大学实验化学 氧化还原反应与电极电位
基础化学 第八章 氧化还原反应和电极电位
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（三）氧化数和化合价的区别
1.化合价必须是一个整数。化合价反映的是原 子之间形成化学键的能力。
例如，在Fe3O4中，Fe实际上存在两种价态： +2和+3价，其分子组成为：Fe2+3O3·Fe+2O。
构成的电极。如：银电极（ Ag+ / Ag ） 。
电极组成式：Ag|Ag+ (c)
电极反应： Ag+＋e-
Ag
2. 气体电极：将气体通入其相应离子溶液中，并
用惰性导体作导电极板所构成的电极。如: 氢电
极和氯电极。
电极组成式：Pt | Cl2 (p) | Cl- (c)
电极反应： Cl2 + 2e-
2 Cl-
如半反应 MnO4-＋8H+ ＋5e-
Mn2+＋4H2O
电子转移数为5，氧化型包括MnO4-和8H+，
还原型为Mn2+和水。
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氧化还原反应小结
还原半反应 氧化还原反应
氧化半反应
还原半反应 氧化 态 得 电 子 ， 被 还 还原 原 态
高价态 氧化数降低 低价态
氧化半反应 还原 态 失 电 子 ， 被 氧 氧化 化 态
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Zn + 2HCl
ZnCl2 + H2
其中，锌失去电子，氧化值升高，被氧化，称为
还原剂(reducing agent)，又称电子的供体(electron
donor)。HCl中的H+得到电子，氧化值降低，被还
原，HCl称为氧化剂(oxidizing agent)，又称电子的
氧化还原反应与电极电位
当H+, OH– 出现在 氧化型时，H+, OH– 写在方程分 子项中， H+, OH– 出现在还原方时，H+, OH –写在 方程中分母项中。
MnO4 + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O
从电极电位的Nernst方程可以看出：
❖ 电极电位不仅取决于电极本性，还取决于温度和氧 化剂、还原剂及相关介质的浓度或分压。
电极电位的Nernst方程 p Ox + ne- q Red
Ox/Red O θ x/ReR dnFTlnccR qO pexd
298K时
q 0.059lg2ca(O)x
n cb(Re)d
应用Nernst公式时应注意：
1) 电极反应中固体.纯液体.不写入公式。 2) 对气体，以相对压力代入公式。 3) 除氧化态、还原态物质外，参加电极反应 的其它物质（如H+、 OH-）浓度也应写入。
例：已知:
θ O2/OH
0.40V
求pOH=1, p(O2)=100kPa时, 电极反应(298K)
O2 + 2H2O + 4e = 4OH 的 O2/OH
例：原电池的组成为(－)Zn|Zn2+ (0.001mol·L-1) Zn2+ (1.0mol·L-1)| Zn (＋) 计算298K时，该原电池的电动势。
❖ 当Eθ>0 即θ+> θ－ 正反应能自发进行 ❖ 当Eθ＝0 即θ+＝ θ－ 反应达到平衡 ❖ 当Eθ<0 即θ+< θ－ 逆反应能自发进行
例：判断反应在标准状态下能否自发进行。
Pb + Sn2+
氧化还原反应与电极电位
氧化还原反应与电极电位氧化还原反应是化学反应中常见的一种类型，它涉及到电子的传递和原子、离子之间的电荷转移。
在氧化还原反应中，物质可以同时发生氧化和还原的过程，其中一个物质被氧化，失去电子，另一个物质则被还原，获得电子。
这种反应可以通过电极电位来描述和测量。
一、电极电位的定义电极电位是指电极与溶液中某特定物种（如氢离子）之间的电势差。
它是描述氧化还原能力的物理量，以标准氢电极为参照。
标准氢电极的电极电位定义为0V，其他电极与标准氢电极之间的电位差可以正负表示。
正值表示该电极的氧化还原能力较强，负值表示能力较弱。
二、氧化还原反应中的电位变化在氧化还原反应中，电子的转移会导致电极电位的变化。
当物质被氧化时，它的电极电位会升高，而当物质被还原时，电极电位会降低。
这是因为被氧化的物质失去了电子，所以电极电位增高；而被还原的物质获得了电子，所以电极电位降低。
三、电极电位的测量方法测量电极电位的方法有很多种，其中较常用的是电化学法。
电化学法利用电池的原理，将待测电极与参比电极连接在一起，通过测量其间的电势差来得到电极电位。
常见的参比电极有标准氢电极、银/银离子电极等。
四、电极电位对氧化还原反应的影响电极电位可以影响氧化还原反应的进行程度和方向。
当两个电极电位之间的差异较大时，电子会从电位较负的一侧传递到电位较正的一侧，从而反应更为剧烈。
根据电极电位的高低，氧化还原反应可以被分为自发反应和非自发反应。
自发反应是指电极电位差足够大，反应能够自行进行；非自发反应是指电极电位差不足以驱动反应发生，需要外部提供电势差来促使反应进行。
五、电极电位在实际应用中的意义电极电位在许多领域具有广泛的应用价值。
在电化学电池中，电极的电位差决定了电池的工作状态和输出电压。
在腐蚀、电解和电镀等工艺中，电极电位的变化影响着反应速率和产物的选择。
而在生物体内，电极电位的平衡和调节对细胞的正常功能也具有重要作用。
总结：氧化还原反应与电极电位密切相关。
氧化还原反应与电化学电位差实验
氧化还原反应与电化学电位差实验在化学领域中，氧化还原反应是一类重要的化学反应。
它涉及到物质的电荷转移过程，包括物质的氧化与还原。
而电化学电位差实验则是一种用来测量氧化还原反应中电子转移能力的实验方法。
本文将介绍氧化还原反应的基本原理，以及如何进行电化学电位差实验来探究物质的电子转移能力。
