04第四章 氧化还原反应和电化学

2 氧化： SO32− → SO4 − + e − 2 还原： MnO4 + e - → MnO4 −
第四章
∴ SO
2− 3
+ OH → SO
− 4 −
−
2− 4
+ H 2O + e
−
2 (1) SO32 − + 2OH − = SO4 − + H 2O + 2e −
( 2)MnO + e = MnO
Fe + Cl2 → Fe + Cl
（1）写出半反应式：氧化： 写出半反应式：氧化： 还原： 还原：
2+
3+
−
Fe
2+
→ Fe + e
-
3+
-
Cl2 + e → Cl
−
（2）配平半反应：①原子数配平；②电荷数配平 配平半反应： 原子数配平；
第四章
氧化还原反应和电化学
Cl2 + 2e = 2Cl
Fe = Fe + e
第四章
氧化还原反应和电化学
有些复杂的氧化还原反应， 含氧酸根（ 有些复杂的氧化还原反应，有含氧酸根（如Cr2O72- 、 参加， MnO4－、ClO3－等）参加，配平的时候需要根据具体情 况在半反应两边加H 或者H 。 况在半反应两边加 ＋、OH－或者 2O。
MnO + SO
（1）氧化： ）氧化：
§4.2 原电池与电极电势
一、原电池 二、电极电势 三、影响电极电势的因素——能斯特方程式 影响电极电势的因素 能斯特方程式 四、原电池的电动势与吉布斯函数变的关系 五、标准电动势与标准平衡常数的关系
第四章
氧化还原反应和电化学
一、原电池
我们知道，电子的定向移动就会产生电流。 我们知道，电子的定向移动就会产生电流。而一 般的氧化还原反应虽然有电子的转移，但是因为氧化 般的氧化还原反应虽然有电子的转移， 剂和还原剂是直接接触的， 剂和还原剂是直接接触的，反应体系中的电子传递是 全方位的，没有一个特定的方向，所以不会形成电流， 全方位的，没有一个特定的方向，所以不会形成电流， 反应产生的能量通常以热能的形式表现出来。 反应产生的能量通常以热能的形式表现出来。 假如我们把氧化剂和还原剂分开放， 假如我们把氧化剂和还原剂分开放，让电子只能通 过规定的路线进行传递， 过规定的路线进行传递，定向的由还原剂一方流向氧 化剂一方，这样就会产生电流，这样的装置就是原电 化剂一方，这样就会产生电流，这样的装置就是原电 池。
SO
2− 3
+ H2O → SO
2− 4
+ e − + H + (先配平变价元素 S )
+
2 SO32 − + H 2O → SO4 − + e − + 2H
SO 32 − + H 2 O → SO 42 − + 2e − + 2H + ( 最后配平电荷 )
2 ∴ SO 2− + H 2O = SO 4 − + 2H + + 2e − 3
2− 4
2 MnO + SO
− 4
2− 3
+ 2OH = 2 MnO
−
2− 4
+ SO
2− 4
+ H 2O
第四章 氧化还原反应和电化学 中性介质中：左边加H ，右边多氧加H 少氧加OH－ 中性介质中：左边加 2O，右边多氧加 ＋、少氧加 2 2 氧化： 氧化： SO3 − → SO4 − + e − 中性介质） （中性介质）
− 氧化剂电对 : MnO 4 / Mn 2 + 还原剂电对： Fe 3 + / Fe 2 + 还原剂电对：
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氧化还原反应和电化学
Hale Waihona Puke 二、离子－电子法配平氧化还原方程式★ 离子－电子法配平氧化还原方程式★
离子－ 离子－电子法是配平氧化还原方程式的一种重要 方法，这种方法在电化学中经常用到， 方法，这种方法在电化学中经常用到，要求大家一定 要掌握。 要掌握。 我们以一个简单的反应来说明配平步骤： 我们以一个简单的反应来说明配平步骤： 配平步骤
+ 3 SO
2− 4
−
− 4
−
−
2 − 2 MnO4 + 3 SO3 − + 7 H 2O = 2 MnO2 ( s )
+ 8OH + 6 H
−
+
2 2 − 2 MnO4 + 3 SO3 − + H 2 O = 2 MnO2 ( s ) + 3 SO4 − + 2OH −
第四章
氧化还原反应和电化学
→ x=+8 3 ⋅ x + 4 × (−2) = 0
3 Fe + 2 O 2 = Fe 3 O 4
0 0 + 8 3 −2
3
