第十四讲氧化还原反应与电化学详解

c. 计算氧化数降低与升高的最小公倍 数，上述反应式中5和2的最小公倍数为 10，可知高锰酸钾的系数为2，而氯气 的系数为5，氯化钠的系数为10:
氧化数降低5×2
KMnO4+NaCl+H2SO4→Cl2+MnSO4+K2SO4+Na2SO4 氧化数升高2×5 +H2O
氧化还原反应——氧化还原方程式的配平
氧化还原反应——元素的氧化数 d. 在共价化合物中，可按照元素电负 性的大小，把共用电子对归属于电负性 较大的那个原子，然后再由各原子的电 荷数确定它们的氧化数。 e. 氢在化合物中的氧化数一般为+1， 但在金属氢化物中，氢的氧化数为-1。 氧在化合物中的 氧化数一般为-2，但在 过氧化物为-1, 在超氧化物中为-1/2。 f. 氟在化合物中的氧化数皆为-1 。
任何一个氧化还原反应都可看作是两 个半反应之和。例如，铜的氧化反应可 以看成是下面两个半反应的结果：
Cu(s)-2e- =Cu2+
½ O2(g)+2e- =O2-
氧化还原反应——氧化与还原 它们的代数和即是总的反应。金属铜 失去电子，变成铜离子，铜被氧化；氧 得到电子，变成氧离子，氧被还原。因 此，氧化和还原可定义为：
在书写半反应时，要把电对的氧化型 物种写在左边，还原型物种写在右边。
氧化还原反应——氧化还原电对 对于Fe2＋，当它作为还原剂和氧化剂 物种时，书写半反应时分别出现在不同 一侧： Fe3+(aq)+eFe2+(aq) Fe2+(aq)+2eFe(s)
还原剂和氧化剂之间的反应是一个氧化还原反 应。氧化剂氧化其他物质，它本身得到电子被 还原；还原剂还原其他物质，它本身失去电子 被氧化。
d. 配平反应前后氧化数没有变化的原 子数。
2KMnO4+10NaCl+8H2SO4 =5Cl2+2MnSO4+K2SO4+5Na2SO4+8H2O
e. 最后核对氧原子数。该等式两边 的氧原子数相等，说明方程式已配平。
二、原电池和电极
1. 原电池 在硫酸铜溶液中放入一片锌，将发 生下列氧化还原反应：
氧化还原反应——元素的氧化数
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3. 元素的氧化数
指某元素一个原子的荷电数，这种荷 电数是假设把每个化学键中的电子指定 给电负性更大的原子而求得。
氧化还原反应——元素的氧化数
确定氧化数的一般原则是： a. 任何形态的单质中元素的氧化数等 于零。 b. 多原子分子中，所有元素的氧化数 之和等于零。 c. 单原子离子的氧化数等于它所带的 电荷数。多原子离子中所有元素的氧化 数之和等于该离子所带的电荷数。
氧化是失去电子，还原是得到电子。
“失去”一词并不意味着电子完全移 去。当电子云密度远离一个原子时，该 原子即是氧化。这是氧化还原反应意义 的进一步扩展。
氧化还原反应——氧化还原电对
2. 氧化还原电对
我们把一个还原型物种(电子给体)和 一个氧化型物种(电子受体)称为氧化还 原电对： 氧化型+ ze还原型
本部分所要掌握的主要内容 5.电极电势及标准电极电势的概念及 影响因素； 6.氧化剂、还原剂强弱的判断；氧化 还原反应方向的判断； 7. 电解与电镀过程的基本概念，电解 过程析出物质的顺序； 8. 一些常见化学电源 9. 金属电化学腐蚀的原理及基本防腐 方法。
一、氧化还原反应 1.氧化与还原
氧化本来是指物质与氧化合，还原是 指从氧化物中去掉氧恢复到未被氧化前 的状态的反应。
氧化还原反应——氧化还原方程式的配平
4. 氧化还原方程式的配平
以高锰酸钾和氯化钠在硫酸溶液中的 反应为例，说明用氧化数法配平氧化还 原反应方程式的具体步骤。 a. 根据实验确定反应物和产物的化学 式： KMnO4+ NaCl + H2SO4
→Cl2 +MnSO4+K2SO4+Na2SO4 + H2O
江苏化学夏令营
氧化还原反应与电化学
2007年7月
简
介
氧化还原反应是化学反应中最重要的 一类, 反应的基本特点是在反应物之间发 生电子的传递，即反应物的原子或离子 发生氧化数改变 。 电化学是研究电能和化学能之间相互 转化及转化过程中有关规律的科学。电 化学工业已成为国民经济的重要组成部 分。
本部分所要掌握的主要内容 1. 氧化还原及氧化数的基本概念；氧 化还原反应方程式的配平； 2.电极的种类及表示方法；电极反应 方程式的书写； 3.原电池及电解池的表示方法；原电 池及电解池中电极符号；电池反应的书 写方法； 4.电解过程法拉第定律，电流效率及 有关计算；
负极反应：Zn - 2e- = Zn2+
(氧化反应) 正极反应：Cu2+ + 2e- = Cu
(还原反应)
电池反应 Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu
原电池和电极——原电池
正极和负极：根据电位高低来判断， 电位高的为正极，低的为负极，电流 方向由正极向负极，电子由负极向正 极移动。阴极和阳极：根据电极反应 判断，发生氧化反应的为阳极，发生 还原反应的为阴极。
氧化还原反应——氧化还原方程式的配平
b.找出氧化数升高及降低的元素。锰 的氧化数降低5；氯的氧化数升高1，氯 气以双原子分子的形式存在，NaCl的化 学计量数至少应为2；
氧化数降低5
KMnO4+NaCl+H2SO4→Cl2+MnSO4+K2SO4+Na2SO4 氧化数升高2 +H2O
氧化还原反应——氧化还原方程式的配平
Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu
这个反应同时有热量放出，这是化学 能转变为热能的结果。这一反应也可在 图1所示的装置中进行。
原电池和电极——原电池
KCl(aq)
这种装 置能将 化学能 转变成 为电能， 称为原 电池。
图1 铜锌原电池
原电池和电极——原电池 在两电极上进行的反应分别是：
原电池和电极——原电池的表示方法 原电池的表示的一般方法为：
原电池和电极——原电池的表示方法 2. 原电池的表示方法 原电池由两个半电池组成，在上述铜 锌原电池中，烧杯Ⅰ中的锌和锌盐溶液 组成一个半电池，烧杯Ⅱ 中的铜和铜盐 溶液组成另一个半电池，两个半电池用 盐桥连接。为了方便，在电化学中通常 表示为：
Zn ZnSO 4 (1mol / L) CuSO 4 (1mol / L) Cu