8第八章 电化学基础-2007
《电化学基础》课件
电化学反应速率
总结词
电化学反应速率描述了电化学反应的快 慢程度，是衡量反应速度的重要参数。
VS
详细描述
电化学反应速率与参与反应的物质的浓度 、温度、催化剂等条件有关。在一定条件 下，反应速率可由实验测定，对于一些特 定的电化学反应，也可以通过理论计算来 预测其反应速率。
反应速率常数
总结词
反应速率常数是描述电化学反应速率的重要参数，它反映了电化学反应的内在性质。
详细描述
反应速率常数与参与反应的物质的性质、温度等条件有关。在一定条件下，反应速率常数可以通过实验测定，也 可以通过理论计算得到。反应速率常数越大，表示该反应的速率越快。
反应机理
总结词
电化学反应机理是描述电化学反应过程中各步骤的详细过程和相互关系的模型。
详细描述
电化学反应机理可以帮助人们深入理解电化学反应的本质和过程，从而更好地控制和优化电化学反应 。不同的电化学反应可能有不同的反应机理，同一电化学反应也可能存在多种可能的反应机理。 Nhomakorabea05
电化学研究方法
实验研究方法
01
重要手段
02
实验研究是电化学研究的重要手段，通过实验可以观察和测量电化学 反应的过程和现象，探究反应机理和反应动力学。
03
实验研究方法包括控制电流、电位、电场等电学参数，以及观察和测 量电流、电位、电导等电化学参数。
04
实验研究需要精密的实验设备和仪器，以及严格的操作规范和实验条 件控制。
01
02
03
电池种类
介绍不同类型电池的制造 过程，如锂离子电池、铅 酸电池、镍镉电池等。
电池材料
阐述电池制造过程中涉及 的主要材料，如正负极材 料、电解液、隔膜等。
第08章 电化学基础
∴ E (H+/H2)= -0.28V
2HOAc+2e ⇌2OAc- + H2(g) EӨ =-0.28V
8.3.3 沉淀对电极电势的影响
例 298K时，在Fe3+、Fe2+的混合溶液中加入NaOH时有Fe(OH)3、Fe(OH)2
沉淀生成，假设无其它反应发生，当沉淀反应达到平衡时，保持C(OH-) =1. 0mol· -1 ，求E(Fe3+/Fe2+)为多少？ L
荷过剩，CuSO4溶液中则由于Cu2+的沉积而负电荷过剩。
从而阻止电子从锌极流向铜极，电池反应便会停止，直至 无电流产生。 3:当有盐桥存在时，随着反应的进行，盐桥中的负离子进 入ZnSO4溶液中，正离子进入CuSO4溶液中，以保持溶液的
电中性，使电流连续产生。
原电池的构造是这样的，如何表示原电池呢？
=1.60V 说明：含氧酸盐在酸性介质中氧化性增强。
8.3.3 酸度对电极电势的影响
例 已知电极反应2H++2e =H2(g)，EӨ =0.0V ,向体系中加入NaOAc,使得 C(HOAc)=C(NaOAc)=1. 0mol· -1 ，P(H2)=PӨ，求E(H+/H2)。 L
Ka = 1.8*10-5
确定了标准之后，如何确定其它电极电势呢？
8.3.2 标准电极电势-电极电势的定义
将待测电极与标准氢电极组成一个原电池,测得该原
电池的电动势(E),就可以知道待测电极相对于标准氢
电极的电极电势。
E（电池）= E(待测）- E（标准氢电极）
测定Cu电极的EӨ，组成如下电池：
（-）Pt|H2(g)∣H+(CӨ)‖Cu2+(CӨ)∣Cu（+） EӨ = EӨ(Cu2+/Cu) - EӨ(H+/H2) 0 ∴ EӨ(Cu2+/Cu)=0.340V
电化学基础知识点总结
电化学基础知识点总结电化学是研究电与化学之间相互转化和相互作用的科学。
它是物理学和化学的交叉学科，在电池、电解和电沉积等领域有着广泛的应用。
以下是电化学的基础知识点总结：1. 电化学反应：- 氧化还原反应（简称氧化反应和还原反应），是电化学最基本的反应类型，涉及原子、离子或分子的电荷变化。
- 氧化是指某物质失去电子，还原是指某物质获得电子。
2. 电池原理：- 电池是将化学能转化为电能的装置，由两个电极（阳极和阴极）和电解质组成。
阳极是发生氧化反应的地方，阴极是发生还原反应的地方。
- 在电池中，化学反应产生的电荷通过外部电路流动，从而形成电流。
3. 电解：- 电解是用电流将化合物分解成离子或原子的过程。
在电解槽中，正极是阴离子的聚集地，负极是阳离子的聚集地，而正负极之间的电解液是导电介质。
