第五章 氧化还原与电化学
氧化还原反应与电化学
5. 电极电势
电极电势
关于原电池的疑问
– 为何组成原电池后，电子会自发由负极流向正极？为何两个电极 之间存在电势差？ – 不同的电极组成原电池后，哪个为正极，哪个为负极？
电极电势(电极电位)
电极电势
电极电势
标准氢电极
标准电极电势绝对值是无法测定的，于是建立了标准氢电极(SHE)
4. 原电池
原电池
铜锌原电池（ Daniell电池） 直接氧化还原反应
negative pole
特点
– Zn + CuSO4 = ZnSO4positive + Cu
pole
氧化反应和还原反应发生在 不同地方
电子通过外电路由发生氧化 – 电子传递直接在氧化剂与还原剂接触面进行 – 化学能转变为热能，无法直接利用 反应的电极传递到发生还原 反应的电极
本题虽未标明，但明显应是碱性环境
电对：ClO-/Cl– 半反应： ClO- + H2O + 2e- = Cl- + 2OH-
电对：Fe(OH)3/FeO42最终结果
– 半反应：Fe(OH)3 + 5OH- = FeO42- + 4H2O + 3e– 2Fe(OH)3 + 3ClO- + 4OH- = 2FeO42- + 3Cl- + 5H2O
电极电势的产生 M(s)
双电层理论
溶解 沉淀
Mz+ + ze-
M活泼 + + + + – – – –
氧化还原与电化学反应
氧化还原与电化学反应氧化还原反应是化学中一种重要的反应类型，涉及物质之间的电子转移过程。
电化学反应则是以电子传递为基础的化学反应。
本文将探讨氧化还原反应与电化学反应之间的关系，并介绍它们在化学领域的应用。
一、氧化还原反应的基本概念氧化还原反应是指物质中的电子从一个物种转移到另一个物种的过程。
其中，发生氧化反应的物质称为氧化剂，它能够接受电子；而发生还原反应的物质称为还原剂，它能够提供电子。
在氧化还原反应中，物质的氧化态和还原态发生了变化。
二、氧化还原反应的表达方式一般情况下，氧化还原反应可以通过简化半反应方程式来表达。
对于氧化反应，其半反应方程式中的氧化剂在左侧，而还原剂在右侧；对于还原反应，情况则相反。
通过将氧化反应与还原反应配对，可以得到完整的氧化还原反应方程式。
三、电化学反应与氧化还原反应的关系电化学反应是以电子传递为基础的化学反应。
在电化学反应中，氧化还原反应是其中的一种特殊类型。
经常使用的电化学反应包括电解反应和电池反应。
电解反应是指在外加电压的作用下，使电解质溶液中的化合物发生氧化还原反应。
在电解质溶液中，正极发生氧化反应，负极发生还原反应，从而实现电子的转移。
电池反应是指利用化学能或电能来驱动氧化还原反应，通过电流流经导电介质来产生电能的过程。
电池中的正极是发生氧化反应的地方，而负极则是发生还原反应的地方。
电池的工作原理是通过将氧化还原反应中的电子转移过程与其他反应相结合，从而产生电能。
总结：氧化还原反应是电化学反应的一种特殊类型，它涉及物质之间的电子转移过程。
电解反应和电池反应是电化学反应的两种常见形式，都依赖于氧化还原反应的发生。
四、氧化还原反应在化学领域的应用氧化还原反应在化学领域有着广泛的应用。
以下是其中几个重要的应用领域：1. 腐蚀与防腐氧化还原反应是金属腐蚀的基础。
当金属与空气中的氧气发生氧化反应时，金属会逐渐腐蚀并形成氧化物。
为了防止金属的腐蚀，可以采取一些防腐措施，如涂层和防锈剂，来减少金属与氧气的接触。
《无机化学》第五章 氧化还原反应和电化学基础
二、氧化还原反应方程式的配平
1. 氧化值法
配平原则：氧化剂中元素氧化值降低的总数等 于还原剂中元素氧化值升高的总数。
配平步骤： （1）写出反应方程式，标出氧化值有变化 的元素，求元素氧化值的变化值。
（2）根据元素氧化值升高总数和降低总数相等 的原则，调整系数，使氧化值变化数相等。
（3）用观察法使方程式两边的各种原子总数相 等。
酸表。
（4）E是电极处于平衡状态时表现出来的特
征，与反应速率无关。
（5）E仅适用于水溶液。
5.饱和甘汞电极：
Hg | Hg2Cl2(s) |KCl (饱和)
Hg2Cl2 (s) + 2e
2Hg(l) +2Cl-
E (Hg2Cl2/Hg)=0.245V
三、 影响电极电势的因素
1.影响 因素
(1)电极的本性：即电对中氧化型或还 原型物质的本性。
还原型：在电极反应中同一元素低氧化值的物质。）
电对：氧化型/还原型
例：MnO2 +4H+ + 2e
Mn2+ +2H2O
电对：MnO2 / Mn2+
（2）E与电极反应中的化学计量系数无关。
例：Cl2 + 2e 1/2Cl2 + e
2Cl- E(Cl2/Cl-)=1.358V Cl-
（3）电极反应中有OH- 时查碱表，其余状况查
（3）分别配平两个半反应，使等号两边的原子 数和电荷数相等。
（4）根据得失电子数相等的原则，给两个半 反应乘以相应的系数，然后合并成配平的离子 方程式。
（5）将离子方程式写成分子方程式。
离子电子法配平时涉及氧原子数的增加和减 少的法则：
第五章--氧化还原反应与电化学
第五章--氧化还原反应与电化学————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：第五章 氧化还原反应与电化学习题与解答1．下列说法是否正确？如不正确，请说明原因。