一、氧化还原反应的基本原理氧化还原反应简称为红ox还red反。
其中氧化是指物质失去电子，还原则是指物质得到电子。
在氧化还原反应中，原子或离子转移电子，形成不同的化合物。
这一类反应常见于日常生活和工业生产中，例如金属的锈蚀、燃料的燃烧等。
氧化还原反应的好处在于它可以产生能量。
通过氧化还原反应，电子从一个物质转移到另一个物质，从而产生电能或热能。
这种能量转化可以应用于电池、燃料电池和其他电化学装置中。
在氧化还原反应中，有一种重要的指标被称为电化学电位差。
它是用来评估物质在氧化还原反应中的电子转移能力。
电化学电位差越大，说明物质在反应中具有更强的还原或氧化能力。
通过测量电位差，我们可以了解不同物质之间电子转移的能力差异，从而对其进行分类和研究。
二、电化学电位差实验的原理和方法电化学电位差实验通常采用电化学电池进行。
电化学电池由两个半电池组成，每个半电池中都包含一个氧化剂和一个还原剂。
其中，氧化剂负责接受电子，还原剂则负责失去电子。
两个半电池之间通过电解质桥或盐桥连接。
在进行电化学电位差实验时，首先需要准备两个半电池溶液。
其中一个半电池溶液中含有待测物质，另一个溶液中含有参比物质。
参比物质的电化学电位已经被广泛研究和测定，它作为一个标准来对待测物质进行比较。
实验开始时，将两个半电池连接起来，使得电流可以从一个半电池流向另一个半电池。
然后，在待测物质和参比物质之间建立电位差。
通过测量这个电位差的大小，我们可以了解待测物质的电子转移能力。
电位差的测量通常使用电极进行，例如参比电极和工作电极。
在实验过程中，需要控制好实验条件，包括温度、溶液浓度和电极区域等。
氧化还原反应与电位的测定
氧化还原反应与电位的测定氧化还原反应是化学反应中常见的一类反应，其中涉及到电子的转移和氧化态的改变。
电位的测定则是通过测量氧化还原反应中电子转移的能力来确定化学物质的还原能力或氧化能力的一种方法。
本文将介绍氧化还原反应的基本概念和电位的测定原理。
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发生的电子传递过程，其中一种物质失去电子，发生氧化反应，称为氧化剂；另一种物质获得电子，发生还原反应，称为还原剂。
氧化还原反应的核心是电子的转移，有时候还伴随着氢离子或氧原子的转移。
例如，常见的金属与酸反应的氧化还原反应可以表示为：M + 2H+ -> M2+ + H2↑在这个反应中，金属M（如铁）失去两个电子，被还原剂还原成M2+；同时，酸中的氢离子接受了这两个电子，被氧化剂氧化成氢气。
二、电位的测定原理电位是指物质与标准氢电极之间的电势差，用于描述物质的还原能力或氧化能力。
标准氢电极的电位被定义为0V，其他物质与标准氢电极之间的电位差被称为标准电极电位，通常表示为E。
电位的测定可以通过比较待测物质与标准电极之间的电势差来进行。
一种常用的标准电极是标准氢电极，它的电位被定义为0V。
因此，我们可以将标准氢电极作为参照，测量待测物质与标准氢电极之间的电势差，从而确定待测物质的电位。
三、电位测定实验步骤1. 准备实验所需的材料和仪器，包括待测物质、标准氢电极、盐桥、电位计等。
2. 将标准氢电极连接至电位计的阳极端，待测物质连接至电位计的阴极端。
3. 使用盐桥将两个电极连接起来，保证电解质溶液的离子传递。
4. 打开电位计，调节至合适的量程，并记录初始电位。
5. 向待测物质中添加适量的还原剂或氧化剂，观察电位变化，并记录最终电位。
6. 根据电位的变化计算出待测物质的电位与标准氢电极的电位之间的差值，即待测物质的标准电极电位。
四、电位测定实验注意事项1. 实验过程中要保持电位计和电极的清洁，并避免触碰电极以免影响实验结果。
氧化还原反应的电位与标准电极电势
氧化还原反应的电位与标准电极电势氧化还原反应是化学中十分重要的一类反应，在许多化学和生物过程中起着关键作用。
在这些反应中，电子的转移是一个核心步骤，而电子的转移程度取决于氧化还原反应的电位。
本文将介绍氧化还原反应的电位以及标准电极电势，以帮助读者更好地理解这一概念。
一、氧化还原反应的概念及基本原理氧化还原反应是指物质在化学反应中失去或获得电子的过程。
在氧化还原反应中，通常有一个物质被氧化（失去电子），同时另一个物质被还原（获得电子）。
这种电子的转移导致了物质的化学性质的变化。
在氧化还原反应中，有两个重要的概念需要理解：氧化剂和还原剂。
氧化剂是指能够接受电子的物质，它们在反应中发生还原。
而还原剂是指能够提供电子的物质，它们在反应中发生氧化。
氧化剂和还原剂之间的电子转移进一步推动了氧化还原反应的进行。
二、电位与电势的概念电位是指电荷在电场中由于位置的不同而具有的能量差异。
在氧化还原反应中，我们关注的是电荷的转移过程，因此我们需要引入电势的概念。
电势是指单位正电荷在电场中的势能，它可以用来描述电荷的状态，并进一步推导出与电势相关的氧化还原反应的性质。
标准电极电势是指在标准状态下，电极与参比电极之间产生的电势差。
标准状态下，物质的浓度为1mol/L，温度为25℃，压力为1 atm。
通过与参比电极的比较，我们可以确定氧化还原反应的标准电极电势，进而预测反应的方向和速率。
三、标准电极电势的测量与应用标准电极电势可以通过电化学电池来测量。
电化学电池是由两个电极构成的系统，其中一个电极是参比电极，而另一个电极则是我们希望测量电势的电极。
在测量过程中，我们将待测电极与参比电极连接，通过测量电路中流过的电流和电势差的变化，可以确定待测电极与参比电极之间的电势差，即标准电极电势。
标准电极电势的测量结果通常以“标准氢电极”作为参照。
标准氢电极的电势被定义为零，其他电极的电势则以标准氢电极为基准进行比较。