- 在电解过程中，正负电极上的反应是有差别的，称之为阳极反应和阴极反应。
4. 电解质：- 电解质是能够在溶液中或熔融态中导电的物质。
电解质可以是离子化合物，如盐和酸，也可以是离子溶剂如水。
- 强电解质能够完全离解成离子，而弱电解质只有一小部分离解成离子。
5. 电动势：- 电动势是电池或电化学系统产生电流的驱动力，通常用电压表示。
- 在标准状态下，标准电动势是指正极与负极之间的电压差。
它与化学反应的自由能变化有关，可以通过标准电动势表进行查阅。
6. 极化现象：- 极化是指在电解过程中阻碍电流通过的现象。
- 有两种类型的极化：浓差极化和活化极化。
浓差极化发生在反应物浓度在电极上发生变化的时候，活化极化发生在电化学反应速率受到限制的时候。
7. 电信号：- 在电化学中，电伏是电势大小的基本单位。
它表示单位电荷通过电路所产生的能量的大小。
- 电流是电荷通过导体的速率，单位是安培。
- 除了电伏和电流之外，还有许多其他电信号，例如电阻、电导率和电容。
8. 电化学测量方法：- 常用的电化学测量方法有电压法、电位法、电流法和电导法。
第八章电化学基础 第六节 原电池热力学
rGm -zFE
——意义 若反应rG＜0，则E＞0：自发的化学反应定温定压下在 原电池中可逆进行时，吉布斯函数的减少全部转变为对环境作的电
功
——同一原电池，电池反应计量式写法不同，计量式对应的摩尔反 应吉布斯函数变不同，转移电子数不同，但电池的电动势不变
2023/2/20
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二、由原电池电动势的温度系数计算电池反应的摩尔熵
电动势E=1.136 V，电动势的温度系数(E / T )为p －5.95×10-4V·K-1 。电池反应为Ag+(1/2)Cl2(g,100 kPa)=AgCl(s)。试计算该反应的ΔG 、ΔS、ΔH及电池恒温可逆放电时过程的可逆热Qr,m。
解：实现电池反应Ag+1/2Cl2(g,100 kPa)=AgCl(s) 转移的电子z=1
rGm =-zFE=-1×96485C·mol-1×1.136V =-109.6kJ·mol-1
r SmΒιβλιοθήκη zF E T=1×96485C·mol-1×(-5.95×10-4V·K) p
=-57.4 J·mol-1·K-1
r Hm rGm TrSm =-109.6kJ·mol-1+298.15K×(-57.4×10-3kJ·mol-1·K-1)
第六节 原电池热力学
一、由可逆电动势E计算电池反应摩尔吉布斯函数变rGm
●导出 设：电极反应（即为电池反应）转移电子数为z，定温定
压下可逆放电时，电量dQ=zFdξ
可逆电功等于电池电动势E与乘积： W' (zFd)E
drG W' zFEd
rGm
(
rG
)T
,p
zFE
2023/2/20
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电化学基础习题及答案
电化学基础习题解答第四章P631．将甘汞电极与另一电极（在电极上析出氢气）组成电解池。
电解液是pH 为7的饱和KCl 溶液。
在25℃时，以一定大小的电流通过电解池，测得两极间电压为 1.25V 。
若认为甘汞电极是不极化的，求此条件下阴极的过电位（假定溶液的欧姆电位降可略去不计）。
解：-+-=ϕϕEV0085.125.12415.0-=-=-=+-E ϕϕ221H e H =+-+ []()V 4141.0705916.01ln 0-=-⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=+-H nF RT ϕϕ ()V 5944.04141.00085.1-=---=ϕΔ2． 用Pb 电极来电解0.1mH 2SO 4（265.0=±γ），若在电解过程中，把Pb 阴极与另一当量甘汞电极相连接时，测得电动势为E=1.0685V 。
试求H 2在Pb 极上的过电位。
