2I －+ Br 2 = I 2 + 2Br－I－表现为还原性；Cl 2 + H 2 2 HCl Cl 2 表现为氧化性；Cl 2 + H 2O = HCl + HClO Cl 2 既表现氧化性又表现还原性；CuCl 2=== 450o点燃===SO 2 + 2H 2S = 3S ↓+2H 2O SO 2 表现为氧化性。
氧化还原反应和电化学
氧化还原反应和电化学氧化还原反应（Redox）是化学反应中的一种重要类型，涉及物质间的电子的转移。
它在许多行业中都有广泛应用，尤其在电化学领域中占有重要地位。
一、氧化还原反应基础氧化还原反应是指在化学反应中，原子、离子或分子中的电子由一个物质转移给另一个物质的过程。
其中，电子的转移发生在氧化剂和还原剂之间。
氧化剂是指能够接受电子的物质，而还原剂则是能够捐赠电子的物质。
氧化还原反应常常伴随着物质的氧化与还原状态的改变。
二、氧化还原反应的重要性1. 电池和蓄电池：氧化还原反应是电池工作的基础。
电池中的正极发生氧化反应，负极发生还原反应，通过外部电路，电子从负极流向正极，从而产生电流供应给外部设备。
蓄电池则将反应进行逆转，将电流用于电解还原，实现电能转化和储存。
2. 腐蚀和防腐：许多金属材料在氧化还原环境中容易发生腐蚀现象，因此了解氧化还原反应规律可以帮助我们有效地进行防腐措施，延长材料的使用寿命。
3. 化学分析：氧化还原反应在化学分析中发挥着重要的作用。
比如电位滴定、氧化还原指示剂的应用等，使得化学分析的方法更加全面和准确。
4. 电解和电镀：电解过程是利用外加电流使物质发生化学反应，氧化还原反应是其中关键环节。
电化学反应在电镀工艺中广泛运用，可使金属表面得到保护或改变其性质。
三、电化学基础电化学是研究电能与化学能之间相互转化关系的学科。
它与氧化还原反应有着密切的联系，通过电化学实验可以研究电流与氧化还原反应之间的关系。
电化学反应包括两种基本类型：非自发反应（电解反应）和自发反应（电池反应）。
电解反应是指在外界电源的作用下，使非自发的氧化还原反应发生。
而电池反应则是在没有外界电源的情况下，使自发的氧化还原反应发生，从而产生电能。
电化学反应中的重要参数包括电位和电解质浓度。
电位是物质发生氧化还原反应时与标准氢电极之间电势差的度量。
而电解质浓度的改变会影响电解反应的速率和方向。
电化学反应在电池、电解、电镀、电解分析等领域都有广泛应用。
高中化学竞赛《电化学基础》
高中化学竞赛《电化学基础》高中化学竞赛《大纲—13 电化学基础》大纲要求：电化学。
氧化态。
氧化还原的基本概念和反应的书写和配平。
原电池。
电极符号、电极反应、原电池符号、原电池反应。
标准电极电势。
用标准电极电势判断反应的方向及氧化剂与还原剂的强弱。
电解池的电极符号与电极反应。
电解与电镀。
电化学腐蚀。
常见化学电源。
pH、络合剂、沉淀剂对氧化还原反应的影响的定性说明。
一、氧化态（一）化合价（或原子价）：是表示元素原子能够化合或置换一价原子（H）或一价基团（OH—）的数目。
在离子化合物中离子的价数即为离子的电荷数。
在共价化合物中某原子的价数即为该原子形成的共价单键数目。
但随着化学结构理论的发展，原子价的经典概念已经不能正确地反映化合物中原子相互结合地真实情况。
如：NH4+中N为—3价，可是它却同4个H结合（四个共价单键）；SiF4中Si为+4价，但是在K2SiF6中Si却同6个F结合（6个共价单键）。
（二）氧化数1948年在价键理论和电负性的基础上提出氧化数的概念。
现在一般认为，由于化合物中组成元素的电负性的不同，原子结合时的电子对总要移向电负性大的一方，从而化合物中组成元素原子必然带有正或负电荷。
这种所带形式电荷的多少就是该原子的氧化数。
1、氧化数是一个经验值，是一个人为的概念。
