第4章 氧化还原反应
第四章 氧化还原与电极电势 (1)
φ( AgCl/Ag) =φ(AgCl/Ag) - 0.0592 lg c (Cl-)
NO3- + H2 O + 2e-
2OH- + NO2-
(NO3-/NO2-)
=
(NO3-/NO2-
)
+
0.0592 lg 2
c(NO3- ) c(NO2- )c2 (OH )
[例] 将锌片浸入含有0.01mol/L或4.0 mol/L的Zn2+溶液中，
• 金属（电极极板）与溶液之间的界面用 “│”分开； • 同一相中的不同物质之间，以及电极中的其它相界面用 “ , ”分开； • 当气体或液体不能直接和普通导线相连时，应以不活泼 的惰性导体(如铂或石墨)作电极板起导电作用； • 纯气体、液体和固体，应标出其物理状态并紧靠电极板； • 溶液注明浓度，若为气体应标注分压(单位kPa)。
解: 还原反应: Cl2 + 2e- = 2Cl氧化反应: Fe2+- e- = Fe3+
正极 负极
电极组成: 正极: Cl-(c3) |Cl2(100kPa), Pt 电池符号: 负极: Fe3+(c2), Fe2+(c1) | Pt
(-)Pt | Fe3+(c2), Fe2+(c1) ||Cl-(c3) |Cl2(100kPa), Pt(+)
三、影响电极电势的因素
(一) 能斯特方程式(Nernst equation)
任意电极反应 aOx + ne- bRed
RT ca (Ox)
(Ox/Red) = (Ox/Red) +
R：8.314 J·mo1-1·K-1
nF
ln cb (Red)
高中化学：《高中化学》必修二第四章《氧化还原反应》
高中化学：《高中化学》必修二第四章《氧化还原反应》氧化还原反应作为化学中的重要反应之一，具有广泛的应用领域。
在《高中化学》必修二第四章《氧化还原反应》中，学生将通过实验和探究，深入理解氧化和还原的概念，认识氧化还原反应的特征和意义，掌握常见氧化还原反应的平衡方程式以及电子转移过程中的电子数变化等内容，提高科学思维和实验技能。
本章相关知识点：1、氧化和还原的概念、化学符号表示和电子转移过程中的电子数变化。
2、氧化还原反应的特征和意义。
3、氧化剂和还原剂的概念及其判断方法。
4、常见氧化还原反应的平衡方程式和化学实验的探究，提高实验技能和科学思维。
下面是本章的练习题：一、选择题：1、将Na转变成Na+，则它的氧化数由（）变成（）。
A、0，+1B、0，−1C、+1，02、用Cu2+溶液处理Zn的表面，此时Zn的（）。
A、氧化数增加B、氧化数不变C、氧化数减小3、SO2气体遇到KMnO4溶液，能使KMnO4氧化为（）。
A、MnO2B、MnO4−C、Mn2+4、下列物质不可以作为还原剂的是（）。
A、ZnB、CuC、Al2O35、设化学反应：Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O，那么Fe2O3的氧化数是（）。
A、+2B、+3C、+6二、填空题：1、Zn与Cu2+溶液反应时，Zn被氧化，Cu2+离子被（）。
2、NO在HNO3中发生氧化反应，NO的氧化数从（）变为（）。
三、解答题：1、请给出下列反应的电子转移方程式和氧化还原反应类型：a）Cu + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + H2Ob）Na2S2O3 + 2HCl → 2NaCl + SO2↑ + S↓ + H2O2、在化学实验中，如何判断一种物质是还原剂或氧化剂？参考答案：一、选择题：1、B2、A3、B4、C5、B二、填空题：1、还原2、+2，+3三、解答题：1、a）Cu → Cu2+ + 2e−HNO3 + 3e− → NO2↑ + 2H2O氧化还原反应类型：还原反应b）Na2S2O3 → 2Na+ + S2O32−2H+ + 2e− → H2↑氧化还原反应类型：还原反应2、根据化学实验的结果，能够判断一种物质是还原剂或氧化剂。
化学实验：氧化还原反应
未来展望
研究方向拓 展
拓展氧化还原反 应的研究领域
价值发掘
深挖实验结果的 潜在价值
技术应用
将实验结果应用 于新材料的开发
结论与启示
深化理论
通过实验加深对氧化还原 反应理论的理解
实践操作
提高实验操作技能，增强 实践能力
科研启示
实验结果为科研提供新思 路和方向
学习收获
学习氧化还原反应实验的 意义和影响
铁与氧气反应
02 展示实验操作过程和结果
观察铁生锈
03 对实验结果进行解读和总结
反应产生氧化铁
实验实例及结果展示
观察氧化铁 的形成
红棕色沉淀
对不同条件 下的反应进
行比较
探究影响因素
测定反应生 成物的质量
称量准确
● 03
第3章 氧化还原反应的应用
工业生产中的氧化还原反应
01 化学工业
硫酸的制备
涉及电子的失去和获得
02 氧化与还原
氧化是失去电子，还原是获得电子
03 实验方法和应用
探究氧化还原反应的实验方法和应用领域
氧化还原反应的特征
氧化数变化
物质在反应中氧 化数的变化情况
示例分析
氧化还原反应的 具体示例和分析
氧化剂和还 原剂
常见的氧化剂和 还原剂介绍
氧化还原反应的实验原理
氧化还原反应中的电子转移过程是实验的核心。 化学方程式的表示可以清晰展示物质间的电子转 移关系。实验中，氧化还原反应的标志是关键的 观察点，能够指导实验过程。
结果展示
01 图表展示实验结果
用图表形式直观展示实验数据
02 结果数据的可视化分析
通过可视化工具对结果进行分析
《普通化学》第4章作业题解(氧化还原反应与电化学)
= 0.15 + 0.0885 = 0.238 V ∴E = (+) - (-) = 0.770 - 0.238 = 0.532 V (4) 使用后： c(Fe3+) ↙， c(Fe2+) ↗， ∴ (+) ↙；
= 31.39
解得:K⊝
2021/1/14
=2.43
×1031
