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第10章 氧化复原反响
主要内容
10.1 氧化复原反响和原电池 10.2 电池反响和热力学 10.3 电极电位势的影响因素 10.4 化学电源 10.5 元素电极电势图及其应用
学习要求：
1.掌握氧化复原反响的根本概念.能配平氧化复 原方程式
2.理解电极电势的概念.能用能斯特公式进展有 关计算
3.掌握电极电势在有关方面的应用 4.了解原电池电动势与吉布斯自由能变的关系
例 10-2 求Fe3O4中Fe的氧化数。 解: O的氧化数为-2。设Fe的氧化数为x，那么 3x ＋ 4×〔- 2〕＝ 0 x = +8/3 所以Fe的氧化数为+8/3
氧化数为正或为负，可以是整数、分数或小数。
注意：在Na2 S2 O3中，判断元素S的氧化数和化合价。
氧化复原反响：反响前后元素的氧化数 发生了变化的一类反响。
Cu〔s〕 复原反响
Cu－Zn原电池的电池反响为
Zn〔s〕＋Cu2+ 〔aq〕 Zn2＋〔aq〕十Cu〔s〕 思考：任何一个自发的氧化复原反响都可以设计成原电池吗？
原电池电池符号： 〔一〕Zn∣ZnSO4〔cl〕║ CuSO4〔c2〕∣Cu〔＋
〕
负极〔一〕写在左边，正极〔＋〕写在右边。 “∣〞表示金属和溶液两相之间的接触界面。
氧化反响(负极) Fe2+
Fe3+ +e
复原反响(正极) Cl2 + 2e
2Cl-
(-)Pt∣Fe2+,Fe3+(0.1mol·L-1)‖
Cl- (2.0mol·L-1),Cl2(100kPa)∣Pt (+)
思考：从电学角度，解析丹尼尔电池的电流方向。
答：电路中有电流，两个电极之间一定存在电势差，即构成原 电池的两个电极的电势是不相等的。这两个电极电势是如何产 生的呢？双电层理论可以解释。
双电层理论
(德国化学家Nernst提出) :金属晶体是由金属原子 、金属离子和自由电子所组成,如果把金属放在其盐溶 液中,在金属与其盐溶液的接触界面上就会发生两个不 同的过程；一个是金属外表的阳离子受极性水分子的吸 引而进入溶液的过程；另一个是溶液中的水合金属离子 在金属外表，受到自由电子的吸引而重新沉积在金属外 表的过程。当这两种方向相反的过程进展的速率相等时
10.3 氧化复原反响方程式的配平
在化学方程式的配平中，设计了两个半反 响。即 氧化剂得电子 复原剂失电子
事实上任何一个氧化复原反响，都可以拆 成两个半反响。
1836年，丹尼尔把一个氧化复原反响拆成 两个半反响，创造了世界上第一个实用电池， 并用于早期铁路信号灯。
例10-3将以下氧化复原反响设计成原电池，并写出它的原电 池符号。
“‖〞表示盐桥。 c表示溶液的浓度，当溶液浓度为1mol·L－1时，可不 写
10.2 电极电势
“半电池〞 ：由同一种元素不同氧化数的两种物质构 成。一种是处于低氧化数的物质〔复原态物质〕；另一种是 处于高氧化数的物质〔氧化态物质〕。
原电池由两个半电池组成的。 氧化复原电对：由同一种元素的氧化态物质和其对应的 复原态物质所构成的整体。常用符号[氧化态]／[复原态]来 表示，如氧化复原电对可写成Cu2+／Cu、Zn2＋／Zn和 Cr2O72-／Cr3+。
确定氧化数的一般规那么：
单质中元素的氧化数为零。
中性分子中各元素的正负氧化数代数和为零。多 原子离子中各元素原子正负氧数代数和等于离子 电荷。
在共价化合物中，共用电子对偏向于电负性大的 元素的原子，原子的“形式电荷数〞即为它们的 氧化数。
例 10-1 求NH4+中N的氧化数。 解：H的氧化数为+1。设N的氧化数为x。 根据多原子离子中各元素氧化数代数和等于离子的总电荷 数的规那么可以列出： x +〔+1〕×4= +1 x = －3 所以N的氧化数为-3。
如 Cu2+ + Zn = Cu + Zn2+
氧化：失去电子，氧化数升高的过程。 如: Zn- 2e=Zn2+
复氧原化剂剂复：：原反反：响响中中得氧 氧到化化电数数升降子高低，的的氧物物质质化。。数如如降:：ZC低nu2的+ 过程。 如：Cu2++移，说明有电流发生。 在铜片上有金属铜沉积上去，而锌片被溶解。 取出盐桥，电流表指针回至零点； 放入盐桥时，电流表指针又发生偏移。说明了 盐桥使整个装置构成通路的作用。