（1）．氧化数就是某元素的一个原子在化合态时的电荷数。
答：不确切，氧化数是某元素的一个原子在化合态时的形式电荷数。
（2）．所有参比电极的电极电势皆为零。
答：错，只有氢标准氢电极的电极电势为零，其它不为零。
（3）．因为Δr G m 的值与化学反应计量方程式的写法（即参与反应物质的化学计量数）有关，因此Θϕ也是如此。
答：错，因电极电势的数值反映物种得失电子的倾向，这种性质应当与物质的量无关，因此与电极反应式的写法无关。
对电极反应a 氧化态 + z e - = b 还原态则有a bz ][][lg059.0氧化态还原态-=Θϕϕ； 如果电极反应为 na 氧化态 + nze - = nb 还原态，则有nanb nz ][][lg 059.0氧化态还原态-=Θϕϕ = a b z ][][lg 059.0氧化态还原态-Θϕ，与上式相同。
而Θϕ是指氧化态与还原态都是单位浓度（或标准态压力）时的ϕ，因此与电极反应方程式写法无关，ϕ也是如此。
因Δr G m = J RT G m r ln +Θ∆，而∑=BBm f B m r G G ΘΘ∆ν∆,，所以Δr G m 与化学计量数有关，故Θ∆m r G 也是如此，与化学反应方程式写法有关。
（4）．插入水中的铁棒，易被腐蚀的部位是水面以下较深部位。
答：错，水面下的接近水线处的铁棒容易被腐蚀。
（5）．凡是电极电势偏离平衡电极电势的现象，都称之为极化现象。
答：对。
2．选择题（将正确答案的标号填入空格内，正确答案可以不止一个） （1）为了提高Fe 2(SO 4)3的氧化能力，可采用下列那些措施（ ① ）。
①．增加Fe 3+的浓度，降低Fe 2+的浓度； ②．增加Fe 2+的浓度，降低Fe 3+的浓度； ③．增加溶液的pH 值；④．降低溶液的pH 值。
氧化还原与电化学(2021精选文档)
3．中间氧化值化合物的氧化还原性 （1）过氧化氢的氧化性 现象及生成物：
（2）过氧化氢的还原性 现象及生成物：
52.一旦立下目标，不达目标绝不罢手，方可成功。 31.面对，不一定最难过；孤独，不一定不快乐；得到，不一定能长久。 19.如果要挖井，就要挖到水出为止。 54.人格是一种力量，魅力是一个磁场。自信是成功的阶梯，自律是成长的保障；真诚是人际的桥梁，宽容是处世的境界；守信是一张名片，乐观是一种态度；担当是一种责任，坚韧是一种精神 。要么不做，要么做好！
3支试管：数滴0.1 mol ·L-1 KMnO4溶液 ①加入数滴3 mol ·L-1H2SO4使溶液酸化 ②试管中加入数滴水 ③数滴6 mol·L-1 NaOH使溶液碱化
再各加入0.1 mol·L-1 Na2SO3溶液，并观察各试管中的现象。
（2）酸度对高锰酸钾氧化性的影响
2支试管：各加入0.5mL 0.1 mol ·L-1 KBr溶液 ①加入约0.5mL 3mol ·L-1 H2SO4 ②入约0.5mL 6 mol ·L-1 CH3COOH 再各加入1~3滴0.01 mol ·L-1 KMnO4溶液
按实验教材要求填写
五、注意问题
1.试剂瓶不要离开原位，滴管不要插错； 2.滴管不要插入试管中； 3.实验时：边滴加、边振荡、边观察。
2．介质对氧化还原反应的影响 （1）介质对高锰酸钾氧化性的影响 现象及生成物：
（2）酸度对高锰酸钾氧化性的影响 现象及解释：
（3）酸度对氯酸钾氧化性的影响 现象： 反应式：
氧化还原与电化 学
二、实验原理
1.氧化还原反应进行的方向 △G＜0， 反应自发
恒温、恒压 △G =0， 处于平衡 △G ＞0，反应非自发
∵△G = -zEF
第五章 氧化还原反应与电化学2
解：MnO4- (aq) + 8 H+ (aq) + 5e
MnO4-/Mn2+ = 1.507 – (0.059/5)lg
KMnO4能氧化Br–
Ө = 1.317 V > Br2/Br- = 1.07 V
结论：介质的酸碱性对 的影响较大，在电极反应中有 H+ 或 OH- 参加时，应在 Nernst 方程中体现
解： Cd2+ +2e- ↔ Cd
Cd2+/Cd = ӨCd2+/Cd – (0.059/2)lg[1/ (cCd2+/c Ө)]
= - 0.403 + (0.059/2)lg0.01 = - 0.462 V 结论：浓度对金属电极的 影响较小
溶液中氧化态离子浓度变小，则 减小,还原态 还原能力增强
例：用符号表示标准H电极与标准Cd电极构成的原电 池，写出电池反应，并计算电池反应的ΔrG Өm 。 (T=298K) 解: H+/H2 Ө = 0.0000 V 正极 正极反应 2H+ +2e → H2
Cd2+/CdӨ = - 0.4026 V
负极 负极反应 Cd –2e → Cd2+
(-) Cd│Cd2+ (1mol· -1)‖H+ (1mol· -1)│H2(pӨ), Pt (+) L L
Fe3+/Fe2+Ө = 0.77 V
Ce4+/Ce3+Ө = 1.60 V
② 判断电池正负极，求 E, 判断氧化还原反应的方向
高者为正极， 低者为负极，E = 正 - 负
例:有原电池 (-) Zn│Zn2+ (1M)‖ Zn2+ (0.001M)│ Zn (+),
第五章-氧化还原电化学