15. 计算下列反应的平衡常数和所组成的原电池 的电动势(设离子浓度均为1.0 mol·dm-3)。 Fe3++I-= Fe2+ + ½ I2 解：⊝+ = ⊝(Fe3+/ Fe2+) = 0.770 V ⊝- = ⊝(I2/I-) = 0.535 V ∴E⊝ = ⊝+ - ⊝- = 0.770 - 0.535 = 0.235 V
(2) ⊝(Fe3+/Fe2+) = +0.770 V ⊝(Cr2O72-/Cr3+ ) = +1.33 V E⊝ = ⊝(Fe3+/Fe2+) - ⊝(Cr2O72-/Cr3+ ) = 0.770 - 1.33 = -0.56 V < 0 即Cr2O72-为氧化剂， Fe2+为还原剂 所以反应逆向进行。
(2) 负极：Ni = Ni2+ + 2e-；正极：Sn4+ + 2e- = Sn2+ ∴原电池符号：
(-) Ni | Ni2+ (c1) || Sn2+(c2) , Sn4+(c3) | Pt (+)
天津大学无机化学第五版习题答案
第1章 化学反应中的质量关系和能量关系 习题参考答案1．解：1.00吨氨气可制取2.47吨硝酸。
2．解：氯气质量为2.9×103g 。
3．解：一瓶氧气可用天数33111-1222()(13.210-1.0110)kPa 32L9.6d 101.325kPa 400L d n p p V n p V -⨯⨯⨯===⨯⨯４．解：pV MpVT nR mR== = 318 K 44.9=℃ ５．解：根据道尔顿分压定律ii n p p n=p (N 2) = 7.6⨯104 Pap (O 2) = 2.0⨯104 Pa p (Ar) =1⨯103 Pa６．解：（1）2(CO )n = 0.114mol; 2(CO )p = 42.87 10 Pa ⨯（2）222(N )(O )(CO )p p p p =--43.7910Pa =⨯ （3）4224(O )(CO ) 2.6710Pa0.2869.3310Pan p n p ⨯===⨯ 7.解：（1）p (H 2) =95.43 kPa （2）m (H 2) =pVMRT= 0.194 g 8.解：（1）ξ = 5.0 mol（2）ξ = 2.5 mol结论: 反应进度(ξ)的值与选用反应式中的哪个物质的量的变化来进行计算无关，但与反应式的写法有关。
9.解：∆U = Q p - p ∆V = 0.771 kJ 10.解： （1）V 1 = 38.3⨯10-3m 3= 38.3L（2） T 2 =nRpV 2= 320 K （3）-W = - (-p ∆V ) = -502 J （4） ∆U = Q + W = -758 J （5） ∆H = Q p = -1260 J11.解：NH 3(g) +45O 2(g) 298.15K−−−−→标准态NO(g) + 23H 2O(g) m r H ∆= - 226.2 kJ ·mol -1 12.解：m r H ∆= Q p = -89.5 kJ m r U ∆= m r H ∆- ∆nRT= -96.9 kJ13.解：（1）C (s) + O 2 (g) → CO 2 (g)m r H ∆ = m f H ∆(CO 2, g) = -393.509 kJ ·mol -121CO 2(g) + 21C(s) → CO(g)m r H ∆ = 86.229 kJ ·mol -1CO(g) +31Fe 2O 3(s) → 32Fe(s) + CO 2(g)m r H ∆ = -8.3 kJ ·mol -1各反应 m r H ∆之和m r H ∆= -315.6 kJ ·mol -1。
氧化还原反应的本质、特征与四大基本反应类型的关系
化学物质及其变化
专题五 考点
氧化还原反应
氧化还原反应的本质、特征与四大基本反 应类型的关系
1．氧化还原反应的本质：有电子转移(包括电子的得 失或偏移)。 2．氧化还原反应的特征：有元素化合价升降。
3．判断氧化还原反应的依据：凡是有元素化合价升 降或有电子转移的化学反应都属于氧化还原反应。 4．四大基本反应类型与氧化还原反应的关系。 置换反应全部属于氧化还原反应， 因为有单质参加和 另一种单质生成，化合价必然发生变化，故属于氧化还 原反应。
解析：反应时 Al 的化合价由 0 价变＋3 价。Al 作还 原剂。 答案：A
2．(2015· 广州模拟)生产泡沫橡胶过程中，有如下反 应：2H2O2===2H2O＋O2↑。该反应中 H2O2 是( A．既不是氧化剂，也不是还原剂 B．既是氧化剂又是还原剂 C．仅为氧化剂 D．仅为还原剂 )
解析：H2O2 中 O 的化合价既降低又升高，故 H2O2 既是氧化剂又是还原剂，故选 B。 答案：B
6．下列有关氧化还原反应的叙述中正确的是(
)
A． 有单质参加或有单质生成的反应一定是氧化还原 反应 B．氧化还原反应的本质是元素化合价的升降 C．失电子的反应物在反应中作氧化剂，反应中被还 原 D．金属单质在化学反应中一定作还原剂
解析： 有单质参加或有单质生成的反应不一定是氧化 还原反应，如同素异形体的相互转化，故 A 错；氧化还 原反应的本质是电子的转移，故 B 错；失电子的反应物 在反应中作还原剂，反应中被氧化，故 C 错；D 项正确。 答案：D
中，与氧化还原反应无关的是(
A．碳酸钠溶液中加入氯化钙溶液产生沉淀 B．铜粉在空气中加热变成黑色粉末 C．石灰石溶于盐酸并产生无色无味的气体 D．液氢在空气中变为氢气
第四章氧化还原反应和电化学概要
MnO
4
SO32
Mn2
SO42
（酸性介质）
（1）氧化：
SO
2 3
SO42
还原：MnO4 Mn2 （2）配平原则：
酸性介质中：多氧的一边加H＋，少氧的一边加H2O ； 碱性介质中：多氧的一边加H2O，少氧的一边加OH－ ； 中性介质中：左边加H2O，右边根据需要加H＋或OH－。
SO
3
H 2O
Cu2 | Cu
电对符号
电极符号
30 构成电极的物质，有时须注明状态。如气体分压
液体浓度等。
两个半电池中进行的反应称为半电池反应或者电极反应。
根据正负极的规定，我们可以知道：负极进行的是氧化 反应(失去电子）；正极进行的是还原反应（得到电子)。
对于Cu－Zn原电池来说，它的电极反应为：