解：E -=+-ϕϕ﹦ 0.2802－1.0685 ﹦ －0.7883V 221H e H =+-+ []⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=+-H nF RT 1ln 0ϕϕ=0.05916lg(0.2×0.265)=-0.07547V V 7883.0=ϕΔ－0.07552V=0.7128V第五章P731． 试证明对于反应R ne vO =+-扩散电流密度为dxdC D v nF i 00=证明： O 在x 方向上的扩散传递速度dxdC D V x 00-=，对于反应R ne vO =+-若以阴极反应电流为正，则()⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=-⎪⎭⎫ ⎝⎛=dx dC D F v n V F v n i x 00即：dxdC D v nF i 0=2． 求阴极反应R ne O =+-的极化电流密度。
如果它的扩散过程是速度控制步骤，每个O 结合的电子数是2，O 在溶液中的扩散系数为6×10－5厘米2/秒，扩散层厚度约为5×10－2厘米，O 的浓度是0.1 M ，电极表面附近的浓度是0.05 M 。
《电化学基础 》课件
电化学基础是研究电化学原理与应用的基础知识。电化学研究从化学反应中 产生电压、电流和电功率之间的相互作用，为科学和工业界提供了广泛的应 用。
定义
1 电化学
电化学是研究电流、电 势和电解过程中化学反 应的分支领域。
2 电感耦合
一个电子器件、传感器 或转换器用磁性耦合原 理将信号从一个电路传 送到另一个电路。
应用案例
1
节能灯
电化学领域的典型应用之一，催化层的材料选择是节能灯的成本决定因素。
2
肝素
肝素制备的中间体是一种糖，用电化学方法可以制备这种糖。
3
锂离子电池
锂离子电池正极材料由氧化物和其他元素经过多次烧结制备而成。
学习方法
1 精读重点内容
化学和物理的基础课程 是学习电化学重要的基 础。
2 参加相关学术会议
电化学池
可控制体系内离子的浓度，以适用于电化学 研究。
扫描电子显微镜
可通过成像和分析的手段观察样品形态、尺 寸、形貌等信息。
反应动力学
反应速率
电极反应性能
电化学反应速率可能受到温度、 电流密度、电极表面等因素的 影响。
电极表面材料和形貌会影响反 应动力学。
动力学基础
对电分析反应进行研究，可为 其他电化学研究领域提供理论 基础。
3 电池
一种能将化学能转化为 电能的设备。
重要性
能源
电化学研究为制造更高效、更 环保的能源提供了理论基础。
医学
电化学技术在医学领域中有潜 在的广阔应用领域。
电子产品
电化学原理及材料，如半导体、 电容器等，应用广泛于电子产 品中。
交通运输
电化学技术正在推动电动汽车 和混合动力汽车的发展。
第八章氧化还原反应和电化学基础
(4)氢在化合物中的氧化数一般为+1，但在金属氢 化物，如NaH、CaH2中，氢的氧化数为－1。氧在 化合物中的氧化数一般为－2，但在过氧化物，如 H2O2、BaO2等中，氧的氧化数为－1。在超氧化 物，如KO2中，氧的氧化数为－1/2。在氟氧化物， 如OF2中，氧的氧化数为+2，氟在化合物中的氧化 数皆为－1。
本章内容
§8.1 氧化还原反应 §8.2 原电池和电极电势
§8.1 氧化还原反应
氧化还原反应：有电子得失或电子转移的反应，被 称为氧化还原反应。
8.1.1 氧化值和化合价
为了表示化合物中各元素的原子同其他原子结合的 能力，19C中叶引入“化合价”的概念。
化合价是表示元素原子能够化合或置换1价原子（H） 或1价集团（OH- ）的数目，也表示化合物中某原 子成键的数目。
2KClO3=2KCl+2O2
(3)若氧化数的变化发生在同一物质中同一元素的 不同原子间的氧化还原反应称为歧化反应。 如:Cu+在水溶液中的反应： 2Cu+=Cu+Cu2+
(4) 若氧化数的变化发生在不同物质的同一元素 间的氧化还原反应称为反歧化反应。如: Hg2+ + Hg = Hg22+
氧化还原半反应 ：
例10-1 计算下列物质中带*元素的氧化数。
H2S*O4、S*2O32－、S4*O62－、Mn*O4－、Fe3*O4
6
2
2.5
7
8/3
指出下列物质中各元素的氧化数：
+1 +7 -2 +1 -2 +1 -1 +1 -1
第八章 电化学基础第八节 电极电势
E(Co3+/ Co2+) = EΘ(Co3+/ Co2+) + 0.05917lg [c(Co2 )] （1）E(Co3+/ Co2+) = (1.80+ 0.05917lg 0.10) V = 1.74V
