无机化学氧化还原反应及电化学基础
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中一种重要的反应类型，其在自然界和工业生产中都有广泛的应用。
而电化学则是研究氧化还原反应中电荷转移过程的学科。
本文将探讨氧化还原反应与电化学之间的关系及其在实际应用中的作用。
一、氧化还原反应的基本概念氧化还原反应是指化学反应中电子的转移过程。
其中，氧化是指物质失去电子，而还原则是指物质获得电子。
这一过程常常伴随着氧化态和还原态之间的转化。
例如，金属的氧化是指其失去电子变成正离子，而非金属的还原则是指其获得电子变成负离子。
在氧化还原反应中，通常存在氧化剂和还原剂的概念。
氧化剂是指可以氧化其他物质的物质，它自身则被还原。
相反，还原剂是指可以将其他物质还原的物质，它自身则被氧化。
氧化剂和还原剂之间的作用是通过电子的转移来实现的。
二、电化学的基本原理电化学是研究在化学反应中电荷转移的学科。
它主要研究的是氧化还原反应的电流与电势之间的关系。
电化学研究中的核心是电解池的构成，即由氧化剂和还原剂构成的两个半电池，通过电介质连接形成闭合电路。
在电解池中，氧化剂半反应发生在阳极，还原剂半反应发生在阴极。
当外部电源施加电压时，电流通过电解池，促使氧化剂从阳极转移到阴极，还原剂则反之。
这样的电流转移过程，实质上是电子从氧化剂转移到还原剂的过程。
电化学反应的程度可以通过电势差来衡量。
电势差越大，说明反应越易进行，反之则反应难以发生。
而通过测量电势差的变化，可以得到不同反应之间的能量变化情况，从而研究氧化还原反应的热力学性质。
三、氧化还原反应与电化学的应用1. 电池电池是利用氧化还原反应产生电能的装置。
一般电池由正极、负极和电解质组成。
电池的运行过程就是氧化还原反应不断进行的过程。
正极的氧化反应释放电子，而负极的还原反应则接受电子。
通过外部连接电路，电能可以被释放出来，实现电池的工作。
2. 金属腐蚀与防护金属腐蚀是一种广泛存在于自然界中的氧化还原反应。
在金属表面形成腐蚀产物的过程中，金属自身发生氧化反应，形成氧化物。
无机化学第六章-氧化还原与电化学
Zn - 2e → Zn2+ Cu2+ + 2e → Cu
3)电池反应: 两半电池反应之和。 Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu
4) 原电池的符号表示：
(-)Zn︱Zn2+(aq)‖Cu2+(aq)︱Cu(+)
• 负极在左，正极在右。用符号（-）（+）表示。 • “︱”表示两相之间的界面。 • “‖”表示盐桥。 • 溶液的浓度、气体的压力也应标明。
C 4HNO 3 4NO 2 CO 2 2H2O
二、离子-电子法
MnO4 SO32 Mn 2 SO42
2 MnO4 8H 5e Mn2 4H2O（还原） 5 SO32 H2O 2e SO42 2H (氧化)
2MnO4 5SO32 6H 2Mn2 5SO42 3H 2O
Zn+CuSO4
ZnSO4+Cu
Zn
CuSO4
Cu-Zn原电池装置
原电池：将氧化还原反应的化学能转变 成为电能的装置。
2. 原电池的组成与表示方法
1)半电池(电极): 组成原电池的每个部分叫半电池。
Zn-ZnSO4 锌电极 失电子-负极
Cu-CuSO4 铜电极 得电子+正极
2)半电池反应:半电池中发生的反应。
2KMnO 4 5K 2SO3 3H 2SO 4 2MnSO 4 6K 2SO 4 3H 2O
配平下列反应：
K2Cr2O7+KI+H2SO4 K2SO4+Cr2(SO4)3+I2+H2O
Cl2+NaOH NaCl+NaClO3+H2O
6.2 原电池与电极电势 原电池的组成与表示方法
氧化还原反应、电化学