2、引入此概念，有以下几方面的应用：（1）判断是否发生氧化还原反应：氧化数升高、氧化反应、还原剂；氧化数降低、还原反应、氧化剂（2）配平氧化──还原反应方程式（3）分类化合物，如Fe（Ⅲ）、（Ⅱ）；Cu（Ⅰ）、Cu（Ⅱ）。
引入氧化数，可以在不用详细研究化合物的结构和反应机理的情况下，实现上述三点。
3、怎样确定氧化数（1）在离子化合物中，元素的氧化数等于离子的正、负电荷数。
（2）在共价化合物中，元素的氧化数为两个原子之间共用电子对的偏移数。
a．在非极性键共价分子（单质）中，元素的氧化数为零；如P4、S8、Cl2中P、S、Cl的氧化数都为零；b．在极性键共价分子中，元素的氧化数等于原子间共用电子对的偏移数；例如：，，，。
高中化学竞赛：氧化还原反应、原电池、电解池讲义
练习：书写电极反应(不写总反应方程式) () Ag AgCl(s),Cl-(0.01mol/L) Ag+(0.01mol/L) Ag(+)
练习：燃料电池电极反应的书写
原料：H2-O2 负极： 正极：
练习：铜和镁的合金 2.24 g 完全溶于一定浓度的硝
酸，若反应中硝酸被还原为 NO2、NO、N2O 三种气 体且体积均为 0.224 L(都已换算为标准状况)，在反
应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶液，生成的
沉淀经过滤、洗涤、干燥后称量，质量为( )
A．3.12 g
B．4.28 g
C．4.68 g
环境：强酸性溶液
练习：燃料电池电极反应的书写
原料：H2-O2 负极： 正极：
环境：强碱性溶液
练习：燃料电池电极反应的书写
原料：C2H5OH-O2 负极： 正极：
环境：强酸性溶液
练习：燃料电池电极反应的书写
原料：C2H5OH-O2 负极： 正极：
环境：强碱性溶液
练习：燃料电池电极反应的书写
原料：CH4-O2 负极： 正极：
练习：电池符号的书写
练习：电池符号的书写
电极方程式的书写 () Zn Zn2+(1mol/L) H+(1mol/L) H2(p) Pt (+)
由电池符号书写电极反应 负极：Zn - 2e- = Zn2+ 正极：2H+ + 2e- = H2↑ 总反应：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
高二化学氧化还原反应与电化学基础
高二化学氧化还原反应与电化学基础在高二化学的学习中，氧化还原反应和电化学基础是两个至关重要的部分。
它们不仅是化学学科的核心概念，还与我们的日常生活以及许多工业生产过程紧密相连。
首先，让我们来深入了解一下氧化还原反应。
氧化还原反应的本质是电子的转移。
在化学反应中，某些物质失去电子，被氧化；而另一些物质得到电子，被还原。
这就像是一场电子的“拔河比赛”，哪边的力量更强，电子就往哪边跑。
比如说，铁与硫酸铜溶液的反应，铁原子失去电子变成亚铁离子，铁被氧化；而铜离子得到电子变成铜原子，铜离子被还原。
在这个过程中，我们可以通过化合价的变化来判断氧化和还原的发生。
化合价升高的元素发生了氧化反应，化合价降低的元素发生了还原反应。
那么，如何判断一个反应是否是氧化还原反应呢？其实很简单，只要看反应前后元素的化合价有没有发生变化。
如果有，那就是氧化还原反应；如果没有，那就不是。
氧化还原反应有着广泛的应用。
在金属的冶炼中，通过氧化还原反应将矿石中的金属元素还原成金属单质。
例如，用一氧化碳还原氧化铁来制取铁。
在电池中，氧化还原反应为我们提供了源源不断的电能。
比如常见的干电池，锌筒发生氧化反应，释放出电子；而二氧化锰发生还原反应，接受电子，从而形成电流。
接下来，我们说一说电化学基础。
电化学主要研究电能和化学能之间的相互转化。
其中包括原电池和电解池这两个重要的概念。
原电池是将化学能转化为电能的装置。
它的工作原理基于氧化还原反应。