离子2023浓/2/2度0 的影响更显著
12
三、 沉淀的生成对电极电势的影响
●概况 电对的氧化态或还原态物质生成沉淀，会使物质浓度
减小，电极电势变化
例 8.10 在含有Ag+/Ag电对的系统中，若加入NaCl溶液，当c(Cl)=1.0 moldm-3时，求E(Ag+/Ag)的值。
解：电极反应：Ag++eAg(s)；EΘ(Ag+/Ag)=+0.7999V，加入NaCl 溶液，产生AgCl沉淀：Ag++Cl-AgCl
●测定原理（自学）
例1，铜电极标准电极电势，组成电池
（-）Pt| H2(100kPa) | H+(aH+ = l) || Cu2+(aCu2+ = l) | Cu (+) 此 电 池 的 电 动 势 就 是 铜 电 极 的 标 准 电 极 电 势 。 298.15K 时 EΘ(Cu2+/Cu) = 0.34 V。铜为正极，实际进行还原反应
电极反应式
KspΘ
c(Ag+)
EΘ/V
Ag+ + e ⇋ Ag(s)
AgCl(s) + e ⇋ Ag(s) + Cl-
电化学基础知识
电化学基础知识电化学是一门研究电子在化学变化中作用的科学。
它主要研究电化学反应的机理、热力学和动力学等。
电化学可以用来研究电解质溶液的性质、金属腐蚀的原理、电池的工作原理、电镀的原理以及电化学分析等。
一、电化学反应一个化学反应发生，需要有电子的转移。
电化学反应也是如此，它需要电子的转移。
一个完整的电化学反应分两个半反应式，分别称为氧化半反应和还原半反应。
氧化半反应式： A → A+ + e-还原半反应式： B+ + e- → B这两个半反应式通过电子转移而产生化学反应。
氧化半反应式是电子被剥离的一方，称为还原剂，还原半反应式是电子参与化学反应的一方，称为氧化剂。
还原剂和氧化剂组成氧化还原对。
电子是一种基本的负电荷物质，具有负电荷。
二、电化学反应热力学电化学反应的热力学包括了内能、熵、焓、自由能等概念。
自由能是化学反应是否能够自发进行的重要标准，它可以通过以下公式求出：∆G=∆H-T∆S式中：∆G是自由能变化；∆H是焓变化；∆S是熵变化；T是温度。
当∆G＜0时，化学反应可以自发进行；当∆G＝0时，反应处于平衡状态；当∆G＞0时，反应不能自发进行。
三、电化学反应动力学电化学反应动力学主要研究电化学过程中的反应速率和化学动力学规律。
在电化学反应中，主要的影响因素有电极表面的物理化学状态、电化学反应的温度、电化学反应的电位等。
电极表面的物理化学状态是影响电化学反应速率的主要因素。
它可以通过电极的面积、形状、表面不纯物质的存在与否等因素来影响电化学反应速率。
温度对电化学反应速率也有较大的影响。
当温度升高时，电化学反应速率会增加；当温度降低时，反应速率会减慢。
因此，电化学反应的温度是要进行控制的。
电化学反应的电位对电化学反应速率也有较大的影响。
电位是电化学反应中实际电位和标准电位之间的差值。
当实际电位高于标准电位时，电化学反应速率会加快；当实际电位低于标准电位时，反应速率则会减慢。
四、电化学分析电化学分析是依靠电化学原理进行的分析和检测。
《电化学基础》课件
学习储能装置和电池技术的原 理，如锂离子电池和太阳能电 池。
燃料电池和电化学传感器
燃料电池
探索燃料电池的原理与应用，如氢燃料电池和燃料电池汽车。
电化学传感器
了解电化学传感器的工作原理，以及其在环境监测和医学诊断中的应用。
《电化学基础》PPT课件
本PPT课件将介绍电化学的基础理论、动力学、电池与电解池、电化学表征技 术以及电化学的应用领域，带你深入了解这个令人着迷的领域。
电化学基础理论
1 电化学基础概念
2 电化学反应的基本
学习电化学的基础概念，
特征和实验表征方 法
包括电解质、离子和电
探索电化学反应的特征
子传输。
以及实验方法，包括溶
了解反应速率和速率常数的 定义及其在动力学研究中的 重要性。
电池和电解池
1
电池和电解池的基本概念
探索电池与电解池的原理和应用，包
奥姆定律和纳尔斯特方程
2
括电子转移和离子传输过程。
学习奥姆定律和纳尔斯特方程，揭示
电池和电解池中电流与电势之间的关
系。
3
活性质量、化学放电和电化学 效率
和计时电流法
深入了解线性扫描伏安法和循环伏安法的 原理和应用。