氧化还原反应凡有电子得失或共用电子对偏移发生的反应。
氧化失去电子或共用电子对偏离的变化，相应的物质称为“还 原剂”;
氧化数升高
还原得到电子或共用电子对接近的变化，相应的物质称为“氧 化剂”。
氧化数降低
（二）自氧化还原反应
例：
2 KClO3 (s) 2 KCl(s) + 3 O2(g)
(2)将反应分解为两个半反应方程式
MnO-4 + H+ → Mn2+ SO23- → SO42-
步骤
(2)将反应分解为两个半反应方程式
1.使半反应式两边相同元素的原子数相等
MnO-4 + 8H+ → Mn2+ + 4H2O
左边多 4个O原子，右边加 4个H2O， 左边加 8个H+
SO23- + H2O → SO42- + 2H+ 右边多 1个O原子，左边加 1个H2O， 右边加2个H+
第五章 氧化还原电化学
Oxidation-Reduction Reactions、 Electrochemistry
2e-
Cu2+ (aq) + Fe(s) Cu(s) + Fe2+ (aq)
第五章 氧化还原与电化学
氧化数与氧化还原方程式的配平 原电池的电动势与电极电位（势） 标准电极电位（势） 影响电极电位的因素
配平氧化数变化的原子 和不变的非H O原子
BiOCl——Bi+Cl－＋H2O BiOCl＋2H＋——Bi+Cl－＋H2O
BiOCl＋2H＋＋3e－ ＝ Bi+Cl－＋H2O
缺O加H2O补
缺H加H＋补
氧化还原反应与电化学
6. 元素标准电极电势图及其应用
如果一种元素有几种氧化态，就可形成 多种氧化还原电对。如铁有0，+2，+3和+6 等氧化态，因此就有下列几种电对及相应的 标准电极电势：
半反应
Fe2++2eFe3++eFe3++ 3eFeO42-+8H++3eFe3++4H2O Fe Fe2+ Fe
0
-0.447 0.771 -0.037 2.20
此电池的电动势即为待测电极的电极电势。 标准电极电势：待测电极中各反应组分均处 于各自的标准态时的电极电势。 E 0 = 0(Cu2+/Cu) - 0 H+/H2) = +0.340 V 0(Cu2+/Cu) = 0.340 V
标准电极电势表
二类标准电极
氢电极使用不方便，用有确定电极势 的甘汞电极作二级标准电极。
原电池电动势等于两电极的电极电势之差：
E = (+)－ (-) = (Cu2+/Cu)－ (Zn2+/Zn) 当电极反应中所涉及的物质处于标 准态时(各物质的浓度为1个单位，气体 的压力为1标准压力，固体为纯态)，此 时电极电势为“标准电极电势”(0 ) E 0 = 0(+)－ 0 (-) = 0(Cu2+/Cu)－0 (Zn2+/Zn)
电池反应： Fe3+(a2) + 2I-(a1) → I2(s) + Fe2+(a3) 是不正确的，
而应是 2Fe3+(a2) + 2I-(a1) → I2(s) + 2Fe2+(a3)
第五章 氧化还原反应和电化学
左边
右边
酸性 多O缺H时，多一个O加2个 加相应的H2O 介质 H+, 缺1个H加1个H+
碱性 多H缺O时，多一个H加1个 加相应的H2O 介质 OH– ，缺1个O加2个OH –
中性 多 n 个 O 加 n个 H2O 介质 加 n 个 H2O
加 2n 个 OH– 多 n个 O 加 2n 个H+
酸性介质中配平的半反应方程式不应出现OH–，在 碱性介质中配平的半反应不应出现H+
氧化值和化合价
• 氧化值是元素在化合状态时的形式电荷，按一定 规则得到，不仅可有正、负值，而且可为分数。 • 化合价是指元素在化合时原子的个数比，它只能 是整数。
1. 多数情况下二者数值相同，也可混用，但它们在 数值上也有不一致的情况 2. 在离子化合物中元素的氧化值等于其离子单原子 的电荷数 3. 在共价化合物中元素的氧化值和共价数常不一致
倍数。找出氧化剂、还原剂的系数。 4. 核对，可用H+, OH–, H2O配平。
例题 (1)
HClO3 + P4 HCl + H3PO4 氧化值升高的元素：
Cl5+ Cl–
氧化值降低 6
P4 4PO43– 氧化值升高20 10 HClO3 + 3P4 10HCl + 12H3PO4 方程式左边比右边少36个H原子，少18个O原子，应 在左边加18个H2O
配平 Cl2 (g) + NaOH → NaCl + NaClO3 解： 半反应
Cl2 (g) + 2e－ =2Cl－
(1)
Cl2 (g) + 12OH－ = 2ClO3－ + 6H2O + 10 e－ (2)
氧化还原反应与电化学
氧化还原反应与电化学氧化还原反应（简称氧化反应或还原反应）是化学反应的一种重要类型，也是电化学研究的基础。
电化学研究了物质在电场和电流的作用下的性质和变化规律，将电能与化学变化联系起来。
本文将着重介绍氧化还原反应与电化学之间的关系，探讨电流与氧化还原反应的本质联系，以及电化学在实际应用中的重要性。
1. 氧化还原反应的基本概念和原理氧化还原反应是指物质中的原子、离子或分子失去电子的过程为氧化反应，而得到电子的过程称为还原反应。
在氧化还原反应中，存在着氧化剂和还原剂两个参与物质，氧化剂接受电子，还原剂失去电子。
这一过程可以用化学方程式表示，例如：2Na + Cl2 → 2NaCl。