通过测量不同电极与标准氢电极之间的电势差，我们可以获得相应物质的标准电极电势。
氧化还原反应与电位测定
氧化还原反应与电位测定
简介
本文档旨在介绍氧化还原反应与电位测定的基本概念及其在化学实验中的应用。
氧化还原反应的基本概念
氧化还原反应是化学反应中常见的一种类型，它涉及到电子的转移过程。
在氧化还原反应中，有一种物质被氧化（失去电子），同时另一种物质被还原（获得电子）。
氧化还原反应可以用化学方程式来表示，其中通常会出现氧化剂和还原剂两个概念。
氧化剂是指能够接受电子的物质，而还原剂则是指能够给予电子的物质。
电位测定的原理
电位测定是一种用来测量物质氧化还原能力的方法。
它通过测量物质在电极上的电位来判断其氧化还原能力的强弱。
电位是指物质在电极上产生的电势差，它可以用来衡量物质与电极之间的电子传递能力。
电位测定可以通过将物质溶解在溶液中，然后将电极插入溶液中并测量电势差的方式来实现。
氧化还原反应与电位测定的应用
氧化还原反应及其电位测定方法在化学实验和工业生产中有着
广泛的应用。
在化学实验中，氧化还原反应可以用来定量分析物质
的含量，判断反应的进行程度以及探测物质的性质。
而电位测定则
可以用于测量溶液中各种物质的氧化还原能力，从而进一步了解化
学反应的特性和机制。
在工业生产中，氧化还原反应可用于电池制造、金属腐蚀防护、化工催化剂等方面。
总结
氧化还原反应与电位测定是化学领域中重要的概念和实验技术。
它们在化学实验和工业生产中发挥着重要作用，为我们了解物质的
性质和化学反应的进行提供了有力的手段。
氧化还原与电极电位的测定
实验 氧化还原与电极电位的测定一、实验目的1．了解电极电位与氧化还原反应的关系以及介质的酸碱性对氧化还原的影响。
2．了解测定电极电位的原理和方法。
3．了解溶液浓度对电极电位的影响。
4．学习使用酸度计测定电动势的方法。
二、实验原理1．氧化还原反应（1）氧化还原反应进行的方向根据标准电极电位，可以判断氧化还原反应进行的方向。
一般地说，作为氧化剂物质的电对的标准电极电位的代数值大于作为还原剂物质的电对的标准电极电位的代数值时，反应可以自发进行。
例如：3FeCl 可能和铜反应。
从电极电位数据值V Fe Fe 77.00/23=++ϕ、V Cu Cu 34.00/2=+ϕ可以看出，0/0/223Cu Cu Fe Fe +++>ϕϕ。
因此，Cu 作还原剂，而FeCl 3作为氧化剂，可以进行如下反应：32222FeCl Cu FeCl CuCl +=+印刷电路筒板能用FeCl 3溶液腐蚀，就是依据这个反应。
（2）介质对氧化还原反应的影响介质的酸碱性对含氧酸盐的氧化性影响很大。
例如，KMnO 4在不同介质中还原产物不同，在酸性介质中，4MnO -被还原为2Mn +离子（无红或浅红色），在中性或弱碱性介质中被还原为2MnO （褐色可暗黄色）沉淀；在强碱性介质中还原为24MnO -离子（绿色）。
由此可知，4KMnO 的氧化性随介质酸性减小而减弱。
（3）中间价态化合物的氧化还原性中间价态化合物，一般既可作氧化剂，又可作还原剂，例如，H 2O 2常作为氧化剂而被还原为H 2O 或OH -，但遇到强氧化剂时，即作为还原剂被氧化而放出O 2。
2．电极电位的测定及与浓度的关系（1）电极电位的测定测定电极电位，通常是用标准氢电极作参作电极，与待测电极组成原电池，用电位计测定其电动势。
根据E ϕϕ=-正负，可求得待测电极的电极电位。
由于采用标准氢电极不很方便，因此，常用甘汞电极作为参比电极。
例如测出以锌电极作负极，以饱和甘汞电极（25℃时，电位值为0.2415V ）作为正极的原电池电动势，就可求得锌电极电位EE E Z Z Z Z -==2415.0n/nn/n 22－＝－＝－甘汞甘汞负正＋＋ϕϕϕϕϕϕ（2）电极电位和浓度的关系电极电位与溶液浓度的关系，可用能斯特方程式表示： 25℃时 00.059[]lg n ϕϕ=+氧化态[还原态]一般说来，当金属离子或氢离子浓度减小时，金属或氢电极的电极电位代数值减小，当非金属离子浓度减小时，非金属电极的电极电位代数值增大。
氧化还原反应的电位和电池
氧化还原反应的电位和电池氧化还原反应是化学反应中非常重要的一种反应类型。
在氧化还原反应中，发生氧化的物质失去电子，而发生还原的物质则获得电子。
这种转移电子的过程产生了电位差，我们可以利用这个电位差来构建电池。
一、氧化还原反应电位1. 定义在氧化还原反应中，每个物质都有一个对应的标准电位。
标准电位是指在标准状态下，浓度为1 mol/L的溶液中，特定反应与标准氢电极之间的电位差。
标准氢电极被定义为电位为0V。
2. 电位的符号电位的符号表示了氧化还原反应的方向。
正号表示物质参与反应时发生了氧化，负号表示物质发生了还原。
3. 电位表氧化还原反应的电位可以通过标准电极电位表获得。
标准电极电位表列出了一系列物质与标准氢电极之间的电位差。
二、电池的构建1. 电化学电池电池是一种将化学能转化为电能的装置。
它由两个半电池组成，每个半电池都包含一个氧化剂和一个还原剂。
通过氧化还原反应中的电子转移，形成了电位差，从而产生了电能。
2. 电池的构成电池由正极、负极和电解质组成。
正极是一个半电池中的还原剂，并吸收来自外部的电子，同时发生还原反应。
负极是一个半电池中的氧化剂，并释放出电子，同时发生氧化反应。
电解质在两个半电池之间传导离子。
3. 电池电势电池电势是指整个电池的电位差，也就是正极与负极之间的电位差。
它可以通过正极和负极之间的电位差相加得到。
三、电池的应用1. 干电池干电池是一种常见的使用氧化还原反应的电池。
它由一个锌负极、一个二氧化锰正极和一个电解质组成。
在使用过程中，锌负极发生氧化反应，而二氧化锰正极发生还原反应，产生了电能。
2. 燃料电池燃料电池是一种利用燃料和氧气进行氧化还原反应产生电能的电池。