以铜锌原电池为例，锌片失去电子发生氧化反应，是原电池的负极；铜片上铜离子得到电子发生还原反应，是原电池的正极。
在这个过程中，电子从负极通过导线流向正极，从而产生了电流。
电解池则是将电能转化为化学能的装置。
在外加电源的作用下，溶液中的离子发生定向移动，在电极上发生氧化还原反应。
例如，电解饱和食盐水可以制取烧碱、氯气和氢气。
在电化学中，还有一个重要的概念——电极电势。
电极电势的大小反映了电极得失电子的能力。
氧化还原反应与电化学课件
氧化还原反应与电化学课件第一部分：氧化还原反应基础氧化还原反应，又称为化学电子转移反应，是化学反应中普遍存在的一种类型。
在氧化还原反应中，物质的氧化态或还原态发生变化，其中一个物质将电子转移给另一个物质。
这种电子转移过程导致原子或离子的氧化态发生改变，因此称为氧化还原反应。
1.1 氧化还原反应的基本概念在氧化还原反应中，我们需要关注两个重要的概念：氧化和还原。
- 氧化：物质失去电子，氧化态增大。
- 还原：物质获得电子，氧化态减小。
1.2 氧化还原反应的示例举例来说，我们可以观察以下氧化还原反应:Cu + 2Ag+ -> Cu2+ + 2Ag在这个反应中，Cu从0价氧化态变为+2价氧化态，被氧化，而Ag+离子从+1价还原态变为0价还原态，被还原。
在这个反应中，Cu失去了电子，被氧化，而Ag+获得了电子，被还原。
第二部分：电化学基础2.1 电化学的概念电化学是研究化学反应和电流之间相互转化的科学。
它研究物质在电化学过程中的氧化还原反应以及与之相关的电流和电势。
2.2 电化学的应用电化学在我们的日常生活和工业生产中有着广泛的应用。
- 电解池中的电化学过程被应用于电镀、电解和电池等行业。
- 电化学还应用于环境保护，例如电化学处理废水和废气等。
- 电化学还在药物研发和分析仪器等领域有着重要的应用。
第三部分：电池和电解池3.1 电池的概念和分类电池是一种将化学能转化为电能的装置。
根据电池内部反应的性质，电池可以分为干电池和液电池两种类型。
3.2 电解池的概念电解池是一种在外部电流的作用下，将电能转化为化学能的装置。
它是电池的反向过程。
第四部分：课件设计4.1 课件设计的重要性课件设计是教学中不可或缺的一部分。
通过合理的课件设计，可以更好地呈现和组织知识内容，提高学生对氧化还原反应和电化学的理解程度。
4.2 课件设计的要点在氧化还原反应与电化学课件的设计中，应注意以下要点：- 简洁明了的页面布局，避免信息过载。
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座：第10讲《氧化还原反应与电化学基础》
专题二 电化学基础【竞赛要求】原电池。
电极符号、电极反应、原电池符号、原电池反应。
标准电极电势。
用标准电极电势判断反应的方向及氧化剂与还原剂的强弱。
电解池的电极符号与电极反应。
电解与电镀。
电化学腐蚀。
常见化学电源。
Nernst 方程及有关计算。
原电池电动势的计算。
pH 对原电池的电动势、电极电势、氧化还原反应方向的影响。
沉淀剂、络合剂对氧化还原反应方向的影响。
一、电极电势 1、原电池 （1）原电池的组成将锌片插入硫酸铜溶液中会自发地发生氧化还原反应： Zn(s) + Cu 2+(aq)Zn 2+(aq) + Cu(s) △r )298(0K H m = – 281.66 kJ ·mol －1随着反应的进行，金属铜不断地沉淀在锌片上，同时锌片不断地溶解。
反应是放热的，化学能转变为热能。
如何将化学能转变为电能而产生电流呢？1863年，J.E.Daniell 将锌片插入ZnSO 4溶液中，用这两个半电池组成了一个电池，称为Daniell 电池。
后来，经过改进，用充满含有饱和KCl 溶液的琼脂胶冻的倒置U 型管作盐桥将两个半电池联通，在锌片和铜片间串联一个安培计。