10．3电极电势
四类常见电极
电极类型
电对
电极
Me-Men+电极
Zn2+/Zn
Zn∣Zn2+
A-An-电 极
Cl2/Cl-
Cl-∣Cl2∣Pt
氧化复原电极
Fe3+/Fe2+
Fe3+,Fe2+∣Pt
Me-难溶盐-离子电极
AgCl/Ag
Ag∣AgCl∣Cl-
在用 Fe3+／Fe2+、Cl2／Cl一、O2／OH一等电对作为 半电池时，可用金属铂或其他惰性导体作电极。
原电池：借助于氧化复原反响产生电流的装置。
电极：在原电池中，组成原电池的导体称为电极。 (如铜片和锌片)
规定:
负极：电子流出的电极称为负极, 发生氧化反响; 正极：电子进入的电极称为正极, 发生复原反响。
在Cu－Zn原电池中：
负极〔Zn〕： Zn〔s〕 响
Zn2＋ 〔aq〕 ＋ 2e 氧化反
正极〔Cu〕： Cu2+〔aq〕＋ 2e
(1)Sn2＋ + Hg2Cl2 Sn4+ + 2Hg + 2Cl解 ：(1) 氧化反响(负极) Sn2+ Sn4+ +2e
复原反响(正极) Hg2Cl2+2e 2Hg +2Cl(－)Pt∣Sn2+(c1),Sn4+(c2)‖Cl－(c3) ∣Hg2Cl2∣Hg∣Pt (＋)
(2)Fe2+(0.10mol·L－1)＋Cl2(100kPa) Fe3+ ( 0.10mol·L－1 ) + 2Cl- (2.0mol·L－1 )
氧化态物质和复原态物质在一定条件下，可以互相转化；
氧化态 十 ze
复原态
式中z表示互相转化时得失电子数。
半电池反响(电极反响):表示氧化态物质和复原态物质之间 相互转化的关系式。
电极反响包括参加反响的所有物质，不仅是氧化数变化的 物质。 如电对Cr2O72-／Cr3+ ，对应的电极反响为
Cr2O72- ＋ 6e＋14H+ ＝ Cr3+ ＋7H2O。
5.掌握元素电势图及其应用
10.1 氧化复原反响的根本概念
根据反响物之间有无电子转移，化学反响分为 两大类: 1, 非氧化复原反响； 2，氧化复原反响。
10．1 氧化复原反响的根本概念
10·1·1 氧化数： 根据化学式求得。 化合价： 根据微观构造
NaCl 与HCl中Cl元素的氧化数分别是多少？ 通常，氧化值在数值上与化合价相等。
主要内容
10.1 氧化复原反响和原电池 10.2 电池反响和热力学 10.3 电极电位势的影响因素 10.4 化学电源 10.5 元素电极电势图及其应用
学习要求：
1.掌握氧化复原反响的根本概念.能配平氧化复 原方程式
2.理解电极电势的概念.能用能斯特公式进展有 关计算
3.掌握电极电势在有关方面的应用 4.了解原电池电动势与吉布斯自由能变的关系
例 10-2 求Fe3O4中Fe的氧化数。 解: O的氧化数为-2。设Fe的氧化数为x，那么 3x ＋ 4×〔- 2〕＝ 0 x = +8/3 所以Fe的氧化数为+8/3
氧化数为正或为负，可以是整数、分数或小数。
注意：在Na2 S2 O3中，判断元素S的氧化数和化合价。
氧化复原反响：反响前后元素的氧化数 发生了变化的一类反响。
Cu〔s〕 复原反响
Cu－Zn原电池的电池反响为
Zn〔s〕＋Cu2+ 〔aq〕 Zn2＋〔aq〕十Cu〔s〕 思考：任何一个自发的氧化复原反响都可以设计成原电池吗？
原电池电池符号： 〔一〕Zn∣ZnSO4〔cl〕║ CuSO4〔c2〕∣Cu〔＋
〕
负极〔一〕写在左边，正极〔＋〕写在右边。 “∣〞表示金属和溶液两相之间的接触界面。
氧化反响(负极) Fe2+
Fe3+ +e
复原反响(正极) Cl2 + 2e
2Cl-
(-)Pt∣Fe2+,Fe3+(0.1mol·L-1)‖
Cl- (2.0mol·L-1),Cl2(100kPa)∣Pt (+)
思考：从电学角度，解析丹尼尔电池的电流方向。
答：电路中有电流，两个电极之间一定存在电势差，即构成原 电池的两个电极的电势是不相等的。这两个电极电势是如何产 生的呢？双电层理论可以解释。
双电层理论
(德国化学家Nernst提出) :金属晶体是由金属原子 、金属离子和自由电子所组成,如果把金属放在其盐溶 液中,在金属与其盐溶液的接触界面上就会发生两个不 同的过程；一个是金属外表的阳离子受极性水分子的吸 引而进入溶液的过程；另一个是溶液中的水合金属离子 在金属外表，受到自由电子的吸引而重新沉积在金属外 表的过程。当这两种方向相反的过程进展的速率相等时