氧化还原反应、电化学知识归纳 2015.4.8一、 氧化还原反应失————升————氧—————还——————氧（被氧化） （做还原剂） （所得产物氧化产物）（发生氧化反应）得————降————还—————氧——————还（被还原） （做氧化剂） （所得产物还原产物） （发生还原反应）氧化剂具有氧化性，还原剂具有还原性氧化剂被还原，发生还原反应； 还原剂被氧化，发生氧化反应1、 利用氧化还原反应原理书写陌生方程式熟记常见的氧化剂及对应的还原产物、还原剂及对应的氧化产物氧化剂 KMnO 4 MnO 2 硝酸、 (H +、NO 3-) 浓硫酸 H 2O 2 O 2Cl 2 Fe 3+ HClO还原产物Mn 2+ NO 2 或NO SO 2 H 2O OH - Cl - Fe 2+ Cl - 还原剂 金属S 2- SO 32- SO 2I - Fe 2+ Br - H 2 C (有机物) H 2O 2氧化产物M n+ S SO 42- I 2 Fe 3+ Br 2 H + CO 2 O 22、建立氧化还原反应方程式的书写模型二、电化学（一）原电池1、原电池正负极的判断：① 、据电极材料：较活泼的电极材料——负极；较不活泼的电极材料——正极（一般规律）②、据电极发生的反应：失电子——负极；负——失——氧（氧化反应）得电子——正极；正——得——还（还原反应）③、根据电流方向或电子流向：电流(外电路)，由正极流向负极；电子则由负极经内电路流向原电池的正极。
④ 、、据内电路离子的迁移方向：阳离子流向电池正极．阴离子流向原电池负极。
2、电极反应式的书写（1）根据总反应或者题目的提示，找出氧化剂、还原剂以及对应的产物（2）正极发生还原反应，氧化剂+ n e－==还原产物负极发生氧化反应，还原剂—n e－== 氧化产物（3）利用化合价升降守恒推出正确的转移电子数（4）反应式两端添加电解质中存在的离子，使反应式电荷守恒（5）利用元素守恒写出完整的电极反应式（二）、电解池1、电解池阴阳极的判断：① 、据电源的正负极判断：阳极——与电源的正极相连；阴极——与电源的负极相连②、据电极发生的反应：失电子——阳极；阳（极）——失——氧（氧化反应）得电子——阴极；阴（极）——得——还（还原反应）③、据内电路离子的迁移方向：阳离子流向电解池阴极．阴离子流向电解池阳极。
大学无机化学-第七章-氧化还原反应-电化学基础-课件
种元素的原子总数各自相等且电荷数相等 ④ 确定两半反应方程式得、失电子数目的最小公倍
数。将两个半反应方程式中各项分别乘以相应的 系数，使得、失电子数目相同。然后，将两者合 并，就得到了配平的氧化还原反应的离子方程式。 有时根据需要可将其改为分子方程式。
3Cl2 (g) + 6OH- = 5Cl- + ClO3- + 3H2O 3Cl2 (g) + 6NaOH = 5NaCl + NaClO3 + 3H2O
无机化学
§7.1 氧化还原反应的基本概念
例 4 配平方程式
Cr(OH)3 (s) + Br2 (l) + KOH
K2CrO4 + KBr
Cr(OH)3 (s) + Br2 (l)
电极组成：Pt , Cl2(p) | Cl- (a)
电极反应： Cl2 + 2e
2Cl-
无机化学
§7.2 电化学电池
3. 金属-金属难溶盐-阴离子电极
将金属表面涂有其金属难溶盐的固体，然后浸 入与该盐具有相同阴离子的溶液中构成的电极
电极组成：Ag ,AgCl(s)| Cl- (a) 电极反应：AgCl + e Ag + Cl电极组成：Hg ,Hg2Cl2(s)| Cl- (a) 电极反应：Hg2Cl2+2e 2Hg +2Cl-
无机化学
§7.1 氧化还原反应的基本概念
2-2 半反应法（离子—电子法） 配平原则 （1）反应过程中氧化剂得到的电子数等于还
原剂失去的电子数 （2）反应前后各元素的原子总数相等
无机化学中的氧化还原反应和电化学
无机化学中的氧化还原反应和电化学无机化学是研究无机物质结构、性质和变化规律的科学分支。
其中，氧化还原反应和电化学是无机化学中重要且广泛应用的领域。