探索电位阶跃法和计时电流法在电化学研 究中的重要性。
电化学应用
电催化和电极催化反应
电化学合成和电化学分析 储能装置和电池技术
了解电催化和电极催化反应的 应用，如催化转化和废水处理。
探索电化学合成和电化学分析 在化学工业和实验室中的应用。
电解和电沉积过程
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响，以及化学放电和电化学效率的计
算。
了解电解和电沉积在电化学中的应用
以及相关实验和工业过程。
电化学基础知识点总结
电化学基础知识点总结在当代科技发展日新月异的背景下，电化学作为一个重要的交叉学科引起了广泛关注。
它涉及到电和化学两个领域的交叉应用，研究电与化学过程之间的相互关系。
本文将对电化学的基础知识点进行总结，帮助读者更好地理解电化学的原理和应用。
一、电化学的基本概念电化学是研究电和化学反应之间相互关系的学科，主要包括两个方面：电解学和电池学。
电解学研究的是将电能转化为化学能的过程，而电池学研究的是将化学能转化为电能的过程。
二、电解过程的基本原理电解过程是指通过外加电压将电解质溶液中的化学物质分解成正负离子的过程。
在电解过程中，正电极发生氧化反应，负电极发生还原反应。
电解质的选择、溶液浓度和电流强度都会影响电解反应的进行。
三、电解质的分类和特性电解质可分为强电解质和弱电解质。
强电解质在水中完全离解产生离子，而弱电解质只有一部分分子在溶液中发生离解。
电解质的特性包括电导率和极化现象。
电导率是指电解质溶液导电的能力，受电离度和浓度的影响。
极化现象是指电解质溶液中发生的正负电离子聚集在电极周围的现象。
四、电池的基本原理电池是将化学能转化为电能的装置，由正极、负极和电解质组成。
电池的工作原理是通过化学反应使正极发生氧化反应，负极发生还原反应，产生电子流从负极流向正极，形成电流。
五、电池的类型和应用常见的电池有干电池、蓄电池和燃料电池等。
干电池通常用于一次性电子设备，蓄电池可以充放电多次，常见于手机、电动工具等设备中。
燃料电池则利用可燃物质与氧气反应产生电能，广泛应用于交通工具等领域。
六、电解过程的应用电解过程在工业生产中具有重要地位，例如通过电解可制取金属、进行电镀等。
电解技术还可应用于环境保护领域，如电化池技术用于污水处理。
七、电池的环境问题与展望电池在应用过程中会产生废旧电池，其中的有害物质对环境造成一定污染。
随着低碳环保的要求不断提高，科研人员不断探索新的电池技术，如锂电池、太阳能电池等，以减少对环境的影响。
高中化学 电化学基础(解析版)
模块08 电化学基础1．下列选项描述的过程能实现化学能转化为电能的是()【答案】C【解析】A项，电池充电，是将电能转化为化学能，故A错误；B项，光合作用是太阳能转变化为化学能，故B错误；C项，手机电池工作是化学能转化为电能，故C正确；D项，太阳能板充电是光能转化为电能，并向蓄电池充电，将电能转化为化学能储存起来，故D错误。
2．有关原电池的下列说法中正确的是()A．在外电路中电子由正极流向负极B．在原电池中，只有金属锌作为负极C．原电池工作时，阳离子向正极方向移动D．原电池工作时，阳离子向负极方向移动【答案】C【解析】在原电池中，电子从负极流向正极；原电池中活泼的金属作负极，而不一定是Zn；随着反应的进行，阳离子在正极被还原，所以电解质溶液中的阳离子向正极移动，而阴离子向负极移动。
答案为C。
3．LED(Light Emitting Diode)，发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电能转化为光能。
下图是课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。
下列说法错误的是( )A．装置中存在“化学能→电能→光能”的转换B．铜片上发生的反应为：2H＋+2e―＝H2↑C．如果将硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流动D．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变【答案】C【解析】A项，原电池把化学能转化为电能，电能又转化为光能，即装置中存在“化学能→电能→光能”的转换，A正确；B项，锌的金属性强于铜，锌是负极，铜是正极，溶液中的离子在正极放电，即铜片上发生的反应为：2H＋+2e―＝H2↑，B正确；C项，如果将硫酸换成柠檬汁，仍然可以构成原电池，因此导线中会有电子流动，C错误；D项，如果将锌片换成铁片，仍然是铜作正极，铁作负极，即电路中的电流方向不变，D正确。