它可以利用氢气、甲醇等燃料与氧气反应，产生电能和水。
3. 锂电池锂电池是一种常见的可充电电池。
它的正极是由锂化合物组成，负极通常是由碳材料组成。
锂电池中发生的氧化还原反应使得电池可以多次充放电，具有较高的能量密度。
总结：氧化还原反应的电位和电池是化学中的重要概念。
氧化还原反应实验与电位差分析
氧化还原反应实验与电位差分析氧化还原反应是一类非常重要的化学反应，也称为氧化还原反应或电子转移反应。
这类反应涉及到分子或原子的电子转移，并且是化学反应的基础。
在实验室中，氧化还原反应可以用不同的试验方法来检测。
其中之一是通过电位差分析来测量反应物或生成物之间的电势差异。
电位差分析原理电位差分析是通过测量物质在不同电位下的电流变化来判断它们是否参与了氧化还原反应。
在实践中，电位差分析是使用三电极电化学池和电位计来完成的。
电化学池由三个电极 - 工作电极，参比电极和计量电极组成。
工作电极通常是用作氧化还原反应的区域，计量电极通常是用来测量电极电位的电极，参比电极则是用来稳定电位并提供基准的电极。
通常在实验中，对于不同的试样，工作电极和计量电极都是不同的，而一组参比电极则可被多次使用。
在实验中，工作电极和参比电极被浸泡在含有待检测物的溶液中。
参比电极维持一个稳定的电位，以便可以测量工作电极和计量电极的电位。
之后，通过应用电场（通常为0.1-1.0伏特）并测量电池中的电流，可以确定待测物质的氧化还原特性。
实验流程1.准备电化学池首先准备一个三电极电化学池。
将工作电极、计量电极和参比电极安装到池中。
参比电极应该被放置在离工作电极和计量电极足够远的地方以保证它们不会互相干扰。
2.配置试剂为了进行实验，需要制备足够的试剂溶液。
在实验中，试剂溶液的浓度应该根据具体研究的对象进行调整。
3.电压扫描通过控制电位差来扫描电化学池。
在整个扫描的过程中，测量电流和电势值。
根据扫描图表，我们可以看到不同物质之间的电位差异，从而判断它们是否参与了氧化还原反应并测量它们的电位和其他性质。
结论氧化还原反应的实验和电位差分析是非常重要的实验方法，可广泛应用于化学、生物学和材料科学等领域。
它可用于测定各种物质的还原能力和氧化能力，鉴定各种物质的氧化物还原性质，以及研究电化学反应机理等。
氧化还原反应实验与电位差测定
氧化还原反应实验与电位差测定氧化还原反应（Redox）是化学中常见的一类反应，它涉及到物质的电子转移过程。
氧化指的是物质失去电子，而还原则是指物质获得电子。
在本实验中，我们将利用氧化还原反应，并借助电位差测定的方法，来研究反应的特性与机理。
实验材料：1.电位差测量仪器：包括电极、电压表等设备；2.实验溶液：包括氧化剂和还原剂；3.实验器材：包括烧杯、试管、移液管等。
实验步骤：1.准备工作：将实验器材进行清洗，并保证电位差测量仪器的正常运行；2.选择适当的氧化还原反应：根据实验目的和所用的试剂，选择合适的氧化还原反应进行研究；3.配置实验溶液：准确称量所需的氧化剂和还原剂，并将其分别溶解于适量的溶剂中；4.准备电极：将电极插入相应的溶液中，并连接好电压表与电位差测量仪器；5.进行实验：按照预先设定的实验方案，加入适量的氧化剂与还原剂，记录下反应发生时的电位差变化；6.分析结果：根据所得到的数据，结合已知的标准电极电位，计算出实验中的电位差并进行分析。
实验结果与讨论：通过上述实验的操作与测量，我们可以得到相应的氧化还原反应的电位差数据。
根据电位差的大小，可以判断出反应的方向（正向或逆向），以及反应的进行程度（偏向氧化还是还原）。
此外，我们还可以通过比较不同溶液中反应的电位差数据，来分析不同试剂对反应的影响。
实验的限制与改进：在进行氧化还原反应实验与电位差测定的过程中，可能会遇到一些限制。
比如，由于实验中使用的化学试剂的质量、浓度等因素可能会对反应结果产生一定的影响；另外，仪器本身的误差也会对测量结果带来一定的不确定性。
为了提高实验结果的准确性与可靠性，我们可以进一步改进实验方法，进行多次重复实验，并在实验中严格控制实验条件与操作过程。
结论：通过本实验我们了解了氧化还原反应的基本特性以及如何通过电位差测定来研究反应的进行过程。
氧化还原反应在化学领域有着广泛的应用，如电池、腐蚀等。
通过我们的实验研究，我们可以更深入地理解这类反应的本质与机理，为相关领域的研究与应用提供有效的数据支持。
第五章 氧化还原反应与电极电位
竞赛讲义----氧化还原反应与电极电位第一节氧化还原反应一、氧化值氧化值(oxidation number)又称为氧化数，1970年IUPAC对其给出的定义是：氧化值是某元素一个原子的荷电数，这种荷电数是由假设把每个键中的电子指定给电负性较大的原子而求得。
有如下几条求算元素氧化值的规则：1. 在单质中，元素的氧化值等于零。
2.在电中性的化合物中，所有元素的氧化值之和为零。
3. 单原子离子的氧化值等于它所带的电荷数；多原子离子中所有元素的氧化值之和等于该离子所带的电荷数。
4.氢在化合物中的氧化值一般为+1，但在金属氢化物中，如NaH、CaH2中，H的氧化值为-1。
氧在化合物中的氧化值一般为-2，但在过氧化物中，如H2O2、Na2O2中，O的氧化值为-1；超氧化物中，如KO2中，O的氧化值为-1/2；在氟氧化物中，如OF2中，O的氧化数为+2。
F在化合物中的氧化值均为-1。
二、氧化还原反应(一)氧化还原反应元素的氧化值发生了变化的化学反应称为氧化还原反应，例如甲烷和氧的反应CH4(g) + 2O2(g) === CO2(g) +2H2O(g)； Zn + 2HCl == ZnCl2+H2 从以上两个反应中可以得出：(1)氧化还原反应的本质是反应过程中有电子转移，从而导致元素的氧化值发生变化。