本文将探讨氧化还原反应和电化学的基本概念、应用和未来发展。
一、氧化还原反应的基本概念氧化还原反应是指物质中电子的转移过程。
在氧化还原反应中，被氧化的物质失去电子，而被还原的物质获得电子。
这种电子的转移导致了物质的化学变化。
氧化还原反应可以通过氧化态的变化来描述。
在反应中，氧化剂接受电子，其氧化态减少，而还原剂失去电子，其氧化态增加。
例如，氯气（Cl2）和氢气（H2）的反应可以表示为：Cl2 + 2e- -> 2Cl- （氯气被还原，氧化态减少）H2 -> 2H+ + 2e- （氢气被氧化，氧化态增加）氧化还原反应在生活和工业中有广泛的应用。
例如，电池的工作原理就是基于氧化还原反应。
电池中的正极和负极之间发生氧化还原反应，产生电流。
此外，氧化还原反应还可以用于金属的防锈和清洁等领域。
二、电化学的基本概念电化学是研究电与化学反应之间相互关系的学科。
它主要研究电解过程和电化学反应的机理。
在电化学中，电解是指通过外加电压将化学反应逆转的过程。
电解可以分为电解质溶液和电解固体两种情况。
在电解质溶液中，电解质分子或离子在电场的作用下发生氧化还原反应。
而在电解固体中，固体物质通过电子转移发生氧化还原反应。
电化学反应是指在电化学过程中发生的化学反应。
电化学反应可以是氧化还原反应，也可以是非氧化还原反应。
电化学反应的速率和方向可以通过电极电势来控制。
正电势的电极是发生氧化反应的位置，负电势的电极是发生还原反应的位置。
电化学在能源存储和转换、电解水制氢、电镀和电解池等领域有着广泛的应用。
例如，锂离子电池和燃料电池是电化学能源存储和转换的重要设备。
它们利用氧化还原反应将化学能转化为电能，实现能源的高效利用。
三、氧化还原反应和电化学的应用氧化还原反应和电化学在生活、工业和环境保护等领域有着广泛的应用。
氧化还原反应和电化学基础
8
⑷ 离子型化合物中，元素的氧化数等于该 ⑸ 离共子价所型带化的合电物荷中数，，共如用：电N子aC对I。偏向于电负性大 的原子 ，两原子的形式电荷数即为它们的氧化数， 如：HCI。 ⑹ 中性分子中，各元素原子氧化数的代数和为9 零。
S4O62- 4x+(-2)×6=-2 x=2.5 H5IO6 I:+7 ; S2O32- S:+2 例：求MnO4-中Mn的氧化值
2×3
0
+5
Zn+ HNO3
+2
+2
Zn(NO3)2+ NO + H2O
3 ×2
56
配系数
先配变价元素，再用观察法配平其 它元素原子的系数。
15
用氧化数表示氧化还原的状态 对于离子化合物的氧化还原反应来说，电 子是完全失去或完全得到的。但是，对于共价化 合物来说，在氧化还原反应中，有电子的偏移， 但还没有完全的失去或得到，因此用氧化数来表 示就更为合理。
16
例如：
H2+Cl2=2HCl 这个反应的生成物是共价化合物，氢原子的电子 没有完全失去，氯原子也没有完全得到电子，只是形成 的电子对偏离氢，偏向氯罢了。用氧化数的升降来表示 就是氯从0到-1，氢从0到+1。这样，氧化数的升高就是 氧化，氧化数的降低就是还原。在氧化还原反应里，一 种元素氧化数升高的数值总是跟另一种元素氧化数降低 的数值相等的。
11
一、氧化值的定义
在氧化还原反应中，电子转移引起某些原子的价 电子层结构发生变化，从而改变了这些原子的带电状 态。为了描述原子带电状态的改变，表明元素被氧化 的程度，提出了氧化态的概念。表示元素氧化态的的 数值称为元素的氧化值，又称氧化数。
无机化学第11章 电化学基础
正极：Cu2+ + 2e- → Cu
二、半电池/原电池符号、电极的分类
• 原则上，任何氧化还原半反应都可以设计成半 电池。 • 两个半电池连通，都可以形成原电池。 • 原电池符号： 习惯上把负极写在左边，正极写在右边，其中 “︱”表示两相界面，“‖”表示盐桥，c表示 溶液的浓度。
(-) Zn ︱ ZnSO4(c1) ‖ CuSO4(c2) ︱Cu (+)
五、能斯特方程