采用这样的铜–锌原电池获得了电流。
锌片为负极，发生氧化反应：Zn(s)Zn 2+ + 2e －铜片为正极，发生还原反应：Cu 2+ + 2e－Cu(s)氧化和还原反应分别在两处进行，还原剂失去电子经外电路转移给氧化剂形成了电子的有规则定向流动，产生了电流。
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。
在原电池中，两个半电池中发生的反应叫做半电池反应或电极反应。
总的氧化还原反应叫做电池反应。
铜–锌原电池反应为：Zn(s) + Cu 2+(aq)Zn 2+(aq) + Cu(s)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(1c )‖CuSO 4(2c )∣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。
化学竞赛辅导资料氧化还原反应
氧化复原反响竞赛专题讲义一．什么叫标准电极电位？在使用标准电极电位表时应了解哪些问题？电极电位是表示某种离子或原子获得电子而放复原的趋势。
如将某一金属放入它的溶液中〔规定溶液中金属离子的浓度为lm〕，在25℃时，金属电极及标准氢电极〔电极电位指定为零〕之间的电位差，叫做该金属的标准电极电位。
表72列出一些金属、非金属以及同一种金属具有不同价态的离子的标准电极电位，这些数值都是及标准氢电极比拟而得出的。
为了能正确使用标准电极电位表〔课本或化学手册上均有较详细的表〕，现将有关的一些问题表达如下：(1)在M n++ne M电极反响中，M叫做物质的复原态。
M n+叫做物质的氧化态，物质的复原态与氧化态构成氧化复原电对。
电对也常用符号来表示，例如Zn2+／Zn是一个电对，Cu2+／Cu也是一个电对等。
(2)在表中所列的标准电极电位的正、负数值，不因电极反响进展的方向而改变。
例如，不管电极反响是按Zn2++2e=Zn，还是按Zn=Zn2++2e的方式进展，电对〔Zn2+／Zn或Zn／Zn2+〕的标准电极电位总是负号，(3)在表中，物质的复原态的复原能力自下而上依次增强；物质的氧化态的氧化能力自上而下依次增强。
具体地说，电对的电极电位数值越小，在表中的位置越高，物质的复原态的复原能力越强，电对的电极电位数值越大，在表中的位置越低，物质的氧化态的氧化能力越强。
例如电对Zn2+／Zn的标准电极电位的数值为伏较Cu2+数值伏为小，所以Zn原子较Cu原子容易失去电子，即Zn是较强的复原剂。
(4)物质的复原态的复原能力越强，其对应的氧化态的氧化能力就越弱；物质氧化态的氧化能力越强，其对应的复原态的复原能力就越弱。
例如表7—2中K是最强的复原剂，其对应的K+那么是最弱的氧化剂，F2是最强的氧化剂，其对应的F-那么是最弱的复原剂。
(5)只有电极电位数值较小的物质的复原态及电极电位数值较大的物质的氧化态之间才能发生氧化复原反响，两者电极电位的差异越大，反响就进展得越完全。
高中化学竞赛课件：氧化还原反应和原电池
二、原电池和电极——2.原电池的表示方法
原电池的表示的一般方法为：
a. 负极在左，正极在右； b. 单垂线“│”表示界面； c. 双垂线“”׀׀表示盐桥； d. 标注温度和压力； e. 标注所有影响电极电势（电动势）的 因素，如物质状态，电解质浓度等。
f. 氟在化合物中的氧化数皆为-1 。
一、氧化还原反应——4. 氧化还原方程式的配平
4. 氧化还原方程式的配平
以高锰酸钾和氯化钠在硫酸溶液中的 反应为例，说明用氧化数法配平氧化还 原反应方程式的具体步骤。
a. 根据实验确定反应物和产物的化学 式：
KMnO4+ NaCl + H2SO4
→Cl2 +MnSO4+K2SO4+Na2SO4 + H2O
化学夏令营
氧化还原反应与电化学
简介