负极：Zn = Zn2+ + 2e－ 正极：Cu2＋ + 2e－＝Cu
氧化： CrO2 CrO42 CrO2 4OH CrO42 2H2O 3e
还原： H2O2 2e 2OH 整理： 2CrO2 3H2O2 2OH 2CrO42 4H2O
§4.2 原电池与电极电势
（Primary cell and electrode potential）
3) 2I I2 2e
2) MnO4 2H2O 3e MnO2 4OH
——————————————————————————
2MnO4 6I 4H2O 2MnO2 3I2 8OH ★ 特例：H2O2
酸性介质中 氧化：H2O2 O2 2H 2e（作还原剂）
还原：H2O2 2H 2e 2H2O（作氧化剂）
Fe2 Fe3 e
Fe 3 Fe 2
大学化学第4章 电化学原理及应用
4
Ⅱ条件
任何自发进行的氧化还原（oxidation-reduction） 反应，只要设计适当，都可以设计成原电池用 以产生电流。
Ⅲ构成
将Zn浸入CuSO4溶液中 (△rGm =-271kJ/mol<0)。 可知反应能够自发发生，但不能形成电流。 原因：设计不合理。 但如果设计合理可以形成电流，A.Volta电池
法拉第
(Michael Faraday 1791－1867)
英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家。出生在一 个贫苦铁匠家庭。仅上过几年小学，13岁时便在一家书店里当学徒。 在 此读到许多科学书籍。在送报、装订等工作之余，自学化学和电 学，并动手做简单的实验，验证书上的内容。利用业余时间听自然 哲学讲演，因而受到了自然科学的基础教育。1813年3月由戴维举荐 到皇家研究所任实验室助手。这是法拉第一生的转折点，从此他踏 上了献身科学研究的道路。同年10月戴维到欧洲大陆作科学考察， 讲学，法拉第作为他的秘书、助手随同前往。历时一年半，先后经 过法国、瑞士、意大利、德国、比利时、荷兰等国，结识了安培、 盖.吕萨克等著名学者。沿途法拉第协助戴维做了许多化学实验，这 大大丰富了他的科学知识，增长了实验才干，为他后来开展独立的 科学研究奠定了基础。1824年1月当选皇家学会会员，1825年2月任 皇家研究所实验室主任，1833----1862任皇家研究所化学教授。1846 年荣获伦福德奖章和皇家勋章。1867年8月25日逝世。
5
eA -Zn +Cu
Zn2+ SO42-
KCl饱 和溶液 胶冻
Cu2+ SO42-
铜-锌原电池
6
Ⅳ原电池的图示（cell diagram）表示 1负极(anode)写左边，正极(cathode)写右边；
无机化学课件：第四章(应化专业)
电池反应
Cu2+ + Zn →Cu + Zn2+
氧化还原电对：
氧化还原电对表示方法 氧化型物质/还原型物质
如 Cu2+/Cu、Zn2+/Zn、H+/H2、Sn4+/Sn2+
氧化型物质，还原型物质 如 Cu2+,Cu、Zn2+,Zn、H+,H2、Sn4+,Sn2+
(-)Pt, Cl2(p) Cl-(c) Cr2O72-(c1), H+(c2), Cr3+(c3) Pt(+)
原电池的表示方法课堂练习
2H2 + O2 → 2H2O
H2 - 2e- → 2H+ 氧化 O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O 还原
(-) Pt, H2(p1) | H+(c1) || H+(c1), H2O | O2(p2), Pt(+)
而伽伐尼的朋友伏打则认为 他可以用任意两个金属和一 种潮湿的物质（食盐水）重 复上述现象，用伏打自己的 话来说：金属是真正的电流 激发者，而神经是被动的。 从而发明了伏打堆。 这一发现引起了极大地震动， 因为这是第一个可以产生持 续电流的装置。
公元1799年，伏打发明伏打電池。
一种利用两种不同的金属夹着盐水湿过的纸张、布片 的多种构造。相当于数个电池串联，故又称为伏打电 堆。
= 0V- 0.7626 V= -0.7626 V
3. 标准电极电势的意义
待测电极处于标准态时
物质皆为纯净物 有关物质的浓度为1mol·L-1 涉及到的气体分压为100kPa 此时测得的电极电势即为标准电极电势
第4章 氧化还原反应与电化学习题
一、思考题1.什么叫原电池？它由哪几部分组成？如何用符号表示一个原电池？答案：电池由两个电极和电极之间的电解质构成，因而电化学的研究内容应包括两个方面：一是电解质的研究，即电解质学，其中包括电解质的导电性质、离子的传输性质、参与反应离子的平衡性质等；另一方面是电极的研究，即电极学，其中包括电极的平衡性质和通电后的极化性质，也就是电极和电解质界面上的电化学行为。
利用化学反应产生电能的装置,也称为化学电池；但不是所有的电池都属于此类化学电池。
构成原电池的条件：电极材料：是由活性物质与导电极板所构成，所谓活性物质是指在电极上可进行氧化还原的物质。
两电极材料活性不同，在负极上发生氧化反应；正极上发生还原反应。
电解液：含电解质的溶液。
构成回路2.原电池和电解池在结构和原理上各有何特点？3.离子-电子法配平氧化还原反应方程式的原则是什么？有什么步骤？答案：两个半反应得失电子数相等。
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。
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。
4.用离子-电子法完成并配平下列方程式（必要时添加反应介质）：（1）K2MnO4 + K2SO3 + H2SO4 K2SO4 + MnSO4 + H2O（2）NaBiO3 (s) + MnSO4 + HNO3 HMnO4 + Bi(NO3)3 + Na2SO4 + NaNO3 + H2O（3）Cr2O72—+ H2O2 + H+（4）MnO2 + S + H+Mn2+ + H2SO3 + H2O（5）Zn + NO3－+ H+Zn2+ + NH4+ + H2O（6） Ag + NO 3－+ H +Ag + + NO + H 2O（7） Al + NO 3－+ OH －+ H 2O [Al(OH)4]－+ NH 35. 如何用图示表示原电池？ 答案：原电池符号(电池图示)：书写原电池符号的规则：①负极“-”在左边，正极“+”在右边，盐桥用“‖”表示。