4．如图为番茄电池装置示意图，下列说法正确的是( )A. 铜片上发生氧化反应B. 电子由锌片通过导线流向铜片C. 锌片质量减小，发生还原反应D. 番茄中的阳离子移向锌片【答案】B【解析】A项，锌、铜和稀硫酸构成的原电池中，锌易失电子生成锌离子进入溶液而质量逐渐减少，铜电极上氢离子得电子生成氢气而产生气泡，所以铜片上发生还原反应，故A错误；B项，电子从负极锌沿导线流向正极铜片，故B正确；C项，锌易失电子发生氧化反应而作负极，锌易失电子生成锌离子进入溶液而质量逐渐减少，故C错误；D项，番茄中的阳离子移向正极即是铜片，故D错误。
第八章 电化学基础 第九节 电极电势和电动势的应用
lg=-0.509z+|z-|I0.5
202(3N/2/a20Cl)=0.665； (Na2SO4)=0.442；(MgCl2)=0.442
8
7. 电池Pt|H2(100kPa)|HCl(0.1mol·kg-1)|Hg2Cl2(s)|Hg(L)电动势E与 温度T的关系为
E/V=0.0694+1.881×10-3T/K-2.9×10-6(T/K)2
例1 将AgCl=Ag++Cl-设计成电池
解：确定一个电极反应： AgCl＋e=Ag+Cl-
与电池反应相减得另一电极反应： Ag-e=Ag+
电池为：Ag|Ag + ‖ Cl-|AgCl|Ag
例2 将H2+(1/2)O2 =H2O设计成电池
负极： H2-2e =2H+
与反应式相减，得正极反应： (1/2)O2 +2e+2H+=H2O
O | —O—Si —O-M+ | O
当玻璃膜与水溶液接触时，M+离子(Na+)被氢离子交换，由于硅酸 结构与H+结合的键强度远大于与M+的强度(约为1014倍)，故膜表面 的点位几乎全为H+占据而形成Si－O－H+。膜内表面与内部溶液接 触时，同样形成水化层。但若内部溶液的pH与外部试液的不同，则 将影响Si－O－H+的离解平衡
(1)写出电池反应；(2)计算25℃该反应的rGm、rSm、rHm ，以 及电池恒温可逆放电时该反应的Qr,m。
解：负：(1/2)H2-e=H+ 正：(1/2)Hg2Cl2＋e=Hg+Cl-
总： (1/2)H2 +(1/2)Hg2Cl2=Hg+H++Cl-
基础化学 第八章 氧化还原反应与电极电位
子的氧化数为-1，如Cl在BrCl中；
在含氧化合物中按氧化物决定，如ClO2中Cl的氧 化值为+4。
(6)电中性的化合物中所有原子的氧化值的和为零。
多原子离子中所有原子的氧化值的和等于离子的
电荷数。
6
例1：试计算Na2S2O3(硫代硫酸钠)和Na2S4O6 (连四硫酸钠)中硫的氧化数。
解：Na2S2O3中S的氧化数为： （＋1）× 2＋3×(-2）＋2X＝0, X＝＋2
4
（二）确定元素氧化值的规则
日本化学教授桐山良一（在1952年）和美国著名化学家 鲍林（1975年）等人分别发表论说，对确定元素氧化数的 方法制定了一些规则。
(1)单质中原子的氧化值为零。 (2)单原子离子中原子的氧化值等于离子的电荷 数。例如Na+离子中Na的氧化值为＋1。 (3)化合物中，氧的氧化值一般为-2，
14
（2）计算氧化数升（降）总数，并按照最小公倍 数原则确定系数
+2-5=-3
+5
0 +5
+2
HNO3 + P H3PO4 + NO
+5+0=+5 5 H N O 3+ 3 P3 H 3 P O 4+ 5 N O
（3）最后配平H、O原子
= 5 H N O 3+ 3 P + 2 H 2 O 3 H 3 P O 4+ 5 N O
9
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
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4. 难溶氧化物电极
将金属表面涂有其金属难溶氧化物，然后浸在含 将金属表面涂有其金属难溶氧化物，然后浸在含H+ 或OH-的溶液中构成的电极 电极组成：Ag(s)| Ag2O(s)| H+(c+) 电极反应：Ag2O(s) + 2H+(c+) + 2e 2Ag(s) + H2O(l)