在这个反应中，钠（Na）失去了电子，发生了氧化反应；氯气（Cl2）接受了钠的电子，发生了还原反应。
2. 电流与氧化还原反应的联系氧化还原反应离不开电流的存在。
电流是指电荷在单位时间内通过导体横截面的量，其方向由正电荷流动的方向确定。
在氧化还原反应中，氧化剂接受电子，必须有电子从还原剂中流向氧化剂，才能维持反应的进行。
这个电子的流动过程形成了电流。
因此，可以说氧化还原反应是电流流动的结果，电流的存在促使了氧化还原反应的进行。
3. 电化学的研究内容电化学研究了物质在电场和电流的作用下的性质和变化规律。
其研究内容主要包括三个方面：电解学、电池学和电化学分析。
（1）电解学：电解学研究了物质在电解过程中的行为和特性。
电解是指将电能转化为化学能的过程，通过电解可以将化合物分解成对应的离子，或将离子还原为相应的化合物。
例如，通过电解水可以将水分解为氢气和氧气。
（2）电池学：电池学研究了电化学电池的工作原理和特性。
电化学电池是指利用氧化还原反应转化化学能为电能的装置。
电池由正极、负极和电解质组成，正极发生氧化反应，负极发生还原反应，通过电路和外部载荷与电解质之间的电子流动将化学能转化为电能。
（3）电化学分析：电化学分析是利用氧化还原反应进行分析的一种方法。
氧化还原反应和电化学
氧化还原反应和电化学氧化还原反应（简称“氧化还原反应”）是化学反应中一种非常重要的类型。
在氧化还原反应中，物质的电荷状态发生变化，原子失去或获得电子，从而形成离子，以完成化学反应。
电化学则是研究电能与化学能之间转化的学科。
一、氧化还原反应1. 概念和基本原理氧化还原反应是指在化学反应中，原子、离子或分子中的电子的互相转移过程。
氧化是指物质失去电子，而还原则是指物质获得电子。
在氧化还原反应中，存在着氧化剂和还原剂的概念。
氧化剂接受电子，自身被还原，而还原剂则失去电子，自身被氧化。
2. 氧化还原反应的应用氧化还原反应广泛应用于生活和工业领域。
例如，在电池中，氧化还原反应产生电能；在腐蚀过程中，金属发生氧化还原反应，导致金属的破坏；在生物体内，呼吸作用中的氧化还原反应产生能量。
二、电化学1. 电化学基本概念电化学是研究电能与化学能之间相互转化的学科。
它涉及到电解、电极反应、电池和电解质溶液等概念。
电化学通常分为两个分支：电解学和电池学。
2. 电化学实验电化学实验是研究电化学现象的重要手段。
在实验中，常见的电化学装置包括电解槽、电极、电解质溶液等。
通过实验可以观察到电流的流动和电极上发生的反应，从而揭示电化学过程的本质。
三、氧化还原反应与电化学的联系氧化还原反应与电化学紧密相关。
在电池中，氧化还原反应产生电能，而在电解槽中，电能则用于促使氧化还原反应发生。
此外，电极反应是电化学研究的重点之一，它涉及到氧化还原反应中电子的转移过程。
结论氧化还原反应是化学反应中重要的类型，通过氧化和还原的相互转化，实现能量的转化。
电化学则是研究电能与化学能之间相互转化的学科，它与氧化还原反应密切相关。
两者的研究和应用对于能源、环保等领域具有重要意义。
通过深入理解氧化还原反应和电化学，我们可以更好地应用于实际生活和工业中，促进科学技术的发展和进步。
这篇文章介绍了氧化还原反应和电化学的基本概念、原理和应用，并强调了两者之间的联系。
氧化还原与电化学实验
氧化还原与电化学实验一、实验目的1．了解电极电势与氧化还原反应的关系；2．了解氧化态或者还原态浓度变化、形成配合物对氧化还原反应及电极电势的影响；3．掌握原电池的组成和电动势的测定。
二、实验原理：通常用的电位差计为用对消法测定原电池的电极电势。
电位差计即根据对消法原理，在待测电池上并联一个大小相等、方向相反的外加电位差。
当待测电池中没有电流通过时，外加电位差的大小即等于待测电池的电池势。
其原理如下图对消法测电池电动势原理图三、实验仪器与试剂1．实验仪器：电位差计；铜电极；锌电极；盐桥。
2．实验试剂：KI (0.1 mol∙L-1)；FeCl3 (0.1 mol∙L-1)；CuSO4 (1.00 mol∙L-1)；ZnSO4 (1.00 mol∙L-1)；浓氨水。
四、实验内容1．电极电势与氧化还原反应的关系（1）将3～4滴0.1 mol∙L-1的KI溶液用蒸馏水稀释至1 mL，加入2滴0.1 mol∙L-1的FeCl3溶液，同时溶液中加入少量淀粉，振荡，观察现象。
（2）思考：如果用0.1 mol∙L-1的KBr溶液溶液代替0.1 mol∙L-1的KI溶液做同样的实验会有什么结果？2．浓度对电极电势的影响（1）在一干燥的50 mL小烧杯中加入20 mL 1.00 mol∙L-1 CuSO4溶液，将饱和甘汞电极接入电位差计的正极，铜电极接到正极上，室温下测定其电池电动势。
（2）由1.00 mol∙L-1 CuSO4溶液分别配制0.500 mol∙L-1、0.250 mol∙L-1和0.100 mol∙L-1 CuSO4溶液，用同样的方法分别测定不同浓度时的电池电动势(每次测量前均应将电极洗干净)。
由测得的各电动势数值，计算相应浓度的E(Cu2+/Cu)值。