无机化学第4章 氧化还原反应
∵ E- =E (H+/H2) = 0.000V
∴ E = E+ = E待测
例如：测定Zn2+/Zn电极的标准电极电势 将Zn2+/Zn与SHE组成电池
(-)Pt,H2(100kPa)|H+(1mol· -3)||Zn2+(1mol· -3)|Zn(+) dm dm 298.15K时， E = -0.76V E (Zn2+/Zn) = -0.76V 又如：测定Cu2+/Cu电极的标准电极电势 将Cu2+/Cu与SHE组成电池
1. 标准氢电极(SHE)
电极反应：
2H+(aq) + 2e
电对：H+/H2 电极电势(规定):
H2(g)
H+ 标准氢电极装置图
E (H+/H2）= 0.000V
电极符号：
Pt ，H2(100kPa) | H+ (1.0mol· -3) dm
2. 电极电势的测定
将标准氢电极与待测电极组成电池： ( - )标准氢电极 || 待测电极( + ) E = E+ - E-
Cr2O72- (c1)， Cr3+(c3) ，H+(c2) | Pt (+)
例题4-1 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。 Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O 解： 原电池的正极： Cr2O72- + 14H+ + 6e- = 2Cr3+ + 7H2O 负极： Fe2+ = Fe3+ + e-
氧化还原反应与电化学
• 2MnO4- + 6H+ + 5SO32- 2Mn2+ + 5SO42- + 3H2O
第四章 氧化还原反应与电化学
• 其中：氧化还原电对为：
• MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn2+ + 4H2O 还原反应 • SO32- + H2O = SO42- + 2H+ + 2e- 氧化反应 • 每一个半反应均表示某一元素的两种氧化数物质之 间的转化。常将氧化数高的物质称为氧化态（或氧 化型），将氧化数低的物质称为还原态（或还原 型）。
第四章 氧化还原反应与电化学
确定元素原子氧化数的一般规则：
• 1） 单质的氧化数为零。如在O2分子中， O的氧化数为0。
• 2） 由于化合物整体是中性分子，因此在 化合物中各元素氧化数的代数和等于零。 而在多原子离子中各元素原子氧化数的代 数和等于离子所带的电荷数。如在AlCl3分 子中，Al的氧化数为+3，Cl的氧化数为-1； 在SO42-离子中，S的氧化数为+6，O的氧 化数为-2。
第四章 氧化还原反应与电化学
• 同一元素的氧化态物质和还原态物质组成氧化还 原电对，简称“电对”，表示方法如下：
• Zn2+ / Zn
Cu2+ / Cu
• [氧化态] [还原态] [氧化态] [还原态]
• 氧化态与还原态之间的关系为：
• [氧化态] + ne- = [还原态]
• 由于氧化还原反应是由氧化半反应和还原半反应 组成，因此，一个氧化还原反应至少有两个电对。 例如：
• 3． 氧化剂、还原剂与被氧化、被还原
• 在氧化还原反应中，常将发生还原的反应物 称为氧化剂，氧化剂具有使另一种物质氧化 的能力；发生氧化的反应物称为还原剂，还 原剂具有使另一种物质还原的能力。
第四章 氧化还原反应解答
第三章 氧化还原反应一、选择题 （30分）1．在-272O Cr + I - + H + −→−Cr 3++ I 2 + H 2O 反应式中，配平后各物种的化学计量数从左至右依次为……………………………………………………………………… （ ）(A) 1，3，14，2，121，7 (B) 2，6，28，4，3，14 (C ) 1，6，14，2，3，7(D) 2，3，28，4，121，14 2．常用的三种甘汞电极，即(1) 饱和甘汞电极 (2) 摩尔甘汞电极 (3) 0.1 mol ·dm -3甘汞电极，其电极反应为：Hg 2Cl 2(s) + 2e - =2Hg(l) + 2Cl -(aq)，在25℃ 时三种甘汞电极的ϕ的大小次序为…………………………………………………………………… （ ） (A) 1ϕ＞2ϕ＞3ϕ (B) 2ϕ＞1ϕ＞3ϕ (C ) 3ϕ＞2ϕ＞1ϕ(D) 1ϕ＝2ϕ＝3ϕ3．根据标准电极电势值判断下列各组离子在酸性介质不能够共存的是 （ ）（A ） Br 2 和 ClO 3-（B ） Fe 2+和 Sn 4+（C ） Fe 2+ 和 Pb 2+ （D ） Sn 2+ 和 I 2（321.52BrOBr V ϕ-=；321.47ClO Cl V ϕ-=；320.771Fe FeV ϕ++=；420.15Sn SnV ϕ++=；20.13PbPbV ϕ+=-；20.54IIV ϕ-=）4．下列电对的电极电势不受介质酸度影响的是 （ ）（A ） MnO 4-/ MnO 42- （B ） MnO 2/Mn 2+（C ） S/H 2S （D ） O 2/H 2O 5．已知：2///S ZnS S MnS S S ϕϕϕ->>，则（ ）（A ）()()SP SP K ZnS K M nS > （B ）()()SP SP K ZnS K M nS <（C ）()()SP SP K ZnS K M nS =（D ）无法确定6．已知φΘ（MnO 4-/ MnO 2）＝1.68 V φΘ（MnO 2/ Mn 2+）=1.23 V 则φΘ（MnO 4-/ Mn 2+）为 （ ）（A ） 2.91 V （B ） 0.45V （C ） 1.51V （D ） 1.825V 7．原电池 Zn|Zn 2+(c 1)|| Zn 2+(c 2)|Zn (c 1≠c 2)，下列叙述中正确的是 （ ）A E Θ≠0 E ＝0B E Θ＝0 E ≠0C E Θ＝0 E ＝0DE Θ≠0 E ≠0 8．