∵△rGm= -nFE ； △rGm= -nFE 非标准态下： △rGm= △rGm+RTlnJ ∴-nFE= -nFE +RTlnJ 对氧化还原反应:
RT EE ln J nF
能斯特方程
对电极反应:
RT [还原型] RT [氧化型] ln 或 ln nF [氧化型] nF [还原型]
活泼金属或浓度小
金属溶解的趋势小于 离子沉积的趋势，达 平衡时金属表面带正 电荷，靠近金属附近 溶液带负电荷。 Cu2++2eCu(s)
在原电池中做正极
不活泼金属 或浓度大
金属的平衡电极电势
• 产生在金属与其盐溶液之间的电势差称为 该金属的平衡电极电势（） • 电势差不仅取决于金属本性，而且与盐溶 液浓度、温度等因素有关 • 原电池，两极之间的电势差称为电动势（E） • 电动势 E = 正 - 负
例: 将下列氧化还原反应设计成原电池, 并写出它 的原电池符号。
2Fe2+(1.0mol/L)+Cl2(101325Pa) →2Fe3+(0.10mol/L)+2Cl-(2.0mol/L)
负极: Fe2+-e-=Fe3+
正极: Cl2+2e- =2Cl原电池符号:
第九章 氧化还原反应与电化学基础
第九章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。
无机化学第七章+氧化还原反应
三、电对的电极电势、电池的电动势及其测量
M
-
Mn
“金属-金属离子电极”
当金属 M 与其盐 Mn+ 溶液接触时，有两种 过程可能发生:
Ms Mn(aq) ne 溶解
Mn (aq) ne Ms
中各元素氧化数的代数和等于该离子所带电荷数。
氧化数与化合价的区别与联系：二者有时相等，有时不等。
例题 7-1： 确定下列化合物中S原子的氧化数：
(a) H2SO4；(b) Na2S2O3；(c) K2S2O8；(d) SO32 ；
(e)
S4O
2 6
。
Solution
设题给化合物中 S原子的氧化数依次为 x1, x2, x3， x4和x5, 根据上述有关规则可得:
10 HClO3 + 3 P4 + 18 H2O = 10 HCl + 12 H3PO4
这里介绍一种配平 H+、OH- 和H2O 的方法供参考：
酸性介质： 多 n个O，加 2n个H+，另一边 加 n个 H2O
碱性介质： 多 n个 O，加 n个 H2O，另一边 加 2n个 OH–
中性介质： 左边多 n个 O，加 n个 H2O，右边加 2n个 OH – 右边多 n个 O，加 2n个 H+，左边加 n个 H2O
双电层之间的电势差就是M-M+电极的电极电势，即
金属高出溶液的电势差，用符号 M n /M 表示。
标准电极电势： Mn/M
是指标准电极的电势. 凡是符合标准态条件的 电极都是标准电极:
• 所有的气体分压均为1×105Pa • 溶液中所有物质的活度均为1mol·L-1 • 所有纯液体和固体均为纯净物质
氧化还原反应和电化学
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。
氧化还原反应 电化学基础
电池反应 Sn2++ 2Fe3+ = Sn4+ + 2Fe2+
(－) (Pt) H2(pθ)H+(1mol·dm-3) Fe3+(1mol·dm-3) , Fe2+ (1 mol·dm-3) Pt(+) 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： Fe3+ + e = Fe2+ 电池反应： 电池反应： H2 + 2 Fe3+ = 2H+ + 2 Fe2+
(Pt)H2(p)H+(1 mol·dm-3) Cl2(p)Cl– (c mol·dm-3)Pt
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–