（3）测定浓差电池的电动势设计电池如下: Cu(S)｜CuSO4(0.100mol·kg-1)‖CuSO4(1.00mol·kg-1)｜Cu(S)电池的电动势3．配合物的形成对电极电势的影响将约8 mL浓氨水溶液加入到Cu/CuSO4 (1 mol∙L-1)半电池的CuSO4溶液中，开始生成Cu(OH)2沉淀，慢慢地沉淀溶解，搅拌，待沉淀完全溶液后，与饱和甘汞电极组成原电池，测定其电动势。
化学氧化还原反应与电化学反应
化学氧化还原反应与电化学反应化学氧化还原反应与电化学反应是化学领域中两个重要的研究方向。
两者都涉及原子或分子的电子转移过程，但相应的反应机制和应用领域有所不同。
本文将从基本概念、反应机制和应用领域等方面对这两种反应进行分析和比较。
一、基本概念1.化学氧化还原反应化学氧化还原反应是指物质中的原子或分子通过转移电子而产生的化学反应。
在氧化还原反应中，发生氧化反应的物质叫做还原剂，接受电子的物质叫做氧化剂。
氧化还原反应可以通过氧化态的变化来判断。
还原剂的氧化态在反应前较高，在反应后较低；氧化剂的氧化态在反应前较低，在反应后较高。
2.电化学反应电化学反应是指以电解质溶液或电解质固体为介质，通过电流传递来引起的化学反应。
在电化学反应中，正极吸收电子，发生氧化反应，称为氧化反应；负极放出电子，发生还原反应，称为还原反应。
电化学反应可以分为两类，即电解反应和电池反应。
电解反应是通过外加电压将化学物质分解成离子，而电池反应则是通过电催化反应产生电流。
二、反应机制1.化学氧化还原反应机制化学氧化还原反应的机制与反应物之间的电子转移有关。
还原剂从反应物中吸收电子，氧化剂则释放电子给反应物。
在反应过程中，发生氧化反应的物质将电子从其他物质转移给自身，形成较低的氧化态；而发生还原反应的物质则将电子给予其他物质，形成较高的氧化态。
2.电化学反应机制电化学反应的机制与电解质溶液中离子的运动和电子的传递有关。
正极的氧化反应是在电流作用下离子接受电子的过程，负极的还原反应是在电流作用下离子失去电子的过程。
当两极之间的电压足够大时，离子会从正极移动到负极，而在此过程中发生氧化还原反应。
三、应用领域1.化学氧化还原反应的应用化学氧化还原反应在许多化学领域中广泛应用。
例如，在有机合成中，氧化还原反应可以用于生成新的化合物或改变化合物的结构；在环境保护中，氧化还原反应可以用于废水处理和空气净化；在能源领域，氧化还原反应可以用于燃料电池和太阳能电池的电化学反应。
氧化还原反应和电化学
氧化还原反应和电化学氧化还原反应是化学反应中常见的一种类型。
在这种反应中，物质失去或获得电子，导致氧化态和还原态之间的转变。
电化学是研究氧化还原反应的学科。
氧化还原反应氧化还原反应通过电子转移来传递能量。
在氧化反应中，物质失去电子，并增加氧化态。
在还原反应中，物质获得电子，并减少氧化态。
氧化还原反应通常涉及两个反应物，一个被氧化，一个被还原。
这种反应可以被描述为：氧化物 + 还原物→ 氧化物 + 还原物。
在这个过程中，电子在两个物质之间传递。
电化学电化学是研究氧化还原反应和相应的电荷转移过程的学科。
它的研究对象包括电解反应、电敏反应和电池等。
电解反应是通过外加电压来促使氧化还原反应发生的反应。
电敏反应是指利用电子转移来检测物质浓度或触发特定的化学反应。
电池是将化学能转化为电能的装置。
在电化学中，有两个重要的概念：电势和电流。
电势是指物质相对于某个参考电极的电压。
它是衡量物质氧化还原能力的指标。
电流是电荷经过单位时间的流动量，用安培（A）表示。
电化学还涉及到一些重要的概念，如电解质、阳极、阴极、溶液电导率等。
电解质是能够导电的物质，它在电解质溶液中会发生电离。
阳极是在电化学中发生氧化反应的电极，而阴极是发生还原反应的电极。
溶液电导率是指溶液中的离子导电能力。
总结氧化还原反应和电化学是相关的领域，它们研究了物质之间的电子转移和能量传递。
氧化还原反应通过电子转移来传递能量，而电化学则研究了这些反应及其应用。
在电化学中，电势和电流是重要的概念，同时还有其他涉及电解质、阳极、阴极等概念。
理解氧化还原反应和电化学对于深入理解化学领域的许多过程和应用具有重要意义。
氧化还原反应与电化学
氧化还原反应与电化学氧化还原反应是化学反应中十分重要的一类反应。
与之密切相关的是电化学，它研究的是电流与化学反应之间的关系。
本文将探讨氧化还原反应与电化学之间的联系以及其在实际应用中的重要性。
一、氧化还原反应的基本概念氧化还原反应是指物质失去电子的过程称为氧化，物质获得电子的过程称为还原。
氧化还原反应是通过电子的转移来达到化学变化的。
在氧化还原反应中，被氧化的物质被称为还原剂，因为它促使其他物质被氧化；而被还原的物质被称为氧化剂，因为它促使其他物质被还原。
氧化还原反应中，电子的转移通常会伴随着原子的转移，使得反应物在电荷上发生变化。
二、电化学基础知识电化学是研究电荷与化学反应之间相互转化关系的学科。
其中最重要的概念是电解质溶液和电解池。
电解质溶液是指在溶液中存在自由离子的物质，能够导电。
电解质溶液中，正负离子在电场作用下会迁移，形成电流。
而电解池是由两个电极和其中的电解质溶液构成的系统。
电极又分为阴极和阳极，阴极是在电解质溶液中的负极，而阳极则是正极。
电解质溶液中的离子在电极上发生氧化还原反应，产生电流。
三、氧化还原反应与电化学之间的联系氧化还原反应与电化学密不可分。
在电化学中，氧化还原反应是产生电流的基础。