下列电极反应中，若将离子浓度减少一半，而其它条件不变，则电极电势增大的是 （ ）（A ） ClO 4- ＋2H + ＋2e = ClO 3- ＋H 2O ； （B ） Co 3+ ＋e = Co 2+（C ） S 2O 82-＋2e = 2SO 42- （（D ） 2Hg 2+ ＋2e = Hg 22+ 9．已知φΘ（Pb 2+/ Pb ）＝-0.126V K sp θ( PbCl 2) =1.6×10－5，则φΘ（PbCl 2 / Pb ）为（ ） (A) 0.268V (B) -0.41V (C) -0.268V (D) -0.016V 10．已知φΘ（Ag +/ Ag ）=0.799V K sp θ( AgCl)= 1.56×10－10，若在半电池Ag +/Ag(1.0 mol·L -1)中加入KCl ，使得溶液中KCl 的浓度为1.0 mol·L -1，则其电极电势将 （ ）（A ） 增加0.581V （B ） 增加0.220V （C ） 降低0.581V （D ） 降低0.220V 11．将反应Fe 2++Ag +=Fe 3++Ag 组成原电池，下列哪种表示符号是正确的 （ ）。
高中化学选择性必修一第4章第1节 原电池
总反应： 2Al+2OH―+2H2O=2AlO2-+3H2↑
8、负极：Cu —2e -=Cu2+ 正极: 2H++NO3- +e-= H2O+NO2↑
总反应： Cu+4H++2NO3-=Cu2++2H2O+2NO2↑
第一节 原电池
一、原电池的工作原理
（一）定义：将化学能转化为电能的装置 注：原电池中的化学能并非全部转化为电能，有一部分 转化成热能等其他形式的能量
（二）本质：氧化还原反应
（三）工作原理：以铜-锌原电池为例
答：(1)锌铜原电池工作时，电子由锌片沿导线移向铜 片，阴离子(Cl-、SO42-)在电解质溶液中移向锌片，阳 离子(K+、Cu2+)移向铜片。
合OH-→沉淀M(OH)n
、遵守三大守恒：质量守恒、电荷守恒、 转移电子守恒 、两极反应式叠加得总反应式，总反应式减去其中一个
电极反应式，可得另一个电极的反应式 5、规律：①一般来说，金属作负极的原电池
负极：酸性或中性介质中：M—ne-=Mnn+
碱性介质中:M—ne-+nOH-=M(OH)n 正极：酸性介质中：2H++2e-=H2↑
（五）能否构成原电池的判断——四看
1、看电极——两极为导体且存在活泼性差异 （燃料电池的电极一般为惰性电极） 2、看溶液——两极插入电解质溶液中 3、看回路——形成闭合回路或两极直接接触 4、看本质——有无自发的氧化还原反应发生
例题：
第4章--电子传递体系与氧化磷酸化
生物氧化的化学本质
——氧化还原反应
脱电子、氢，加氧 ——氧化反应 接受电子、氢，脱氧 ——还原反应 供电子体或供氢体
偶联进行
受电子体或受氢体
第4页/共76页
• 生物氧化与体外燃烧的比较
生物氧化
体外燃烧
反应条件
温和
剧烈
(体温、pH近中性) (高温、高压)
反应过程 逐步进行的酶促反应 一步完成
H+
ATP F0F1 ATP酶
化学渗透假说原理示意图
磷酸化
+++++++++
线粒体内膜
氧化
__________
NADH+H+
2e-
ADP+Pi
3H+ ATP
第52页/共76页
磷氧比（ P/O ）
呼吸过程中无机磷酸（Pi）消耗量和原子氧（O）消耗量的比值称 为磷氧比。由于在氧化磷酸化过程中，每传递一对电子消耗一个氧原 子，而每生成一分子ATP消耗一分子Pi ，因此P/O的数值相当于一对电 子经呼吸链传递至原子氧所产生的ATP分子数。
例 实测得NADH呼吸链： P/O~ 2.5
M
氧化型代 谢底物
NAD+ NADH+H+
FMNH2
Fe
FMN
CoQ
S
CoQH2
2e 2Fe2+
细胞色素
b- c1- c -aa3
2Fe3+
2H+
1
2 O2 O2H2O
琥珀酸 延胡索酸
FADH2呼吸链电子传递和水的生成
2H+
无机化学第四章 氧化还原反应参考答案
第4章 氧化还原反应 习题参考答案1．解：S 的氧化数分别为-2、0、2、4、5、6。
2．解：（1）3Cu + 8HNO 3(稀) → 3Cu(NO 3)2+2 NO ↑ + 4H 2O（2）4Zn + 5H 2SO 4(浓) →4ZnSO 4 +H 2S ↑ + 4H 2O（3）KClO 3 + 6 FeSO 4 + 3H 2SO 4 → KCl +3 Fe 2 (SO 4)3 + 3H 2O（4）Cu 2S + 22HNO 3 → 6Cu (NO 3)2 + 3H 2SO 4 + 10NO↑ +8 H 2O3．解：（1） 12I - 2e → I 2--+) 1H 2O 2+ 2H + + 2e → 2H 2O -2I + H 2O 2+ 2H + → I 2+2H 2O -（2） 1Cr 2O + 14H + + 6e → 2Cr 3+ + 7H 2O 27--+) 3H 2S - 2e → S + 2H +-Cr 2O + 3H 2S + 8H + → 2Cr 3+ + 3S↓ + 7H 2O27-（3） 1ClO + 6H + + 6e → Cl - + 3H 2O 3--+) 6Fe 2+-e →Fe 3+-ClO + 6Fe 2++ 6H + → Cl - +6Fe 3+3H 2O3-（4）1/2Cl 2+ 2e →2Cl - -+) 1/2Cl 2 + 4OH - 2e →2ClO -+ 2H 2O --Cl 2 + 2OH →Cl -+ClO -+ H 2O -（5）1Zn + 4OH - 2e →[Zn (OH)4]2---+) 1ClO -+ H 2O +2e →Cl -+ 2OH --Zn + ClO -+2OH + H 2O→[Zn (OH)4]2- + Cl --（6）2MnO + e → MnO 4--24- +) 1SO + OH - 2e →SO + H 2O 23---24- 2MnO +SO + 2OH →2 MnO +SO + H 2O4-23--24-24-4．