(2)氧化还原反应中的电子转移，既可以表示某一原子得到或失去电子，也可以表示电子云密度远离或趋向某一原子，这就使得氧化还原反应的含义更加广泛。
本章中将重点讨论在溶液中进行的有电子得失的氧化还原反应。
(二)半反应和氧化还原电对氧化还原反应可以根据其电子转移方向的不同被拆分为两个半反应，或者说，氧化还原反应可以看成由两个半反应构成。
例如；Zn + Cu2+== Cu + Zn2+，反应中Zn失去电子（电子转移出去），生成Zn2+，发生氧化反应，其氧化半反应为Zn - 2e-2+Cu2+得到电子，生成Cu，发生还原反应，其还原半反应为Cu2+ + 2e-由此可以看出：氧化还原反应中，电子有得必有失，有失必有得。
实验五--氧化还原反应与电极电势
实验五--氧化还原反应与电极电势————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：实验五 氧化还原反应与电极电势一、实验目的1、掌握电极电势对氧化还原反应的影响。
2、定性观察浓度、酸度对电极电势的影响。
3、定性观察浓度、酸度、温度、催化剂对氧化还原反应的方向、产物、速度的影响。
4、通过实验了解原电池的装置。
二、实验原理氧化剂和还原剂的氧化、还原能力强弱，可根据她们的电极电势的相对大小来衡量。
电极电势的值越大，则氧化态的氧化能力越强，其氧化态物质是较强氧化剂。
电极电势的值越小，则还原态的还原能力越强，其还原态物质是较强还原剂。
只有较强的氧化剂才能和较强还原剂反应。
即φ氧化剂-φ还原剂﹥0时，氧化还原反应可以正方向进行。
故根据电极电势可以判断氧化还原反应的方向。
利用氧化还原反应而产生电流的装置，称原电池。
原电池的电动势等于正、负两极的电极电势之差：E = φ正-φ负。
根据能斯特方程：][][lg 0591.0还原型氧化型半⨯+=n θϕϕ 其中[氧化型]/[还原型]表示氧化态一边各物质浓度幂次方的乘积与还原态一边各物质浓度幂次方乘积之比。
所以氧化型或还原型的浓度、酸度改变时，则电极电势φ值必定发生改变，从而引起电动势E 将发生改变。
准确测定电动势是用对消法在电位计上进行的。
本实验只是为了定性进行比较，所以采用伏特计。
浓度及酸度对电极电势的影响，可能导致氧化还原反应方向的改变，也可以影响氧化还原反应的产物。
三、仪器和药品仪器：试管，烧杯，伏特计，表面皿，U 形管药品：2 mol·L -1 HCl ，浓HNO 3， 1mol·L -1 HNO 3，3mol·L -1HAc ，1mol·L -1 H 2SO 4，3mol·L -1 H 2SO 4，0.1mol·L -1 H 2C 2O 4，浓NH 3·H 2O （2mol·L -1），6mol·L -1NaOH ，40%NaOH 。
氧化还原反应和电极电位
• 电子供体失去电子，称为还原剂，如 Zn； 电子受体得到电子，称为氧化剂，如Cu2+。
第一节 氧化还原反应
3. 氧化还原半反应和氧化还原电对
① 氧化还原反应可以根据电子的转移，由两个 氧化还原半反应构成： Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+
内容提要
1. 氧化还原反应 ① 氧化值 ② 氧化还原反应 ③ 氧化还原反应方程式的配平
2. 原电池与电极电位 ① 原电池 ② 电极电位的产生 ③ 标准电极电位
3. 电池电动势与Gibbs自由能 ① 电池电动势与化学反应自由能变的关系 ② 用电池电动势判断氧化还原反应的自发性
内容提要
4. 电极电位的Nernst方程式及影响电极电位的因素 ① 电极电位的Nernst方程式 ② 电极溶液中各物质浓度对电极电位的影响
例： KMnO4 + HCl → MnCl2 + Cl2 + H2O 1. 写出离子方程式
MnO4- + Cl- → Mn2+ + Cl2 ＋H2O 2. 根据氧化还原电对，拆成两个半反应
还原反应：MnO4- + H+ → Mn2+ + H2O
氧化反应：
Cl- → Cl2
3. 物料平衡，使半反应式两边各原子的数目相等。如果
• 电极电位绝对值无法直接测
定，使用的是相对值，以标
准氢电极( SHE)为参照。
1. IUPAC规定标准氢电极
SHE=0.00000V
2H+(aq) + 2e- H2(g) T=298.15K， p(H2)=100kPa
大学实验化学 氧化还原反应与电极电位
氧化还原反应与电极电位难题解析[TOP]例8-1 写出并配平下列各电池的电极反应、电池反应，注明电极的种类。
（1）(-) Ag(s)│AgCl(s) │HCl(sln)│Cl2(100kp)│Pt(s) (+)（2）(-) Pb(s)│PbSO4(s)│K2SO4(sln)‖KCl(sln)│PbCl2(s)│Pb(s) (+)（3）(-) Zn(s)│Zn2+(c1)‖MnO4-(c2), Mn2+(c3), H+(c4)│Pt(s) (+)（4）(-) Ag(s) | Ag+ (c1) ‖Ag+(c2) │Ag(s) (+)分析将所给原电池拆分为两个电极。
负极发生氧化反应，正极发生还原反应，写出正、负极反应式，由正极反应和负极反应相加构成电池反应。