Zn(s)=Zn 2+ (aq) + 2e锌极： 锌极：
Volta电池的构造 电池的构造
氧化反应， 氧化反应，负极 Cu 2+ (aq) + 2e- = Cu(s) 铜极： 铜极： 还原反应， 还原反应，正极 电流与电子流
一、原电池符号
()Zn Zn 2+ (1.0mol L1 ) ∥ Cu 2+ (1.0mol L1 ) Cu (+)
例： H 5 I O 6 2 S2 O 3 2 S4 O 6 Fe3O 4
I: S: S: Fe:
+7 +2 + 2.5 8 + 3
氧化数与化合价： 氧化数与化合价：中学的化合价就是氧化数 化合价着眼于结构，指所结合的原子数。 化合价着眼于结构，指所结合的原子数。 MnO4-：氧化数：+7，Mn(VII) 氧化数： ， +7 7+ Mn O 4 Mn 化合价： 化合价：4 氧化数可以是分数， 氧化数可以是分数，化合价只能是整数
如：Pt H2(p)H+(c)、PtFe3+(c)，Fe2+(c)、 、 ， 、 AgAgClCl-(c) 例3：将下列反应设计成原电池并写出原电池符号 ：
)+ Cl (101325Pa ) 2Fe (0.1mol L ) + 2Cl (2.0mol L ) → ()Pt Fe (1.0mol L ) , Fe ( 0.1mol L ) ∥ Cl ( 2.0mol L ) Cl (101325Pa ) Pt(+)
例1：配平 As 2S3 + NO3 → H3AsO4 + S + NO ： (1) 氧化数法
氧化数升高(2× × 氧化数升高 ×2 +2×3) ×3
3As 2S3 +10NO 10H++4H2O→6 H3AsO4 +9 S +10NO
+ 3
As2S3 + 8H2O → 2H3AsO4 + 3S + 10H + 10e ① + NO3 + 4H + 3e → NO + 2H2O ②
如何确定氧化数？ 如何确定氧化数？
(1) 任何形态的单质中元素的氧化数为零。 任何形态的单质中元素的氧化数为零。 (2) 中性分之中，所有元素的氧化数的代数和 中性分之中， 为零 (3) 单原子离子的氧化数等于其电荷数，复杂 单原子离子的氧化数等于其电荷数， 离子的电荷等于各元素氧化数的代数和 (4) 共价型化合物中，共用电子对偏向于电负 共价型化合物中， 性大的原子 ，两原子的形式电荷数即为它们 的氧化数。一般地， ： ； ： ； ： 的氧化数。一般地，H：+1；O：-2；F：-1
(4) 合并：合并后无游离电子 合并： (1)×2+(2)×5，得： × × ，
2MnO-4 + 10Cl- + 16H + = 2Mn 2+ + 5Cl2 + 8H 2 O 2KMnO 4 + 10NaCl + 8H 2SO 4 = 2MnSO 4 + 5Cl2 + K 2SO 4 + 5Na 2SO 4 + 8H 2 O
+5e-×2 ×3
+ 18H2O+6NH4NO3 整理： 整理：
5NH4 NO3 → 4N2 + 2HNO3 + 9H2O
8.2 原电池与电池电动势
Zn(s) + Cu 2+ (aq) = Zn 2+ (aq) + Cu(s) r H m = 218.7kJ mol-1
化学能转化为热能
化学能转化为电能 Cu-Zn原电池装置 原电池装置
+ e Ag(s)
2. 气体电极
将气体通入其相应离子的溶液中， 将气体通入其相应离子的溶液中，并用惰性导体 作导电极板构成的电极 电极组成：Pt(s) | Cl2(p) | Cl- (c-) 电极反应： Cl2(p) + 2e 2Cl-(c-)
3. 难溶盐电极
将金属表面涂有其金属难溶盐的固体，然后浸入 将金属表面涂有其金属难溶盐的固体， 与该盐具有相同阴离子的溶液中构成的电极 电极组成：Ag(s)|AgCl(s)| Cl-(c-) 电极反应：AgCl(s) + e Ag(s) + Cl-(c-) 电极组成：Hg(s)| Hg2Cl2(s)| Cl-(c-) 电极反应： Hg2Cl2(s) +2e 2Hg(s) + 2Cl(c-)
+ -
(2) 离子电子法
氧化数降低3 氧化数降低 ×10
①×3+②×10，得 ② ，
3As2S3 + 10NO + 10H + 4H2O →