解：（1）（-）Pt ，I 2(s)∣I (c 1)‖Cl -(c 2)∣Cl 2(P ), Pt （+）- （2）（-）Pt ∣Fe 2+, Fe 3+ (c 3)‖MnO (c 3), Mn 2+(c 4)，H +(c 5)∣Pt （+）4-（3）（-）Zn ∣ZnSO 4 (c 1)‖CdSO 4 (c 2)∣Cd （+）5．解：由于E (F 2/HF)＞E (S 2O /SO 42-)＞E (H 2O 2/H 2O)＞E (MnO /Mn 2+)＞E (PbO 2/Pb 2+) 28- 4- ＞E (Cl 2/Cl -)＞E (Br 2/Br -)＞E (Ag +/Ag)＞E (Fe 3+/Fe 2+)＞E (I 2/I -) 故氧化能力顺序为F 2 ＞S 2O ＞ H 2O 2＞ MnO ＞PbO 2＞Cl 2 ＞Br 2 ＞ Ag +＞Fe 3+＞I 2。
武大分析化学第4章氧化还原滴定法
测定食品中的添加剂
利用氧化还原滴定法可以测定食品中 添加的防腐剂、抗氧化剂等，以确保 食品的安全性和合规性。
在药物分析中的应用
药物有效成分的含量测定
通过氧化还原滴定法可以测定药物中的有效 成分，如某些抗生素、抗肿瘤药物等，以确 保药物的质量和治疗效果。
02 氧化还原滴定法的基本原 理
氧化还原反应的平衡常数
平衡常数定义
平衡常数是化学反应达到平衡状态时反应物和生成物浓度的幂次 方之比，用于描述氧化还原反应的进行程度。
平衡常数的计算
通过实验测定反应物和生成物的浓度，利用平衡常数的定义进行计 算，可以判断反应是否完全以及反应的方向。
平衡常数的影响因素
在环境监测中的应用
检测水体中的重金属离子
通过使用适当的氧化还原试剂，可以将水体中的重金属离子还原成可溶性或不 溶性的化合物，从而进行定量分析。
测定大气中二氧化硫含量
利用氧化还原反应将大气中的二氧化硫转化为硫酸，再通过滴定法测定硫酸的 含量，从而得到二氧化硫的浓度。
在食品分析中的应用
检测食品中的抗氧化剂
药物代谢产物的测定
利用氧化还原滴定法可以测定药物代谢产物 ，以了解药物在体内的代谢过程和机制。
在生物分析中的应用
生物分子间的氧化还原反应
在生物体内，许多生物分子之间的反应涉及到氧化还原过程，通过氧化还原滴定法可以 研究这些反应的机制和动力学。
生物样品的预处理
在生物样品的分析中，常常需要将样品中的某些组分进行氧化或还原，以使其转化为可 测定的状态，氧化还原滴定法在此过程中具有重要作用。
武大分析化学第4章氧化还原滴定 法
分析化学第四版第四章答案
第四章 氧化还原滴定法思考题l ．解释下列现象。
a ． 将氯水慢慢加入到含有 Br －和I －的酸性溶液中，以CCl 4萃取，CCl 4层变为紫色。
答：酸性条件下氯水中HClO 可将Br －和I －氧化为单质Br 2 和 I 2。
由于 323I e I --+= 3/0.545I I E V θ--= 222Br e Br -+= 2/ 1.05Br Br E V θ-= 1222HClO H e Cl H O +++=+ 2/ 1.63HClO Cl E V θ= 所以 I －更易被氧化为I 2，I 2被CCl 4所萃取，使CCl 4层变为紫色。
b. θ-IIE /2( 0.534V ) >θ++Cu Cu E /2(0.159V)，但是Cu 2+却能将I －氧化为I 2。
答：这是由于生成了溶解度很小的 CuI 沉淀（pK sp =11.96），溶液中[Cu 2+]极小，Cu 2+/Cu + 电对的电势显著增高，Cu 2+成为较强的氧化剂。
222///1()0.059lg 0.1590.05911.960.865(0.534)spCu CuI Cu Cu II K CuI E E V E V θθθ+++-=+=+⨯=>所以，Cu 2+能将I －氧化为I 2。
c.间接碘量法测定铜时，Fe 3+和AsO 43-都能氧化I －析出I 2，因而干扰铜的测定，加入NH 4HF 2两者的干扰均可消除。
答：424NH HF NH HF F +-++，组成HF-F － 缓冲体系，pH ≈3.2。
因为3343222AsO H e AsO H O -+-++=+，[H +]< 1 mol ·L -1所以，33334343//AsO AsO AsO AsO E E θ----<。
而F －能与Fe 3+形成络合物，溶液中[Fe 3+]大大减小，3232//Fe Fe Fe Fe E E θ++++<。
第四章答案
第四章氧化还原反应思考题1. 分别将元素Mn、N在下列两组物质中的氧化数按高到低顺序排列。
(1) ⑤KMnO4, ③MnO2, ④K2MnO4, ①MnSO4, ②MnO(OH)(2) ②N2,⑦N2O5, ③N2O, ⑤N2O3,⑥NO2, ④NO, ①NH32. 试分别写出碳在下列各物质中的共价键数目和氧化数.CH3Cl（-2）, CH4（-4）, CHCl3（+2）, CH2Cl2（0）, CCl4（+4）(共价键数目均为4)3. 指出下列各物质中各元素的氧化数。
Cs+,（+1） F-,（-1） NH4+,（-3，+1） H3O+,（+1，-2） H2O2,（+1，-1） Na2O2（+1，-1）, KO2,（+1，-1／2） CH3OH,（-2，+1，-2） Cr2O72-,（+6，-2） KCr(SO4)2·12H2O（+1，+3，+6，-2，+1）4. 判断下列氧化还原反应方程式书写是否正确,并把错误予以改正。
(1) 3Ag2S + 8HNO3─→ 6AgNO3+ 3S↓+ 2NO↑+ 4H2O√(2) 4MnO4- + 4H+─→ 4M nO2 + （3）2O2↑+ 2H2O×(3) （2）NO2- + （4）2H+ + 2I-─→（2）NO + I2 + （2）H2O×(4) K2Cr2O7 + 6Fe2+ + 14H+─→2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O + 2K+×Cr2O7 + 6Fe2+ + 14H+─→2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O(5) FeS + 4HNO3 ─→ Fe(NO3)3 + S↓+ NO↑ + 2H2O√(6) （3）Fe2+ + NO3- + 4H+─→（3）Fe3++ NO↑+ 2H2O×5. 指出下列各原电池符号的表示式是否正确, 并把错误的予以改正。