8 表示它的氧化数， 我们可以在化合物中直接以 + 3 表示它的氧化数，
Fe3O4中，Fe的化合价应该是 的化合价应该是+2, +3。 的化合价应该是 。
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氧化还原反应和电化学
根据氧化数的概念，我们可以把氧化还原 根据氧化数的概念，我们可以把氧化还原 反应定义为： 反应定义为：元素的氧化数在反应前后发生 变化的反应。 变化的反应。Zn+Cu2+ →
氧化： 失电子) 氧化：氧化数升高的过 程(失电子) 还原： 得电子) 还原：氧化数降低的过 程(得电子)
氧化剂： 本身被还原， 氧化剂：使其他物质氧 化，本身被还原， 元素氧化数降低。 元素氧化数降低。 Cu 2＋ 还原剂： 本身被氧化， 还原剂：使其他物质还 原，本身被氧化， 元素氧化数升高。 元素氧化数升高。 Zn
− 4
2− 3
→ Mn
2+
+ SO
2− 4
（酸性介质） 酸性介质）
SO
2− 3
→ SO
− 4 -
2− 4
+e
2+
还原： 还原： MnO + e → Mn （2）配平原则★： ）配平原则★
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氧化还原反应和电化学
原则★ 原则★ ：
1，酸性介质中：多氧的一边加H＋，少 ，酸性介质中：多氧的一边加 不允许出现OH 氧的一边加H 氧的一边加 2O ；（不允许出现OH-） 碱性介质中：多氧的一边加H ， 2，碱性介质中：多氧的一边加 2O，少 氧的一边加OH－ ； （不允许出现H+） 不允许出现H 氧的一边加 3，中性介质中：左边加H2O，右边多 中性介质中：左边加 ， 氧加H 少氧加OH－。 氧加 ＋、少氧加
− 4 +
−
2+
+ 4H2O
MnO + 8 H + e − → Mn 2 + + 4 H 2 O
MnO + 8 H + 5 e → Mn
∴ MnO + 8H + 5e = Mn
− 4 + − 2+
− 4
+
−
2+
+ 4 H 2O
(2)
+ 4H 2 O
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氧化还原反应和电化学
2 SO32 − + H 2O = SO4 − + 2 H + + 2e −
∴ SO
2− 3
2− 3
− MnO 4 + e − → MnO 2 还原： 还原：
+ H 2O = SO
2− 4 −
2− 4
+H +e
+
+
−
(1) SO + H 2O = SO + 2 H + 2e − − MnO4 + H 2 O + e = MnO2 + OH
( 2 )MnO + 2 H 2 O + 3e = MnO2 + 4 OH
第四章
氧化还原反应和电化学
第四章 氧化还原反应和电化学
这一章我们主要通过电极电势ϕ，讨论有关氧 这一章我们主要通过电极电势ϕ 电极电势 化还原平衡的问题。电极电势的概念是这一章的核 化还原平衡的问题。电极电势的概念是这一章的核 心和基础。 心和基础。
首先， 首先，我们介绍一下氧化还原反应的基本概 念和氧化还原方程式的配平。 念和氧化还原方程式的配平。
−
2+
3+
−
−
合并半反应： 根据反应中） （3）合并半反应：（根据反应中）得电子总 失电子总数， 数＝失电子总数，将两个半反应乘以适当 的系数后相加。 的系数后相加。 × 2) Fe 2+ = Fe3+ + e − +) Cl2 + 2e − = 2Cl −
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2Fe 2+ + Cl 2 = 2Fe 3+ + 2Cl − （4）核对两边电荷数和原子数
第四章
氧化还原反应和电化学
多数氧化还原反应都是在水溶液中进行的。 多数氧化还原反应都是在水溶液中进行的。这样 的反应我们可以把氧化过程和还原过程分开来写： 的反应我们可以把氧化过程和还原过程分开来写： Zn+Cu2+ =Zn2++Cu
氧化： Zn → Zn 2+ ( Zn = Zn 2 + + 2e − ) 还原：Cu 2 + → Cu (Cu 2+ + 2e − = Cu ) 拆开的两个反应叫做氧化还原反应的半反应 氧化还原反应的半反应。 拆开的两个反应叫做氧化还原反应的半反应。