二、确定氧化态的规则 (the rules for the determination of oxidation state) 1. 离子型化合物中，元素的氧化数等于该离子所 离子型化合物中， 带的电荷数 2. 共价型化合物中，共用电子对偏向于电负性大 共价型化合物中， 的原子 ，两原子的形式电荷数即为它们的氧化数 3. 单质中，元素的氧化数为零； 离子 n-氧化数为 单质中，元素的氧化数为零； 离子X n4. 中性分子中，各元素原子的氧化数的代数和为 中性分子中， 零 ，复杂离子的电荷等于各元素氧化数的代数和
Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu 氧化反应 Zn = Zn2+ + 2e Cu2+ + 2e = Cu 还原反应
无机化学氧化还原反应及电化学基础
2 电极的类型和电池符号：
B 气体-离子电极
组成：由惰性导体(如铂和石墨)，气体和相应气体元素
的离子盐溶液组成;
惰性导体与接触的气体和溶液均不发生反应；
例：氢电极(H+/H2)和氯电极(Cl2/Cl-)电极
电极反应：2H2eH2 C2l2e2Cl
电极符号：Pt, H2︱H+ (c)
Pt, Cl2(p)︱Cl- (c)
Hale Waihona Puke 11-1 氧化数与氧化还原反应方程式配平
b）不同类型化合物氧化数值确定原则： 3）不同化合物确定的经验和总规则： 3.1 单质中元素的氧化数为零； 3.2 氧的氧化数一般为-2；过氧化物中，为-1;超氧化物 中，为-1/2; 3.3 氢的氧化数一般为+1,但在金属氢化物中，为-1; 3.4 化合物中所有元素氧化数的代数和为零
“︱”表示气体与溶液之间的界面，即气液界面
(p) 表示压力；
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
电极反应：F3ee F2e
电极符号： Pt︱Fe2+ (c1), Fe3+(c2) “︱”表示金属与溶液之间的界面，即固液界面， (c) 表示离子浓度
氧化数降低 还原反应 氧化剂(氧化数降低的物质)
11-1 氧化数与氧化还原反应方程式配平
2. 氧化反应方程式的配平： 1）氧化数法： A 根据实验事实写出反应物和生成物，并注明反应条件； B 标出氧化剂和还原剂反应前后的氧化数的变化； C 按照氧化还原反应同时发生，氧化数升高和降低总数相
等的原则，首先配平氧化剂和还原剂的系数； D 根据反应的实际情况，用H+、OH-和H2O等配平氧化数
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（简称“氧化还原反应”）是化学反应中一种非常重要的类型。
在氧化还原反应中，物质的电荷状态发生变化，原子失去或获得电子，从而形成离子，以完成化学反应。
电化学则是研究电能与化学能之间转化的学科。
一、氧化还原反应1. 概念和基本原理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的互相转移过程。
氧化是指物质失去电子，而还原则是指物质获得电子。
在氧化还原反应中，存在着氧化剂和还原剂的概念。
氧化剂接受电子，自身被还原，而还原剂则失去电子，自身被氧化。
2. 氧化还原反应的应用氧化还原反应广泛应用于生活和工业领域。
例如，在电池中，氧化还原反应产生电能；在腐蚀过程中，金属发生氧化还原反应，导致金属的破坏；在生物体内，呼吸作用中的氧化还原反应产生能量。
二、电化学1. 电化学基本概念电化学是研究电能与化学能之间相互转化的学科。
它涉及到电解、电极反应、电池和电解质溶液等概念。
电化学通常分为两个分支：电解学和电池学。
2. 电化学实验电化学实验是研究电化学现象的重要手段。
在实验中，常见的电化学装置包括电解槽、电极、电解质溶液等。
通过实验可以观察到电流的流动和电极上发生的反应，从而揭示电化学过程的本质。
三、氧化还原反应与电化学的联系氧化还原反应与电化学紧密相关。