电化学反应中，阴极上发生还原反应，而阳极上发生氧化反应。
阴极接受来自阳极的电子，使得阴极上的物质还原；而阳极失去电子，使得阳极上的物质氧化。
四、氧化还原反应在实际应用中的重要性氧化还原反应在实际应用中有着广泛的应用。
以下是一些例子：1. 电池：电池是将化学能转化为电能的装置。
其中的电化学反应是氧化还原反应的典型例子。
在电池中，化学反应将化学能转化为电能，提供给我们的日常生活所需。
2. 腐蚀：金属的腐蚀也是一种氧化还原反应。
金属与氧气或其他化合物反应，使金属表面形成氧化物，从而损坏金属的性能。
腐蚀的控制和防治是保护金属材料的重要方法。
3. 电解制氢：电解水是将水分解为氢气和氧气的过程。
在电解水过程中，水发生氧化还原反应，电流通过水分子，将水分解为氧气和氢气。
氧化还原与电化学
氧化还原与电化学氧化数概念的引入：氧化数是某元素的一个原子的形式荷电数，这个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。
整数或分数化合价：某种元素的原子与其他元素的原子相化合时两种元素的原子数目之间一定的比例关系。
整数氧化氧化数升高的过程。
还原氧化数降低的过程。
离子-电子法（适用于水溶液中的反应）配平时把离子作为整体考虑，并不涉及元素原子的氧化数。
盐桥的作用：连通半电池的内电路，使两个半电池保持电中性。
氧化还原电对：同种元素氧化型物质和还原型物质所构成的整体。
表示方法：氧化型物质（高价）∕还原型物质（低价）电极类型及表示方法：（1）金属-金属离子电极Zn∣Zn2+（2）非金属电极Pt∣H2(p)∣H+(c) “惰性”电极：本身不参加电极反应，只起输送或接受电子的作用。
（3）离子电极Pt∣Fe3+,Fe2+（4）金属-金属难溶盐电极Pt∣Hg∣Hg2Cl2(s)∣Cl- (c)书写原电池符号的规则：1.负极在左，正极在右，离子靠盐桥。
2.半电池中两相界面用“| ”分开，同相不同物种用“,”分开，盐桥用“‖”表示。
溶液、气体要注明cB，pB 。
3.纯液体、固体和气体写在惰性电极一边,用“|”分开；平衡电势数值大小反映物质在水溶液中得失电子的能力。
金属越活泼 , 失电子能力越强，平衡电势越小。
金属越不活泼 , 失电子能力越弱，平衡电势越大。
平衡电势绝对值目前无法测量。
标准电极电势：在标准条件下，某电极的平衡电势与标准电极平衡电势的差值，称为该电极的标准电极电势。
标准条件：（1）参与电极反应的有关离子浓度为标准浓度:Cθ=1mol/L（2）参与电极反应的有关气体的分压为标准压力：Pθ=100KPaEθ的正负和电极反应的写法无关Eθ值不具有加和性（强度性质）nernst方程1. 气体物质用分压表示并除以 p θ；溶液中的物质用浓度 (mol L-1)表示并除以c θ2.纯固体或纯液体物质不写入3.若电极反应中有H+或OH-参与，这些离子的相对浓度也一并写入沉淀的生成对电极电势的影响：氧化型形成沉淀 Eθ↓还原型形成沉淀 Eθ↑结论：1. ↓c(氧化态) 或↑c(还原态物质) E↓↑c(氧化态) 或↓c(还原态物质) E↑2.离子浓度对电极电势的影响一般不大3.若H+或OH-也参与了电极反应，则溶液的酸度往往对电对电极电势的影响 较大4.沉淀和弱电解质的生成对电极电势的影响 较大电极电势的应用：1判断原电池的正负极，计算电池的电动势电极电势代数值较大的电对是原电池的正极；电极电势代数值较小的电对是原电池的负极。
氧化还原反应和电化学
氧化还原反应和电化学氧化还原反应（Redox）是化学反应中的一种重要类型，涉及物质间的电子的转移。
它在许多行业中都有广泛应用，尤其在电化学领域中占有重要地位。
一、氧化还原反应基础氧化还原反应是指在化学反应中，原子、离子或分子中的电子由一个物质转移给另一个物质的过程。
其中，电子的转移发生在氧化剂和还原剂之间。
氧化剂是指能够接受电子的物质，而还原剂则是能够捐赠电子的物质。
氧化还原反应常常伴随着物质的氧化与还原状态的改变。
二、氧化还原反应的重要性1. 电池和蓄电池：氧化还原反应是电池工作的基础。
电池中的正极发生氧化反应，负极发生还原反应，通过外部电路，电子从负极流向正极，从而产生电流供应给外部设备。
蓄电池则将反应进行逆转，将电流用于电解还原，实现电能转化和储存。
2. 腐蚀和防腐：许多金属材料在氧化还原环境中容易发生腐蚀现象，因此了解氧化还原反应规律可以帮助我们有效地进行防腐措施，延长材料的使用寿命。
3. 化学分析：氧化还原反应在化学分析中发挥着重要的作用。
比如电位滴定、氧化还原指示剂的应用等，使得化学分析的方法更加全面和准确。
4. 电解和电镀：电解过程是利用外加电流使物质发生化学反应，氧化还原反应是其中关键环节。
电化学反应在电镀工艺中广泛运用，可使金属表面得到保护或改变其性质。
三、电化学基础电化学是研究电能与化学能之间相互转化关系的学科。
它与氧化还原反应有着密切的联系，通过电化学实验可以研究电流与氧化还原反应之间的关系。
电化学反应包括两种基本类型：非自发反应（电解反应）和自发反应（电池反应）。
电解反应是指在外界电源的作用下，使非自发的氧化还原反应发生。
而电池反应则是在没有外界电源的情况下，使自发的氧化还原反应发生，从而产生电能。