氧化还原反应是化学反应中最重要的一类, 反应的基本特点是在反应物之间发生电子的 传递，即反应物的原子或离子发生氧化数的 改变 。
电化学是研究电能和化学能之间相互转化 及转化过程中有关规律的科学。电化学工业 已成为国民经济的重要组成部分。
二者的关系：电极反应必为氧化或还原， 但总反应不一定是氧化还原反应。
三、电极电势及其应用——3. 氢标准还原电极电势
3. 氢标准还原电极电势
规定：将标准氢电极作为负极，待 测电极为正极（发生还原反应），组成 电池：
Pt|H2(p0)| H+ (a=1) | |待测电极
此电池的电动势即为待测电极的氢标准 还原电极电势。
三、电极电势及其应用——3. 氢标准还原电极电势
一、氧化还原反应——4. 氧化还原方程式的配平
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高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座第10讲氧化还原反应与电化学基础【竞赛要求】氧化态。
氧化还原的基本概念和反应的书写与配平。
原电池。
电极符号、电极反应、原电池符号、原电池反应。
标准电极电势。
用标准电极电势判断反应的方向及氧化剂与还原剂的强弱。
电解池的电极符号与电极反应。
电解与电镀。
电化学腐蚀。
常见化学电源。
Nernst方程及有关计算。
原电池电动势的计算。
pH对原电池的电动势、电极电势、氧化还原反应方向的影响。
沉淀剂、络合剂对氧化还原反应方向的影响。
【知识梳理】一、氧化还原反应的基本概念1、氧化数在氧化还原反应中，由于发生了电子转移，导致某些元素带电状态发生变化。
为了描述元素原子带电状态的不同，人们提出了氧化数的概念。
1970年，国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）对氧化数的定义是：氧化数是某元素一个原子的荷电数，这个荷电数是假设把每个化学键的电子指定给电负性更大的原子而求得的。
例如，在NaCl中，钠的氧化数为+1，氯的氧化数为–1。
在SO2中，硫的氧化数为+4，氧的氧化数为–2。
由此可见，氧化数是元素在化合状态时人为规定的形式电荷数。
确定氧化数的规则：（1）在单质中，元素的氧化数为零。
（2）在单原子离子中，元素的氧化数等于离子所带的电荷数。
（3）在大多数化合物中，氢的氧化数为+1，只有在活泼金属的氢化物（如NaH,CaH2）中，氢的氧化数为–1。
（4）通常，在化合物中氧的氧化数为–2；但在过氧化物（如H2O2、Na2O2、BaO2）中氧的氧化数为–1；而在OF2和O2F2中，氧的氧化数分别为+2和+1。
（5）在所有氟化物中，氟的氧化数为–1。
（6）碱金属和碱土金属在化合物中的氧化数分别为+1和+2。
（7）在中性分子中，各元素氧化数的代数和为零。
在多原子原子离子中各元素氧化数的代数和等于离子所带的电荷数。
根据上述原则，可以确定化合物中某元素的氧化数。
2、氧化还原电对在氧化还原反应中，元素氧化数升高的物质是还原剂，元素氧化数降低的物质是氧化剂。
氧化还原反应是由还原剂被氧化和氧化剂被还原两个半反应所组成的。
例如：Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s)是由半反应Zn(s)Zn2+ + 2e－和Cu2+ + 2e－Cu(s) 所组成。
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：/ 还原型。
例如：氧化还原反应是由两个电对构成的反应系统。
可以表示为：还原型（1）+氧化型（2）氧化型（1）+ 还原型（2）二、氧化还原反应方程式的配平配平氧化还原反应方程式的常用方法有氧化数法和离子–电子法。