在电池中，氧化还原反应产生电能，而在电解槽中，电能则用于促使氧化还原反应发生。
此外，电极反应是电化学研究的重点之一，它涉及到氧化还原反应中电子的转移过程。
结论氧化还原反应是化学反应中重要的类型，通过氧化和还原的相互转化，实现能量的转化。
电化学则是研究电能与化学能之间相互转化的学科，它与氧化还原反应密切相关。
两者的研究和应用对于能源、环保等领域具有重要意义。
通过深入理解氧化还原反应和电化学，我们可以更好地应用于实际生活和工业中，促进科学技术的发展和进步。
这篇文章介绍了氧化还原反应和电化学的基本概念、原理和应用，并强调了两者之间的联系。
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。
氧化还原反应和电化学
氧化还原反应和电化学氧化还原反应是化学反应中常见的一种类型。
在这种反应中，物质失去或获得电子，导致氧化态和还原态之间的转变。
电化学是研究氧化还原反应的学科。
氧化还原反应氧化还原反应通过电子转移来传递能量。
在氧化反应中，物质失去电子，并增加氧化态。
在还原反应中，物质获得电子，并减少氧化态。
氧化还原反应通常涉及两个反应物，一个被氧化，一个被还原。
这种反应可以被描述为：氧化物 + 还原物→ 氧化物 + 还原物。
在这个过程中，电子在两个物质之间传递。
电化学电化学是研究氧化还原反应和相应的电荷转移过程的学科。
它的研究对象包括电解反应、电敏反应和电池等。
电解反应是通过外加电压来促使氧化还原反应发生的反应。
电敏反应是指利用电子转移来检测物质浓度或触发特定的化学反应。
电池是将化学能转化为电能的装置。
在电化学中，有两个重要的概念：电势和电流。
电势是指物质相对于某个参考电极的电压。
它是衡量物质氧化还原能力的指标。
电流是电荷经过单位时间的流动量，用安培（A）表示。
电化学还涉及到一些重要的概念，如电解质、阳极、阴极、溶液电导率等。
电解质是能够导电的物质，它在电解质溶液中会发生电离。
阳极是在电化学中发生氧化反应的电极，而阴极是发生还原反应的电极。
溶液电导率是指溶液中的离子导电能力。
总结氧化还原反应和电化学是相关的领域，它们研究了物质之间的电子转移和能量传递。
氧化还原反应通过电子转移来传递能量，而电化学则研究了这些反应及其应用。
在电化学中，电势和电流是重要的概念，同时还有其他涉及电解质、阳极、阴极等概念。
理解氧化还原反应和电化学对于深入理解化学领域的许多过程和应用具有重要意义。
大学无机化学第四版第四章课件
EMF
=
EMF
0.0592 V Z
lg
J
对于非标准态下的反应：
EMF > 0.2V EMF > 0 反应正向进行； EMF < - 0.2V EMF < 0 反应逆向进行。 0.2V < EMF < 0.2V 用 EMF 判断
例：判断在酸性溶液中H2O2与Fe2+混合 时，能否发生氧化还原反应？若能反应，写
3
4.1.2 氧化还原反应方程式的配平
配平原则：
① 电荷守恒：氧化剂得电子数等于 还原剂失电子数。
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。
= E (Ag+ / Ag) + 0.0592V lg {c(Ag+ )} = E (Ag+ / Ag) + 0.0592V lg Ksp (AgCl) = 0.799V + 0.0592V lg1.8×1010 = 0.222V
AgCl(s)+ e Ag(s)+ Cl (aq) 当c(Cl ) = 1.0mol L1 时 , c(Ag+ ) = Ksp (AgCl)
①
MnO
4
+
SO
2 3
SO
2 4
+
Mn 2+
②
MnO
4
+ 8H +
+ 5e
=
氧化还原反应和电化学
第10章 氧化还原反应§10-1 氧化还原反应的基本概念如果我们从有无电子得失和转移（中学化学：化合价升降）的观点，可以将无机化学反应分为两大类：⑴非氧化还原反应在反应的过程中参加反应的物质在反应前后无电子的得失和化合价的变化。