(1) 氧化还原反应: Fe(s) + Ag+(aq) ─→ Fe2+(aq) + Ag(s)原电池符号: (-)Ag∣Ag+‖Fe2+│Fe(+)×(-)Fe∣Fe2+（c1）‖Ag+（c2）│Ag (+)(2) 氧化还原反应: Fe3+(aq) + 2I-(aq) ─→ Fe2+(aq) + I2(s)原电池符号: (-)Pt,I2(s)∣I-(c1)‖Fe2+(c2)│Fe3+(c3) (+)×(-)Pt,I2(s)∣I-(c1)‖Fe3+ (c2)，Fe2+ (c3) ∣Pt (+)(3) 氧化还原反应:2Fe2+(0.010mol·L-1) + Cl2(100kPa)=2Fe3+(0.10mol·L-1) +2Cl-(2.0mol·L-1)原电池符号:(-)Pt∣Fe2+(mol·L-1),Fe3+(0.10mol·L-1)‖Cl2(100kPa)∣Cl-(2.0mol·L-1),Pt(+)×(-)Pt∣Fe2+(0.01mol·L-1),Fe3+(0.10mol·L-1)‖Cl-(2.0mol·L-1)∣Cl2(100kPa),Pt (+)6. 氧化还原电对当氧化型或还原型物质发生下列变化时,电极电势将发生怎样的变化?(1) 氧化型物质生成沉淀；↓(2) 还原型物质生成弱酸。
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第四章氧化还原反应思考题1. 分别将元素Mn、N在下列两组物质中的氧化数按高到低顺序排列。
(1) ⑤KMnO4, ③MnO2, ④K2MnO4, ①MnSO4, ②MnO(OH)(2) ②N2,⑦N2O5, ③N2O, ⑤N2O3,⑥NO2, ④NO, ①NH32. 试分别写出碳在下列各物质中的共价键数目和氧化数.CH3Cl（-2）, CH4（-4）, CHCl3（+2）, CH2Cl2（0）, CCl4（+4）(共价键数目均为4)3. 指出下列各物质中各元素的氧化数。
Cs+,（+1） F-,（-1） NH4+,（-3，+1） H3O+,（+1，-2） H2O2,（+1，-1） Na2O2（+1，-1）, KO2,（+1，-1／2） CH3OH,（-2，+1，-2） Cr2O72-,（+6，-2） KCr(SO4)2·12H2O（+1，+3，+6，-2，+1）4. 判断下列氧化还原反应方程式书写是否正确,并把错误予以改正。
(1) 3Ag2S + 8HNO3─→ 6AgNO3+ 3S↓+ 2NO↑+ 4H2O√(2) 4MnO4- + 4H+─→ 4M nO2 + （3）2O2↑+ 2H2O×(3) （2）NO2- + （4）2H+ + 2I-─→（2）NO + I2 + （2）H2O×(4) K2Cr2O7 + 6Fe2+ + 14H+─→2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O + 2K+×Cr2O7 + 6Fe2+ + 14H+─→2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O(5) FeS + 4HNO3 ─→ Fe(NO3)3 + S↓+ NO↑ + 2H2O√(6) （3）Fe2+ + NO3- + 4H+─→（3）Fe3++ NO↑+ 2H2O×5. 指出下列各原电池符号的表示式是否正确, 并把错误的予以改正。
(1) 氧化还原反应: Fe(s) + Ag+(aq) ─→ Fe2+(aq) + Ag(s)原电池符号: (-)Ag∣Ag+‖Fe2+│Fe(+)×(-)Fe∣Fe2+（c1）‖Ag+（c2）│Ag (+)(2) 氧化还原反应: Fe3+(aq) + 2I-(aq) ─→ Fe2+(aq) + I2(s)原电池符号: (-)Pt,I2(s)∣I-(c1)‖Fe2+(c2)│Fe3+(c3) (+)×(-)Pt,I2(s)∣I-(c1)‖Fe3+ (c2)，Fe2+ (c3) ∣Pt (+)(3) 氧化还原反应:2Fe2+(0.010mol·L-1) + Cl2(100kPa)=2Fe3+(0.10mol·L-1) +2Cl-(2.0mol·L-1)原电池符号:(-)Pt∣Fe2+(mol·L-1),Fe3+(0.10mol·L-1)‖Cl2(100kPa)∣Cl-(2.0mol·L-1),Pt(+)×(-)Pt∣Fe2+(0.01mol·L-1),Fe3+(0.10mol·L-1)‖Cl-(2.0mol·L-1)∣Cl2(100kPa),Pt( +)6. 氧化还原电对当氧化型或还原型物质发生下列变化时,电极电势将发生怎样的变化?(1) 氧化型物质生成沉淀；↓(2) 还原型物质生成弱酸。
↑7. 填写下列空白:(1) 下列氧化剂: KClO4, Br2, FeCl3, KMnO4, H2O2当其溶液中H+浓度增大时, 氧化能力增强的是KClO4, KMnO4, H2O2,不变的是Br2,FeCl3。
(2) 下列电对中, Eθ值最小的是OH-/H2。
H+/H2, H2O/H2, OH-/H2, HF/H2, HCN/H2, H+/H28.下列电对中,若浓度增大,哪种电对的电极电势增大、不变或变小？Cl2/Cl-, Cr2O72-/Cr3+, Fe(OH)3/ Fe(OH)2Cr2O72-/Cr3+↑, Fe(OH)3/Fe(OH)2↑，Cl2/Cl-不变9.下列说法是否正确?(1) 由于Eθ(Fe2+/Fe)=-0.440V, Eθ(Fe3+/Fe2+)=0.771V, 故Fe3+与Fe2+能发生氧化还原反应；×(2) 因为电极反应 Ni2+ + 2e- = Ni 的=-0.25V, 故2Ni2+ + 4e-=2Ni 的＝2；×(3) 在氧化还原反应中，若两个电对的Eθ值相差越大，则反应进行得越快；×10. 试用标准电极电势值判断下列每组物质能否共存? 并说明理由。