氧化值法在中学化学中已经学过，其重要原则是还原剂中元素氧化值升高的总数等于氧化剂中元素氧化值降低的总数。
这里不在重复。
以下我们介绍离子–电子法。
用离子–电子法配平氧化还原反应方程式的原则是：（1）反应中氧化剂得到电子的总数必须等于还原剂失去电子的总数。
（2）根据质量守衡定律，方程式中等号两边各种元素的原子总数必须相等。
下面分别用酸性溶液和碱性溶液中的氧化还原反应为例介绍离子–电子法的配平步骤。
例1 配平酸性溶液中的反应：KMnO4 + K2SO3K2SO4 + MnSO4具体配平步骤如下：（1）写出主要反应物和产物的离子式：MnO-4+ SO-23Mn2+ + SO-24（2）分别写出两个半反应中的电对：MnO -4 Mn 2+ SO -23SO -24（3）分别配平两个半反应。
这是离子电子法的关键步骤。
所以离子电子法也叫做半反应法。
先根据溶液的酸碱性配平两边各元素的原子：MnO -4+ 8H + Mn 2+ + 4H 2O SO -23+ H 2OSO -24+ 2H +少氧的一边加H 2O ，多氧的一边加H +，酸性溶液中不能出现OH －。
再加电子使两边的电荷数相等：MnO -4+ 8H + 5e －= Mn 2+ + 4H 2O ①SO -23+ H 2O = SO -24+ 2H + + 2e －②（4）根据两个半反应得失电子的最小公倍数，将两个半反应分别乘以相应的系数后，消去电子，得到配平的离子方程式。
①式×2加②式×5得：核对等式两边各元素原子个数和电荷数是否相等。
根据题目要求，将离子方程式改写为分子（或化学式）方程式。
加入不参与反应阳离子或阴离子，引入的酸根离子以不引入其他杂质，不参与氧化还原反应为原则。
此反应中加入的是稀硫酸。
2KMnO 4 + 5K 2SO 3 +3H 2SO 4 = 2MnSO 4 + 5K 2SO 4 + H 2O例2 将氯气通入热的氢氧化钠溶液中，生成氯化钠和氯酸钠，配平此反应方程式。
配平：此反应是碱性溶液中Cl 2歧化为NaCl 和NaClO 3反应，Cl 2即是氧化剂，又是还原剂Cl 2 + NaOH −→−∆NaCl + NaClO 3相应的离子方程式为：Cl 2 + OH – −→−∆Cl – + ClO -3 写出两个半反应：Cl 2Cl – Cl 2ClO -3配平两个半反应，碱性溶液中少氧的一边加OH －，多氧的一边加H 2O ，但不能出现H +。
Cl 2 + 2e －= 2Cl – ③2MnO -4+ 16H + 10e －= 2Mn 2+ + 8H 2O+）5SO -23+ 5H 2O = 5SO -24+ 10H + + 10e －42324Cl 2 + 12OH – = 2ClO -3 + 6H 2O +10e－④将③式×5+④得化为简式得：3Cl 2 + 6OH – = ClO -3 +5 Cl – + 3H 2O改写为分子方程式：3Cl 2 + 6NaOH = NaClO 3 + 5NaCl + 3H 2O用离子– 电子法配平氧化还原反应方程式时，可以不必知道元素的氧化值，转移电子数在配平半反应时即可以确定，这是此法的一个优点。
离子电子法特别适合配平水溶液中的氧化还原反应，而配平半反应对于氧化还原反应的有关计算是非常重要的。
三、电极电势 1、原电池 （1）原电池的组成将锌片插入硫酸铜溶液中会自发地发生氧化还原反应： Zn(s) + Cu 2+(aq)Zn 2+(aq) + Cu(s) △r )298(0K H m = – 281.66 kJ ·mol －1随着反应的进行，金属铜不断地沉淀在锌片上，同时锌片不断地溶解。
反应是放热的，化学能转变为热能。
如何将化学能转变为电能而产生电流呢？1863年，J.E.Daniell 将锌片插入ZnSO 4溶液中，用这两个半电池组成了一个电池，称为Daniell 电池。