例如，酸碱反应、沉沉反应等即是：AgNO 3+NaCl=AgCl ↓+NaNO 3在反应的过程中只是离子间交换伴侣，而并无电子的得失；⑵氧化还原反应在反应的过程中，参加反应的物质或被氧化，即在化学反应中某一物质失去电子（化合价升高）的变化；或被还原，即在化学反应中某一物质得到电子（化合价降低）的变化。
氧化还原反应就是在化学反应中电子从一个原子或离子转移到另一个原子或离子的过程。
例如：2e┌───┐Zn(s) + Cu 2+(aq) = Zn 2+(aq) + Cu(s)↓还原剂 氧化剂特征：(1)有电子的得失或转移(有化合价的变化)。
(2)同时发生于同一体系。
(3)得失或转移电子的总数必然相等（化合价的升高和降低的总数相等）。
10-1-1 氧化数氧化数是在中学化学的化合价基础上引入的新的概念。
元素氧化数的变化是划分氧化还原反应和非氧化还原反应的主要依据，也是定义氧化剂、还原剂和配平氧化还原方程式不可缺少的概念。
6=1-1-1 氧化数的概念及计算方法氧化数的定义：氧化数的概念是格拉斯通1948年首先提出的，19100国际纯化学和应用化学会议(IUPAC)对氧化数定义如下：氧化数(氧化值)是某元素一个原子的形式电荷数，这种电荷数是由假设把每个键中的电子指定给电负性更大的原子而求得的。
显然，按照定义，在化合物中电负性更大的元素的原子的氧化数应为负值。
氧化数的确定规则:⑴单质中元素的氧化数皆为零。
如O 2、N 2，白磷(P 4) 分子中的四面体由4个P-P 键构成，但因是由同种原子构成，元素的电负性相同，电子对不偏移，所以P 4中的P 的氧化数为零。
⑵在简单离子（单原子离子）中，离子的电荷数即其氧化数。
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11-1 氧化数与氧化还原反应方程式配 平
1. 氧化数: a）定义：某元素一个原子的电荷数，是元素原子的形 式电荷数，或表观电荷数。 b）不同类型化合物氧化数值确定原则： 1）离子型化合物中，元素原子的氧化数等于其所带电 荷数；MgCl2 : Mg2+ (Mg: +2), Cl- (Cl: -1) 2）共价型化合物中，将共用电子对指定给电负性较大 原子后，各个原子减少或增加的电子数;
还原反应
还原剂(氧化数升高的物质)
氧化剂(氧化数降低的物质)
11-1 氧化数与氧化还原反应方程式配 平
2. 氧化反应方程式的配平： 1）氧化数法：
A 根据实验事实写出反应物和生成物，并注明反应条件；
B 标出氧化剂和还原剂反应前后的氧化数的变化； C 按照氧化还原反应同时发生，氧化数升高和降低总数相 等的原则，首先配平氧化剂和还原剂的系数； D 根据反应的实际情况，用H+、OH-和H2O等配平氧化数
氧化还原反应中电子的转移(化学能)直接转变为电能的装置
• Zn片和ZnSO4溶液
• Cu片和CuSO4溶液 • 盐桥：
填充饱和 KCl 和琼胶做成的冻胶，
沟通电极，中和 Zn 2+ 过剩和 SO 4 2过剩，保持电中性。
• 金属导线
11-2 原电池
1 原电池： 氧化还原反应中电子的转移(化学能)直接转变为电能的装置 锌铜原电池主要反应：
2）半反应法： D 总反应＝5x氧化反应＋2x还原反应
2 2MnO 6 H 5 H C O 2 Mn 10CO2 8H 2O 4 2 2 4
11-2 原电池
1 原电池： 锌铜原电池主要构件：
John Frederic Daniell, 1790-1845 (English)
H2O：H-O共价键; O电负性大于H原子，故共用电子对
偏向O原子. (O: 2个电子，-2; H: 1个电子,+1)
11-1 氧化数与氧化还原反应方程式配 平
b）不同类型化合物氧化数值确定原则： 3）不同化合物确定的经验和总规则：
3.1 单质中元素的氧化数为零；