(1) Fe3+和Sn2+(2) Fe3+和Cu(3) Fe3+和Fe (4) Fe2+和Cr2O72- (酸性介质);(5) Fe2+和MnO4-(酸性介质)；(6) Cl-、Br-和I-(7) Fe2+和Sn4+(8) I2和Sn2+(1)不能。
Eθ(Fe3+／Fe2+)> Eθ(Sn4+/ Sn2+), 2Fe3+ + Sn2+→2Fe2++ Sn4+(2)不能。
Eθ(Fe3+／Fe2+)> Eθ(Cu2+/ Cu), 2Fe3+ + Cu →2Fe2++ Cu 2+(3)不能。
Eθ(Fe3+／Fe2+)> Eθ(Fe 2+/ Fe), 2Fe3+ + Fe →3Fe2+(4)不能。
Eθ(Cr2O72-／Cr 3+)> Eθ(Fe 3+/ Fe 2+), Cr2O72-+6Fe2+ +14 H+→2Cr 3++6Fe3++7H2O(5)可共存，都为最低氧化态。
(6)不能。
Eθ(I2／I -)> Eθ(Sn4+/ Sn2+), I2 + Sn2+→2 I-+ Sn4+11. 回答下列问题:(1) 化学反应的Δr H m, Δr S m, Δr G m和电池电动势E 及电极电势E 值的大小, 哪些与化学反应方程式的写法无关? 电池电动势E 及电极电势E与化学反应方程式的写法无关(2) 为何H2S水溶液不能长期保存?易被空气氧化生成S(3) 能否用铁制容器盛放CuSO4溶液?不能，Fe+Cu2+→Fe2++Cu(4) 配制SnCl2溶液时,为防止Sn2+被空气中氧所氧化, 通常在溶液中加入少许Sn粒, 为什么?Sn4++Sn→2Sn2+(5) 铁溶于过量盐酸或稀硝酸,其氧化产物有何不同? Fe2+, Fe3+(6) 为何金属Ag不能从稀H2SO4或HCl中置换出H2气, 却能从氢碘酸中置换出H2气? Eθ(Ag+／Ag)> Eθ(H+/ H2),而Eθ(AgI／Ag)< Eθ(H+/ H2)12. 化学试剂厂制备FeCl2·6H2O首先用盐酸与铁作用制取FeCl2溶液,然后考虑到原料来源、成本、反应速率、产品纯度、设备安全条件等因素选择把Fe2+氧化成Fe3+的氧化剂，现有双氧水、氯气、硝酸三种候选氧化剂，请问采用哪种为宜? 选H2O2提示：成本：Cl2 < HNO3 < H2O2反应速率: HNO3 > H2O2 > Cl213. 根据下列元素电势图:Cu2+ 0.159 Cu+ 0.520 CuAg2+ 1.980 Ag+ 0.7991 AgFe3+ 0.771 Fe2+－0.44 FeAu3+ 1.36 Au+ 1.83 Au试问:(1) Cu+, Ag+, Fe2+、Au+等离子哪些能发生歧化反应？Cu+和Au+(2) 在空气中(注意氧气的存在), 上述四种元素各自最稳定的是哪种离子?Cu2+、Ag+、Fe3+、Au3+第四章氧化还原反应习题1. 指出下列各物质中硫的氧化数:H2S, S, SCl2, SO2, Na2S2O6, Na2S2O8硫的氧化数分别是-2，0，+2，+4，+5，+62. 用氧化数法配平下列各氧化还原方程式:(1)3 Cu + 8HNO3(稀) ─→3 Cu(NO3)2 +2 NO↑+4H2O(2) 4Zn + 5H2SO4(浓稀)─→ 4ZnSO4 + H2S↑+4H2O(3) KClO3 + 6FeSO4 + 3H2SO4─→KCl + 3Fe2(SO4)3+3H2O(4)3Cu2S + 22HNO3─→6Cu(NO3)2 + 3H2SO4 +10 NO↑+8H2O3. 用离子-电子法配平下列反应方程式:(1) I- + H2O2 + H+─→ I2 + H2O(2) Cr2O72- + H2S + H+─→ Cr3+ + S(3) ClO3- + Fe2+ + H+─→ Cl- + Fe3+(4) Cl2 + OH-─→ Cl- + ClO-(5) Zn + ClO- + OH-─→ Zn(OH)42- + Cl-(6) MnO4- + SO32- + OH-─→ MnO42- + SO42-4. 将下列氧化还原反应设计成原电池,并写出原电池符号:(1) Cl2(g) + 2I-─→ I2 + 2Cl-解：（1）（-）Pt,I2(s)︱I-(c1)‖Cl(c2)︱Cl2(Pθ),Pt(+)(2) MnO4- + 5Fe2+ + 8H+─→ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O(2)(-)Pt︱Fe2+(c1),Fe3+(c2)‖MnO4-(c3),Mn2+(c4),H+(c5)︱Pt(+)(3) Zn + CdSO4→ ZnSO4 + Cd(3)(-)Zn︱ZnSO4(c1)‖CdSO4(c2)︱Cd(+)5. 下列物质在一定条件下均可作为氧化剂KMnO4, K2Cr2O7, FeCl3, H2O2, I2, Br2, Cl2, F2, PbO2。
试根据它们在酸性介质中对应的标准电极电势数据把上述物质按其氧化能力递增顺序重新排列, 并写出它们对应的还原产物。
解：由于Eθ(I2／I-)〈Eθ(Fe3+／Fe2+)< Eθ(Br2／Br-)< Eθ(Cl2／Cl-)< Eθ(Cr2O72-／Cr3+)< Eθ(PbO2／Pb2+)< Eθ(MnO4-／Mn2+)< Eθ(H2O2／H2O)< Eθ(F2／HF)。
故氧化能力顺序为：I2〈FeCl3<Br2<Cl2<K2Cr2O7<PbO2<KMnO4<H2O2<F2。
对应的还原产物为I-，Fe2+,Br-,Cr3+,Cl-,Pb2+,Mn2+,H2O,HF。
6. 下列物质在一定条件下均可作为还原剂SnCl2, FeCl2, KI, Zn, H2, Mg, Al，H2S。
试根据它们在酸性介质中对应的标准电极电势数据把上述物质按其还原能力递增顺序重新排列,并写出它们对应的氧化产物。