解（1）正极反应Cl2(g)+2e-→ 2 Cl－(aq) 属于气体电极负极反应Ag(s)+Cl-(aq) → AgCl(s)+e-属于金属-难溶盐-阴离子电极电池反应2Ag（s）+ Cl2(g) →2AgCl(s) n=2（2）正极反应PbCl2(s)+2e-→Pb(s)+2Cl- (aq) 属于金属-难溶盐-阴离子电极负极反应Pb(s)+SO42-(aq)→PbSO4(s)+2e-属于金属-难溶盐-阴离子电极电池反应PbCl2(s) +SO42-(aq)→PbSO4(s) +2Cl-(aq) n=2（3）正极反应MnO4-(aq) +8H+(aq)+5e-→Mn2+(aq)+ 4H2O(l) 属于氧化还原电极负极反应Zn(s) → Zn2+(aq)+2e-属于金属-金属离子电极电池反应2MnO4- (aq)+16H+(aq)＋5Zn(s)→2Mn2+(aq)＋8H2O(l)＋5Zn2+ (aq)n=10（4）正极反应Ag+(c2) +e- → Ag(s) 属于金属-金属离子电极负极反应Ag(s) → Ag+ (c1) + e-属于金属-金属离子电极电池反应Ag+(c2) → Ag+ (c1) n=1例8-2 25℃时测得电池(-) Ag(s)│AgCl(s)│HCl(c)│Cl2(100kp)│Pt(s) (+) 的电动势为1.136V，已知θϕ( Cl2/Cl-)=1.358V, θϕ( Ag+/Ag)=0.799 6V，求AgCl的溶度积。
氧化还原反应的实验电位
氧化还原反应的实验电位氧化还原反应是化学反应中常见的一种类型，其中涉及到电子的转移。
在化学实验中，测定氧化还原反应的实验电位是非常重要的实验参数，可以用于评估反应的强弱及化学反应的方向性。
本文将介绍氧化还原反应实验电位的相关概念和测定方法。
一、实验电位的概念实验电位指的是氧化还原反应在标准条件下的电极电势。
在氧化还原反应中，其中一种物质被氧化，失去电子，成为氧化剂；另一种物质被还原，获得电子，成为还原剂。
实验电位可以用于比较两种物质的氧化还原性质，越正的电位表示物质越容易发生氧化反应，越负的电位表示物质越容易发生还原反应。
二、实验电位的测定方法实验电位的测定需要使用电化学电池，其中包括两个半电池，一个作为氧化半反应，一个作为还原半反应。
通常情况下，参考电极选取标准氢电极（SHE），它被定义为0V。
测量电池中的电势差，可以得到反应的实验电位。
测定实验电位的步骤如下：1. 准备电化学电池：将两个半电池连接，使用盐桥来维持电池中的离子平衡。
2. 选择参考电极和工作电极：参考电极选取标准氢电极，工作电极选取待测物质的电极。
3. 测量电池电势：使用电位计测量电池中的电势差，即反应的实验电位。
三、实验电位的应用实验电位的测定可以广泛应用于化学领域的研究和实验中。
它可以用于评估不同物质的氧化还原能力，判断化学反应的方向性和速率，并推测反应机理。
此外，实验电位还可以用于研究电化学反应、电池技术、腐蚀等领域。
实验电位的应用举例：1. 燃料电池：实验电位可以用于评估不同燃料的氧化性能，选择合适的燃料用于燃料电池的反应。
2. 电镀：实验电位可以帮助选择合适的阳极和阴极材料，确定电镀的反应条件，实现有效的电镀过程。
3. 腐蚀研究：实验电位可以用于测定不同金属材料的腐蚀电位，评估腐蚀速率，为腐蚀防护提供依据。
总结：实验电位是测定氧化还原反应的重要参数，可以用于评估反应性质和方向性。
通过选择适当的电化学电池和测量方法，我们可以准确测定氧化还原反应的实验电位，并将其应用于化学研究和应用领域。
氧化还原反应的电位与电池
氧化还原反应的电位与电池氧化还原反应是化学中的一种重要的反应类型，它涉及到原子或离子失去或获得电子的过程。
而氧化还原反应的电位则是描述反应中电子转移的趋势和方向的重要指标。
电位的大小决定了反应的驱动力和方向，因此对于理解氧化还原反应以及电池的工作原理至关重要。
电位的定义电位是指在标准条件下，参与氧化还原反应的物质中电力驱动力的大小。
我们可以通过比较不同物质中氧化还原反应的电位大小来判断反应的进行方向和强弱。
标准电极电位的测定在实验中，我们一般是通过测量相对于标准氢电极的电势差来确定不同物质的标准电极电位。
标准氢电极的电位被定义为0V，其他物质的标准电极电位则是通过测量实验条件下与标准氢电极之间的电势差得到的。
这样，我们就可以建立一个相对的电位表，即标准电极电位表。
电位与反应进行方向的关系根据电位的定义，我们知道电位越大则驱动力越大，反应进行的趋势越明显。
因此，当两个物质进行氧化还原反应时，电位高的物质会在电化学反应中发生还原，而电位低的物质则会在反应中发生氧化。
电池的工作原理电池是利用氧化还原反应的电位差来产生电能的装置。
具体而言，电池由两个半电池组成，一个半电池负责氧化反应，即负极半电池，另一个半电池负责还原反应，即正极半电池。
正极半电池中的物质具有较大的正电位，而负极半电池中的物质具有较小的负电位。
这样，在两个半电池之间就产生了电势差，电子会从负极半电池流向正极半电池，形成电流。
当电子在外部电路中流动时，就可以产生电能。
电池的电压和电动势电池的电压是指两个电极之间的电势差，它是衡量电池性能的一个重要参数。
而电动势则是指电池内部的电势差，它等于正极电势减去负极电势。
电动势反映了电池中氧化还原反应的趋势，当电动势大于零时，反应是可行的，电流会顺利流动。
电池的类型和应用基于氧化还原反应的电位差，我们可以将电池分为原电池和电解池两种类型。
原电池是利用氧化还原反应直接产生电能的装置，如干电池和锂离子电池等。
第9章氧化还原反应和电极电位-终稿
第9章氧化还原反应和电极电位-终稿•相关推荐第9章氧化还原反应和电极电位-终稿第九章氧化还原反应与电极电位1．+6、+7、+5、-1、-1、+6 2．（1）K2Cr2O7＋6FeSO4＋7H2SO4（2）28HNO3＋3As2S3＋4H2O3．（1）KClO3＋6FeSO ＋3H2SO4（2）2NaCrO2＋3Br2＋8NaOH3Fe2（SO4）3＋Cr2（SO4）3＋K2SO4＋7H2O 9H2SO4＋6H3AsO4＋28NOKCl＋3Fe2（SO）3＋3H2O 2Na2CrO4＋6NaBr＋4H2O4．将发生氧化反应的电对放在电池左边作负极，发生还原作用的`电对放在右边作正极，写出电池表示式后再写电极和电池反应以进行验证。