3.2 氧的氧化数一般为-2；过氧化物中，为-1;超氧化物 中，为-1/2; 3.3 氢的氧化数一般为+1,但在金属氢化物中，为-1; 3.4 化合物中所有元素氧化数的代数和为零
11-1 氧化数与氧化还原反应方程式配 平
1. 氧化数: d）氧化数与共价数的区别
概念上：共价数形成共价键时的共用电子对数
数值上：有时相等，有时不等；H2(氧化数:0; 共价数:1) 符号上：氧化数有正负之分，共价数则无； e）氧化数与化学反应过程 反应类型 氧化剂/还原剂
氧化数升高
氧化数降低
氧化反应
电对：一种元素的氧化型和还原型组成氧化还原对，简
称电对；表示为 氧化型 / 还原型
6-2 原电池
2.1 电极的类型： A 金属-金属离子电极
组成：由金属和金属离子的盐溶液组成;
例：Zn2+/Zn和Cu2+/Cu电极 电极反应：Zn 2 2e Zn 电极符号： Zn︱Zn2+ (c)
Cu 2 2e Cu
B 写出半反应： 氧化反应：H 2C2O4 CO2 C 配平半反应原子数和电荷数
＋3 → ＋4 ＋7 → ＋2
还原反应：MnO4 Mn2
氧化反应：H 2C2O4 2CO2 2H 2e
2 还原反应：MnO 8 H 5 e Mn 4H 2O 4
11-1 氧化数与氧化还原反应方程式配 平
1）氧化数法： 配平I2与NaOH溶液反应生成NaI和NaIO3
氧化数确定：
A 反应物： I2 [0] 生成物： NaI[-1] B 每个I原子降低＝1
0
NaIO3[+5] 每个I原子增高＝5
1 5
总氧化数升高(5)x1
氧化剂/还原剂
3 I 2 6OH 5 I
C
总氧化数降低(1)x5
未发生变化的元素，使得方程两端各元素的原子个数均
相等；
11-1 氧化数与氧化还原反应方程式配 平
1）氧化数法： 例：酸性介质中，K2Cr2O7氧化FeSO4，生成Fe2(SO4)3和
绿色Cr2(SO4)3，配平反应方程；
氧化数确定： A 反应物： K2Cr2O7 [+6] 生成物： Cr2(SO4)3 [+3] FeSO4 [+2]
1
I O3 3H 2O D
歧化反应：氧化数升高和降低只涉 及一种元素的反应
11-1 氧化数与氧化还原反应方程式配 平
2）半反应法：总反应分解为氧化反应和还原反应 配平稀H2SO4中，KMnO4氧化H2C2O4溶液反应
A 根据实验现象，写出主要产物，以离ห้องสมุดไป่ตู้方程式表示：
2 MnO H H C O Mn CO2 4 2 2 4
左：Zn - 2e → Zn2+，
为负极（电流流入，电 子流出） 右：Cu2+ + 2e → Cu， 为正极（电流流出，电
子流入）
11-2 原电池
1 原电池组成： 由两个半电池组成，每个半电池又称电极，包括传导电
子的金属和组成电极的溶液；
电极：包含同一元素的不同氧化数的两种物质，氧化型 和还原型； 电极反应：电极中发生的氧化反应或还原反应； 电池反应：两个电极反应之和；
Fe2(SO4)3 [+3] D
B 每个Cr原子变化数＝3 每个Fe原子变化数＝1 C 总氧化数降低(2x3)x1
Cr2O4
氧化剂
2
2 3Fe2 14H 2Cr 3 2 3Fe3 7H 2O
还原剂 总氧化数降低(1)x2x3
11-1 氧化数与氧化还原反应方程式配 平
第十一章 氧化还原反应及电化学基础
11-1 氧化数与氧化还原反应方程式配平
11-2 原电池：组成与电极类型、符号
11-3 电池电动势与电极电势
11-4 标准电动势与氧化还原平衡
11-5 标准电动势计算
11-6 影响电极电势的因 /?kfeiluotianxing
Cu︱Cu2+ (c)
“︱”表示金属与溶液之间的界面，即固液界面，
(c) 表示离子浓度
6-2 原电池
2 电极的类型和电池符号： B 气体-离子电极 组成：由惰性导体(如铂和石墨)，气体和相应气体元素 的离子盐溶液组成; 惰性导体与接触的气体和溶液均不发生反应；