电化学反应中的重要参数包括电位和电解质浓度。
电位是物质发生氧化还原反应时与标准氢电极之间电势差的度量。
而电解质浓度的改变会影响电解反应的速率和方向。
电化学反应在电池、电解、电镀、电解分析等领域都有广泛应用。
氧化还原电位
氧化半反应： H2 = 2H+ + 2e 还原半反应： Fe3+ + e = Fe2+ 总反应： H2 + 2 Fe3+ = 2H+ + 2 Fe2+
二 电极电势 φ 1 产生：以M—Mn＋为例：金属晶体内有金属原子;金 属阳离子和共用电子; M放入Mn＋中：
⑤中性分子中;各元素原子的氧化数的代数和为零 ; 复杂离子的电荷等于各元素氧化数的代数和;
例：
H5IO6
S2 O32 S4 O62
Fe3O4
I的氧化+值 7 为
S的氧化值 +2为 S的氧化+值 2.5为 F的 e 氧化+值 8 为
3
5 1 2 氧化还原反应方程式的配平
配平原则：
① 电荷守恒：氧化剂得电子数等于 还原剂失电子数;
6H3AsO4 + 9 H2SO4 + 28NO
2 离子电子法
写出相应的离子反应式 将反应分成两部分;即还原剂的氧化反应 和 氧化剂的还原反应; 配平半反应 确定二个半反应的系数得失电子数相等的原 则 根据反应条件确定反应的酸碱介质;分别加 入H+; OH; H2O; 使方程式配平;
例 114 配平酸性介质下KMnO4溶液与Na2SO3
一方面;金属表面构成晶格的金属离子和极性大的 H2O分子相互吸引;从而使金属具有一种以水合离子的形 式进入金属表面附近的溶液中的倾向;
M M n+(aq)+ne-+aq离子又有一种从金属表面 获得电子而沉积在金属表面的倾向：
M n+(aq)+ne- M
伽伐尼偶然发现挂在窗前铁栅栏的铜钩上的青蛙腿肌肉;每当碰到铁 栅栏就猛烈地收缩一次; 这偶然的现象并没有被伽伐尼放过;经不懈 的探索和思考;第一个提出了动物电的见解; 他认为：青蛙神经和肌 肉是两种不同的组织;带有相反电荷;所以两者存在着电位差;一旦用 导电材料将两者接通;就有电流通过;铁栅栏和铜钩在此接通了电路; 于是有电流产生;由于有动物电流的刺激;蛙腿肌肉发生收缩;
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电子做有规则的定向流动
2. 原电池的组成：
（1）半电池和电极
锌半电池：锌片，锌盐－负极
铜半电池：铜片，铜盐－正极
正、负极也可以是惰性电极， 如：Pt、石墨等，只起导电作用。
（2）外电路 用金属导线把一个灵敏电流计 与两个半电池中的电极串连起来。 电子由锌 → 铜，电流由铜 → 锌。 （3）盐桥（是一种电解质溶液： 饱和KCl和琼胶） 加入盐桥，才能使电流完整，产生电流。 作用：沟通电路，使溶液中体系保持中性，使电极反 应得以继续进行。
液写离子; 4) 不同相用竖线“∣”隔开，同相用“，”
隔开，两个半电池用双竖线“‖”隔开 .
写出下列电池反应所对应的电池符号： Cu2+ + Zn ←→ Cu + Zn2+
( - ) Zn | Zn2+ (c1) || Cu2+(c2) | Cu ( + )
Cl2+2Fe2+ ←→ 2Fe3+ +2Cl( - )C | Fe2+(c1),Fe3+ (c2)||Cl-(c3)|Cl2(p)|C ( + )
2MnO4- +16H++ 10e 5SO32- + 5H2O
2MnO4- + 5SO32- + 6H+
2Mn2++8H2O 5SO42- +10H++10e +)
2Mn2+ + 5SO42- +3H2O
5）检查原子个数、电荷数，使之相等并还原 为分子反应式 。
2KMnO4 + 5K2SO3+ 3H2SO4 2MnSO4+ 6K2SO4 +3H2O
二、离子-电子法
1．配平原则：反应中得失电子数相等
2．配平步骤： 例: 配平反应：
KMnO4 + K2SO3 + H2SO4 →MnSO4+K2SO4 + H2O
1）写出未配平的离子反应式： MnO4- + SO32- →Mn2++SO422）写出两个半反应：
MnO4- + 5e→Mn2+ SO32- → SO42- + 2e 3）配平两个半反应：
3、电池反应：
电极 电极反应
正极(Cu极)
负极(Zn极) 电池反应
Cu2+ + 2e- →Cu 还原反应
e-
Zn - 2e- →Zn2+ 氧化反应 Cu2+ + Zn ←→Cu + Zn2+
原电池: 是氧化、还原反应产生电流的装置
4. 原电池符号的表示方法
用“||”表示盐桥
负极写在左边
正极写在右边
2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4
=2MnSO4+5Fe2（SO4）3+K2SO4+8H2O
练习2: CrO2-+H2O2+OH- → CrO42-+H2O
离子式： CrO2- + H2O2 → CrO42- + H2O
半反应： H2O2 + 2e → 2OH×3 × 2）
CrO2- +4OH--3e→ CrO42- ＋2 H2O 2CrO2-+3H2O2+2OH- → 2CrO42-+4H2O
1. 含义： 氧化数是指化合物中某元素所带的形 式电荷的数值。
这种形式电荷是假定把每一化学键中的 电子指定给电负性较大的原子而求得。HCl、 H2O、NH3、PCl5