（1）氧化反应：H2－2e还原反应：I2＋2e2H，做负极 2I -，做正极电池组成式：（?）Pt | H2 | H+ （c1）|| I -（c2）| I2|Pt（+）电池反应：H2＋I2（s）（2）AgCl（s）2HI（aq）Ag+（aq）＋Cl-（aq）为非氧化还原反应，难于直接确定正极和负极，为此，在上述方程两端同时加上金属银，即AgCl（s）＋Ag（s）氧化反应：Ag（s）－e 还原反应：AgCl（s）＋e-Ag+（aq）＋Cl-（aq）＋Ag（s）Ag+（aq），做负极Ag（s）＋C1-（aq），做正极电池组成式：（?）Ag（s）| Ag+（c1）|| Cl-（c2）| AgCl（s）| Ag（s）（+）电池反应：AgCl（s）Ag+（aq）＋Cl-（aq）Mn2+＋4H2O，做正极 Cl2＋2e，做负极5．还原反应：MnO4-＋8H+＋5e-氧化反应：2Cl-正极组成式：Pt| MnO4- （c1），Mn2+ （c2），H+ （c3）负极组成式：Pt | Cl2（p）| Cl-（c ）电池组成式：（?）Pt | Cl2（p）| Cl-（c）‖MnO4-（c1），Mn2+（c2），H+（c3）| Pt（+）6．（1）D（2）B（3）C（4）D（5）B7．（1）φ?（Zn2+/Zn）＜??（Fe2+/Fe）＜??（Sn2+/Sn），由此可知，铁的还原性比锡强，锌的还原性比铁强，还原性强的金属先被腐蚀。
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大学实验化学氧化还原反应与电极电位氧化还原反应与电极电位难题解析[TOP] 例8-1 写出并配平下列各电池的电极反应、电池反应，注明电极的种类。
(-) Ag(s)│AgCl(s)│HCl(sln)│Cl2(100kp)│Pt(s) (+) (-)Pb(s)│PbSO4(s)│K2SO4(sln)‖KCl(sln)│P bCl2(s)│Pb(s) (+) (-) Zn(s)│Zn2+(c1)‖MnO4-(c2), Mn2+(c3), H+(c4)│P t(s) (+) (-) Ag(s) | Ag+ (c1) ‖Ag+(c2) │Ag(s) (+) 分析将所给原电池拆分为两个电极。
负极发生氧化反应，正极发生还原反应，写出正、负极反应式，正极反应和负极反应相加构成电池反应。
解正极反应Cl2(g)+2e- → 2 Cl－(aq)属于气体电极负极反应Ag(s)+Cl-(aq) →AgCl(s)+e- 属于金属-难溶盐-阴离子电极电池反应2Ag+ Cl2(g) →2AgCl(s) n=2 正极反应PbCl2(s)+2e- →Pb(s)+2Cl- (aq) 属于金属-难溶盐-阴离子电极负极反应Pb(s)+SO42-(aq) →PbSO4(s)+2e-属于金属-难溶盐-阴离子电极电池反应PbCl2(s) +SO42- (aq)→PbSO4(s) +2Cl-(aq) n=2 正极反应MnO4-(aq) +8H+(aq)+5e- →Mn2+(aq)+ 4H2O(l) 属于氧化还原电极负极反应Zn(s) → Zn2+(aq)+2e-属于金属-金属离子电极电池反应2MnO4- (aq)+16H+(aq)＋5Zn(s)→2Mn2+(aq)＋8H2O(l)＋5Zn2+ (aq) n=10 正极反应Ag+(c2) +e- → Ag(s)属于金属-金属离子电极负极反应Ag(s) → Ag+ (c1) + e-属于金属-金属离子电极电池反应Ag+(c2) → Ag+ (c1)n=1 例8-2 25℃时测得电池(-) Ag(s)│AgCl(s)│HCl(c)│Cl2(100kp)│Pt(s) (+) 的电动势为，已知?θ( Cl2/Cl-)=, ?θ( Ag+/Ag)= 6V，求AgCl的溶度积。
分析首先根据电池电动势和已知的标准电极电位，Nernst方程求出?平衡AgCl(s)Ag+ (aq)+ Cl-(aq)，方程式两侧各加Ag：AgCl(s) + Ag(s)Ag+ (aq)+ Cl-(aq) + Ag(s) θAgCl/Ag 。
其次：AgCl 的AgCl与产物Ag组成AgCl/Ag电对；反应物Ag与Ag+组成Ag+/Ag电对。
AgCl(s)的溶度积常数为： 1 lgKsp?nE=θθθn(?AgCl/Ag??Ag)?/。
解电池表达式：正极反应Cl2 (g)+ 2e- → 2 Cl-(aq)，?Cl=?Clθ2/Cl?2/Cl?+ 2PCl2[Cl]2?2 θ负极反应Ag(s) + Cl-(aq) → AgCl(s) + e-，?AgCl/Ag=?AgCl/Ag＋ 1 ?2[Cl]电池反应Cl2(g) + 2Ag(s) → 2AgCl(s) E ＝?Cl2/Cl?-?AgCl/Ag θ ＝(?Cl＝，将?Clθ2/Cl?2/Cl?+θlg)-(＋lg) ?AgCl/Ag?2?222[Cl][Cl]和PCl2数据带入θθ＝?Cl/Cl－V＝V－V＝，?AgCl/Ag2?又AgCl(s) + Ag Ag+ + Cl- + Ag θθn(?AgCl/Ag??Ag)?nEθ/AglgKsp?＝=( 6)V/ 16V＝- (AgCl) = ×10-10 例8-3 在Ag+、Cu2+离子浓度分别为×10-2mol·L-1和·L-1的溶液中加入铁粉，哪一种金属离子先被还原析出？当第二种金属离子被还原析出时，第一种金属离子在溶液中的浓度为多少？已知?θ( Cu2+/Cu)= 9V，?θ(Ag+/Ag)= 6V。
分析首先根据电极电位判断物质氧化性或还原性的相对强弱。
氧化能力强的氧化型物质将首先被还原。
随着反应进行，被还原金属离子浓度降低，电极电位减小，当减小到与第二种金属离子的电极电位相等时，第二种金属离子才能被还原。