后来，经过改进，用充满含有饱和KCl 溶液的琼脂胶冻的倒置U 型管作盐桥将两个半电池联通，在锌片和铜片间串联一个安培计。
采用这样的铜–锌原电池获得了电流。
锌片为负极，发生氧化反应：Zn(s)Zn 2+ + 2e －铜片为正极，发生还原反应：Cu 2+ + 2e－Cu(s)氧化和还原反应分别在两处进行，还原剂失去电子经外电路转移给氧化剂形成了电子的有规则定向流动，产生了电流。
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。
在原电池中，两个半电池中发生的反应叫做半电池反应或电极反应。
总的氧化还原反应叫做电池反应。
铜–锌原电池反应为：5Cl 2 + 10e －= 10Cl –+）Cl 2 + 12OH – = 2ClO -3 + 6H 2O +10e－3Zn(s) + Cu 2+(aq) Zn 2+(aq) + Cu(s)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(1c )‖CuSO 4(2c )∣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+(1c ),Sn 4+('1c )‖Fe 3+(2c ), Fe 2+('2c )∣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MF E 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：MF E =)(+E －)(-E （10-1）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0MF E 表示。
MF E =0)(+E －0)(-E （10-2） 例如，25℃在铜–锌原电池中，当c (Cu 2+) =1.0 mol·L －1 , c (Zn 2+) =1.0 mol·L －1时，测得的电池电动势MFE =1.10 V 。
（3）原电池的电动势与反应的Gibbs 函数变热力学研究表明，在恒温恒压下，反应系统Gibbs 函数变等于系统能做的最大有用功，即：△r m G =max W （10-3）对于原电池反应来说，系统所能做的最大有用功就是电功。
根据物理学原理，电功等于通过的电量Q 与电动势的乘积：max W = – MF QE = –MF zFE （10-4）式中，F 为Faraday 常量，F = 96485 C·mol －1，z 为电池反应转移的电子数。
由上述两式得：△r m G = –MF zFE （10-5）如果电池反应是在标准状态下进行，则△r 0m G = –0MF zFE （10-6）根据（10-5），若已知电池电动势MF E ，可以求出电池反应的Gibbs 函数△r m G ；反之亦然。
2、电极电势 （1）电极电势的产生原电池的电动势是组成原电池的两个电极电势之差。
每个电极的电势是如何产生的呢？以金属电极为例，将金属浸入其盐溶液时，在金属与其盐溶液接触的界面上会发生金属溶解和金属离子沉淀两个不同的过程：当这两个过程速率相等时，达到动态平衡。
如果是较活泼的金属(如锌)，金属表面带负电荷，而靠近金属的溶液带正电荷，形成了双电层，产生了电势差，称为电极电势。
对于不活泼的金属(如铜)，则情况刚好相反，金属表面带正电荷，而靠近金属的溶液带负电荷。
但也形成双电层，产生电极电势。
电极电势的绝对值尚无法测定。
通常要选定一个参比电极，以其电极电势为基准，与其他电极相比较，从而确定其他电极的电极电势相对值。
通常选取的参比电极是标准氢电极。
（2）标准电极的确定 ①标准氢电极将镀有一层海绵状铂黑的铂片浸入H +浓度为1.0 mol ·l－1的酸性溶液中，不断通入压力为100 kPa 的纯净氢气。