3. 氧化数的确定：
（1）单质中，元素的氧化数为零； （2）单原子离子的氧化数等于它所带的电荷数。 例： Na+的氧化数为+1, Cl-的氧化数; 以共价键结合的多原子分子或离子，共用电子对 偏向于电负性大的元素的原子，原子的表观电荷数
第三节
Zn
原电池与电极电势
Zn棒逐渐溶解 现象 溶液的天蓝色减退 有红棕色疏松的铜 在Zn棒表面析出 Zn+ Cu 2+ →Cu +Zn2+
Cu2+
所发生的反应
Zn-2e→Zn2+
Cu 2++2e →Cu
一、原电池
1.原电池的概念 是将化学能转变为电能的装置。
Cu 极——正极
Zn 极——负极
eZn + Cu2+ ←→ Zn2+ + Cu
MnO4- +8H++ 5e Mn2+ +4H2O
SO32- + H2O
SO42- +2H+ +2e
4）据配平原则在两个半反应中乘以适当的 系数，使得失电子数相等。
MnO4- +8H++ 5e
SO32- + H2O
2) Mn2+ +4H2O (×
SO42- +2H+ +2e (× 5)
将两式相加：
在一个氧化还原反应中,氧化和还原两个 过程总是同时发生的。
氧化态Ⅰ+还原态Ⅱ 还原态Ⅰ+氧化态Ⅱ
氧化剂一般是活泼的非金属单质，及高氧化数 的化合物。如：X2、O2、HNO3、KMnO4、 K2Cr2O7、KClO3、PbO2、FeCl3等。
还原剂一般是活泼金属、低氧化数的化合物及 某些非金属单质。如：K、Na、Ca、Mg、Zn、 Al、H2S、KI、SnCl2、CO、H2、C等。
例：配平反应： KMnO4 + K2SO3 →MnO2+ K2SO4（中性）
MnO4- + SO32- → MnO2 +SO42MnO4- + 3e → MnO2 SO32- → SO42- + 2e MnO4- + 2H2O+3e → MnO2+ 4OHSO32- +H2O → SO42- + 2H++2e
MnO4- + 2H2O+3e → MnO2+ 4OH- ×2 SO32- +H2O → SO42- + 2H++2e ×3 2MnO4- + 4H2O+6e →2MnO2+ 8OH-
3SO32- +3H2O → 3SO42- + 6H++6e
2MnO4- +H2O+3SO32- →2MnO2+3 SO42- +2OH 2KMnO4 +H2O+3K2SO3= 2MnO2+3K2SO4+2KOH
第五章
1 2
氧化还原平衡
氧化还原反应的基本概念 氧化还原反应方程式的配平 原电池和电极电势 电极电势的应用及电势图
3
4
电负性：元素的原子在化合物中吸引电子能力的标 度。 周期表中各元素的原子吸引电子能力的一种相 对标度。元素的电负性愈大，吸引电子的倾向愈大。
电负性↑，吸引电子能力↑，其中F最强，χ=4.0
（6）中性分子中，各元素氧化数的代数和为零；
氧化数的确定实例
Fe2O3 3×(-2)+2Fe=0 Fe = +3 MnO44×(-2) + Mn = -1 Mn = +7 Fe3O4 4×(-2)+3Fe = 0 Fe = +8/3 H2S4O6 2 ×(+1) + 4S +6×(-2) = 0 S = +10/4=+5/2
ClO4- + 2e →ClO3ClO4- / ClO3MnO4- + 5e →Mn2+ MnO4-/ Mn2+ NaClO+2FeSO4+H2SO4→NaCl+Fe2(SO4)3 +H2O ClO- /ClFe3+/Fe2+
Cl2 + H2O = HClO + HCl Cl2/ ClClO- / Cl2
具有中间氧化数的物质既有氧化性，又有还原 性。如：SO2、HNO2、H2O2、H2SO3等。
三、氧ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ还原电对
1、含义
授受电子的一对物质称为氧化还原电对 Zn2+ + 2e →Zn Cu2++ 2e →Cu 2、表示： 氧化态/还原态 （氧化数高 / 氧化数低）
如：Zn2+/Zn，Cu2+/Cu，MnO4-/Mn2+，Fe3+/Fe2+等
Sn4+(c1)，Sn2+(c2) | Pt (+)
7) 加入电极反应其它的物质也应写入电池符 号中 Cr2O72-(c1), H+(c2), Cr3+(c3) | Pt (+)
例题
Cr2O72-+6Cl-+14H+ → 2Cr3++3Cl2↑+7H2O 电极反应
2Cl- - 2e- → Cl2
离子-电子法配平的关键：
（1）氧化剂得到电子数 = 还原剂失去电子数
（2）元素的原子总数相等
（3）根据溶液的酸碱性， 增补H2O，H+或OH-。
练习1: KMnO4+FeSO4+H2SO4(稀)
→MnSO4+Fe2(SO4)3+K2SO4+H2O
离子式：MnO4- + Fe2+ + H+ → Mn2+ + Fe3+ + H2O 半反应： MnO4- + 8H+ +5e → Mn2+ + 4H2O Fe2+ - e → Fe3+ MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ → Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O × 5）