解?Ag?θ?= ＋16Vlog[Ag+] Ag?/Ag/Ag＝6V + 16Vlg(×10-2) = 3 V ?Cu2?= /Cuθ?Cu2?/C u= 9 V 于?Ag?/Ag＞?Cu2?/Cu，Ag+是较强氧化剂，当加入还原剂铁粉时首先被还原。
2 当?Ag?/Ag=?Cu2?/Cu时，Cu2+离子被还原。
则?Ag?+= 6V+ 16Vlg[Ag] = 9V /Ag[Ag+] = ×10-8 例8-4 298K时电池(-) Pt(s)│H2(100kp)│NaOH(sln)│HgO(s)│H g(l) (+) 的Ε=，反应θ1H2(g)+O2(g) = H2O(l)的△rHm= - ·mol-1。
又：2θH2(g) O2(g)H2O(l)Hg(l) HgO(s) Sθ/J·mol-1·K-1试求分解反应HgO(s)(1) 在298K时氧的平衡分压；(2) 假定反应热与温度无关，HgO在空气中能稳定存在的最高温度是多少？解给定的电池反应：HgO(s)+ H2 → Hg(l) +H2O(l) 且n＝ 2 …… △rGmθ= -nFEθ= -2×96 500C·mol-1×＝-178 718 J·mol-1 H2(g) + Hg(l) +1O2(g) 21O2(g)＝H2O(l)…… 21×) J·mol-1·K-1 2△rGmθ[H2O (l)]＝△rHmθ－T×△rSmθ ＝-285 840J·mol-1-298K×( -＝-237 244 J·mol-1 1式－2式得HgO(s) → Hg(l) +1O2(g)…… 2△rGmθ＝-178 718 J·mol-1-(-237 244 J·mol-1)＝58 526 J·mol-1 (1) △rGmθ＝－RTlnKp，lnKp= -△rGmθ/RT = -58 526 J·mol-1/( J·mol-1·K-1×298K) = - Kp=×10-11=pO2 pO2= Kp2 =×10-21atm = ×10-19kPa (2) 反应HgO(s) → Hg(l) + 1O2(g) 的21△rSmθ = J·mol-1·K-1+×J·mol-1·J·mol-1·K-1 2= J·mol-1·K-1 △rHmθ = △rGmθ + T△rSmθ 3 =58 526 J·mol-1＋298K×J·mol-1·K-1 = 91 187 J·mol-1 当HgO在空气中能稳定存在时，pO2= atm，Kp=θK2?rHm(T2?T1)再ln= K1(T2?T1)RpO2=91187J?mol?1?(T2?298K)= ?11?1??10(T2 ?298K)??mol?K计算得T2＝学生自测题[TOP]判断题选择题填空题问答题计算题一、判断题1．CH4中C与4个H形成四个共价键，因此C的氧化值是4。
2．浓差电池Ag|AgNO3(c1)||AgNO3(c2)|Ag，c1 5．增加反应I2 + 2e-2I-中有关离子的浓度，则电极电位增加。
二、选择题[TOP] 1．下列关于氧化值的叙述中，不正确的是A. 单质的氧化值为0 B. 氧的氧化值一般为-2 C. 氢的氧化值只能为+1 D. 氧化值可以为整数或分数 E. 在多原子分子中，各元素的氧化值的代数和为0 2．下列原电池中，电动势最大的是 A. (-) Zn|Zn2+(c)‖Cu2+(c)|Cu (+) B. (-) Zn|Zn2+()‖Cu2+()|Cu (+) C. (-) Zn|Zn2+(c)‖Cu2+()|Cu (+) D. (-) Zn|Zn2+()‖Cu2+(c)|Cu (+) E. (-) Zn|Zn2+(2c)‖Cu2+(c)|Cu (+) 3．已知?(Zn2+/Zn)=－，?(Ag+/Ag)=，将这两电对组成原电池，则电池的标准电动势为() A.B. C. D. E. θθ 44．对于电池反应Cu2+ + Zn＝Cu + Zn2+，下列说法正确的是 A. 当c(Cu2+)＝c(Zn2+)时，电池反应达到平衡。
B. 当?θ(Zn2+/Zn)＝?θ(Cu2+/Cu) 时，电池反应达到平衡。
C. 当Cu2+，Zn2+均处于标准态时，电池反应达到平衡。
D. 当原电池的标准电动势为0时，电池反应达到平衡。
E. 当原电池的电动势为0时，电池反应达到平衡。
5．已知?θ(Fe2+/Fe)＝－，?θ(Ag+/Ag)＝，?θ(Fe3+/Fe2+)＝，标准状态下，上述电对中最强的氧化剂和还原剂分别是() A. Ag+，Fe2+ B. Ag+，Fe C. Fe3+，Fe D. Fe2+，Ag E. Fe3+，Fe2+ 三、填空题[TOP] 1．Fe3O4中Fe 的氧化值为(1) ；Na2O2中O的氧化值为(2) 。
2．在氧化还原反应中，电极电位值愈负的电对，其还原型物质(3) 电子的倾向愈大，是愈强的(4) 剂。
3．对于电极反应Mn++Xe-(5) ，Mn+的氧化性将(6) 。
四、问答题[TOP] 1．随着溶液pH的升高，下列物质的氧化性有何变化？2?MnO4，Cr2O7，Hg2，Cu2+，H2O2，Cl2 ?2?M(n-x)+，若加入M (n-x)+的沉淀剂或络合剂，则此电极的电极电位将2．应用标准电极电位数据，解释下列现象：为使Fe2+溶液不被氧化，常放入铁钉。
H2S溶液，久置会出现浑浊。
无法在水溶液中制备FeI3 。
五、计算题[TOP] 1．设计一原电池，计算AgCl的溶度积常数Ksp，并写出原电池的组成式。
2．已知?(Cu2+/Cu)＝，?(Ag+/Ag)＝，将铜片插入·L-1 CuSO4 溶液中，银片插入·L-1 AgNO3 溶液中组成原电池。
5 θθ在半反应中，没有H+参与的电对氧化能力不变；Hg22+、Cl2、Cu2+ ；H在氧化型一边的电极电位下降，氧化能力减弱；Cr2O72-、MnO4-、H2O2；＋H在还原型一边的电极电位上升，氧化性增强。