10.3 氧化复原反响方程式的配平
在化学方程式的配平中，设计了两个半反 响。即 氧化剂得电子 复原剂失电子
事实上任何一个氧化复原反响，都可以拆 成两个半反响。
1836年，丹尼尔把一个氧化复原反响拆成 两个半反响，创造了世界上第一个实用电池， 并用于早期铁路信号灯。
例10-3将以下氧化复原反响设计成原电池，并写出它的原电 池符号。
“‖〞表示盐桥。 c表示溶液的浓度，当溶液浓度为1mol·L－1时，可不 写
10.2 电极电势
“半电池〞 ：由同一种元素不同氧化数的两种物质构 成。一种是处于低氧化数的物质〔复原态物质〕；另一种是 处于高氧化数的物质〔氧化态物质〕。
原电池由两个半电池组成的。 氧化复原电对：由同一种元素的氧化态物质和其对应的 复原态物质所构成的整体。常用符号[氧化态]／[复原态]来 表示，如氧化复原电对可写成Cu2+／Cu、Zn2＋／Zn和 Cr2O72-／Cr3+。
确定氧化数的一般规那么：
单质中元素的氧化数为零。
中性分子中各元素的正负氧化数代数和为零。多 原子离子中各元素原子正负氧数代数和等于离子 电荷。
在共价化合物中，共用电子对偏向于电负性大的 元素的原子，原子的“形式电荷数〞即为它们的 氧化数。
例 10-1 求NH4+中N的氧化数。 解：H的氧化数为+1。设N的氧化数为x。 根据多原子离子中各元素氧化数代数和等于离子的总电荷 数的规那么可以列出： x +〔+1〕×4= +1 x = －3 所以N的氧化数为-3。
如 Cu2+ + Zn = Cu + Zn2+
氧化：失去电子，氧化数升高的过程。 如: Zn- 2e=Zn2+
复氧原化剂剂复：：原反反：响响中中得氧 氧到化化电数数升降子高低，的的氧物物质质化。。数如如降:：ZC低nu2的+ 过程。 如：Cu2++移，说明有电流发生。 在铜片上有金属铜沉积上去，而锌片被溶解。 取出盐桥，电流表指针回至零点； 放入盐桥时，电流表指针又发生偏移。说明了 盐桥使整个装置构成通路的作用。
10．3电极电势
四类常见电极
电极类型
电对
电极
Me-Men+电极
Zn2+/Zn
Zn∣Zn2+
A-An-电 极
Cl2/Cl-
Cl-∣Cl2∣Pt
氧化复原电极
Fe3+/Fe2+
Fe3+,Fe2+∣Pt
Me-难溶盐-离子电极
AgCl/Ag
Ag∣AgCl∣Cl-
在用 Fe3+／Fe2+、Cl2／Cl一、O2／OH一等电对作为 半电池时，可用金属铂或其他惰性导体作电极。
原电池：借助于氧化复原反响产生电流的装置。
电极：在原电池中，组成原电池的导体称为电极。 (如铜片和锌片)
规定:
负极：电子流出的电极称为负极, 发生氧化反响; 正极：电子进入的电极称为正极, 发生复原反响。
在Cu－Zn原电池中：
负极〔Zn〕： Zn〔s〕 响
Zn2＋ 〔aq〕 ＋ 2e 氧化反
正极〔Cu〕： Cu2+〔aq〕＋ 2e
(1)Sn2＋ + Hg2Cl2 Sn4+ + 2Hg + 2Cl解 ：(1) 氧化反响(负极) Sn2+ Sn4+ +2e
复原反响(正极) Hg2Cl2+2e 2Hg +2Cl(－)Pt∣Sn2+(c1),Sn4+(c2)‖Cl－(c3) ∣Hg2Cl2∣Hg∣Pt (＋)
(2)Fe2+(0.10mol·L－1)＋Cl2(100kPa) Fe3+ ( 0.10mol·L－1 ) + 2Cl- (2.0mol·L－1 )
氧化态物质和复原态物质在一定条件下，可以互相转化；
氧化态 十 ze
复原态
式中z表示互相转化时得失电子数。
半电池反响(电极反响):表示氧化态物质和复原态物质之间 相互转化的关系式。
电极反响包括参加反响的所有物质，不仅是氧化数变化的 物质。 如电对Cr2O72-／Cr3+ ，对应的电极反响为
Cr2O72- ＋ 6e＋14H+ ＝ Cr3+ ＋7H2O。
5.掌握元素电势图及其应用
10.1 氧化复原反响的根本概念
根据反响物之间有无电子转移，化学反响分为 两大类: 1, 非氧化复原反响； 2，氧化复原反响。
10．1 氧化复原反响的根本概念
10·1·1 氧化数： 根据化学式求得。 化合价： 根据微观构造
NaCl 与HCl中Cl元素的氧化数分别是多少？ 通常，氧化值在数值上与化合价相等。