3 +
6H3AsO4 + 9S + 10NO
例2：配平 NH4 NO3 → N2 + HNO 3 ：
-3e-×2 ×5
10NH4 NO3 + 6NH4 NO3 →5N2 +3 N2 +4 HNO 3
Fe + Cu
2+
2+
→ Fe + Cu
2+
氧化还原反应
Fe → Fe + 2e
2+ -
-
氧化半反应 还原半反应
Cu + 2e → Cu
还原剂：失去电子，发生氧化反应，电子给体 还原剂：失去电子，发生氧化反应， 氧化剂：得到电子，发生还原反应， 氧化剂：得到电子，发生还原反应，电子受体 得失电子一定同时发生， 得失电子一定同时发生，或者说氧化还原反应 一定同时发生。也称电子传递反应 一定同时发生。也称电子传递反应
or 写成得失 电子形式
2 6 C l - + 1 C r2 O 7 -
氧化数降低3× 氧化数降低 ×2 ×1 -1e-×2 ×3 +14H+
= 3 C l 2 +2 C r 3 + +7H2O
+3e-×2 ×1
2. 离子电子法 氧化剂和还原剂得失电子数 离子电子法—氧化剂和还原剂得失电子数 相等原则 (1) 写出未配平离子方程式 包括发生氧化还原 写出未配平离子方程式(包括发生氧化还原 反应的物质) 反应的物质
0.5
`
在超氧化物中为Na2 O2 , 在超氧化物中为
+2
1
O2 F2 , O F2 。
确定氧化数的规则
(7) 有机化合物中碳原子的氧化数计算规则： 有机化合物中碳原子的氧化数计算规则 中碳原子的氧化数计算规则： 碳原子与碳原子相连， ①碳原子与碳原子相连，无论是单键还是 重键，碳原子的氧化数为零； 重键，碳原子的氧化数为零； ②碳原子与氢原子相连接算作-1； 碳原子与氢原子相连接算作 ； ③有机化合物中所含O，N，S，X等杂原子， 有机化合物中所含 ， ， ， 等杂原子， 等杂原子 它们的电负性都比碳原子大。碳原子以单键、 它们的电负性都比碳原子大。碳原子以单键、 双键或叁键与杂原子联结， 双键或叁键与杂原子联结，碳原子的氧化数 算作+l， 或 。 算作 ，+2或+3。
Cl + MnO → Cl2 + Mn
4
2+
(2) 分解为未配平的半反应式
还原半反应 氧化半反应
MnO → Mn
4
2+
2Cl → Cl2
-
(3) 配平半反应，加电子，配平 和O，原则 配平半反应，加电子，配平H和 ， 同前
还原半反应 MnO-4 + 8H + + 5e- → Mn 2+ + 4H 2 O (1) 氧化半反应 2Cl- → Cl2 + 2e(2)
Cu + Zn
2+
Zn + Cu
2+
得失电子
H2 (g) + Cl2 (g)
2HCl(g) 电子偏移
氧化还原反应实际上是电子的转移或偏移的 氧化还原反应实际上是电子的转移或偏移的 转移 反应。 反应。氧化数的变化即表明氧化剂与还原剂 电子转移的关系 氧化数升高—氧化 氧化数降低—还原 氧化； 氧化数升高 氧化；氧化数降低 还原
X
三、氧化还原方程式的配平
准备工作：根据实验条件、化合物性质、 准备工作：根据实验条件、化合物性质、实 验现象等综合信息判断生成产物(氧化剂的 验现象等综合信息判断生成产物 氧化剂的 还原产物和还原剂的氧化产物) 还原产物和还原剂的氧化产物 反应条件对产物形式的影响： 反应条件对产物形式的影响： MnO2 (1) KClO3 KCl + O 2 →
Fe + ห้องสมุดไป่ตู้nO → Fe + Mn
2+ 4 3+
2+
(2) 确定有关元素氧化数变化
氧化数升高1 氧化数升高
Fe + MnO → Fe + Mn
2+ 4 3+
2+
氧化数降低5 氧化数降低
(3) 氧化剂和还原剂氧化数的变化相等原则乘 氧化数升高1× 氧化数升高 ×5 以系数 5 Fe 2+ +1 MnO - →5 Fe3+ + 1Mn 2+ 4 (4) 配平反应前后氧化数没有变化的原子数。 配平反应前后氧化数没有变化的原子数。 先配平H、 以外的原子数 再检查H原子 以外的原子数， 先配平 、O以外的原子数，再检查 原子 数，必要时加水平衡 酸性介质： 酸性介质：用H+和H2O；碱性介质：用OH-和 ；碱性介质： H2O；中性介质：均可。任何时候都不能同时 ；中性介质：均可。 用H+和OH氧化数降低5× 氧化数降低 ×1