无机化学：第九章 氧化还原与电极电位
无机化学：氧化还原与电极电势70页PPT
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
无机化学：氧化还原与电ห้องสมุดไป่ตู้电 势
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
化学反应的氧化还原电位
化学反应的氧化还原电位化学反应的氧化还原电位是描述化学物质进行氧化还原反应时电子转移方向和趋势的重要物理性质。
它对于揭示化学反应的机理、预测反应的方向以及评估电化学性质具有重要意义。
本文将对氧化还原电位的定义、计算方法以及应用进行探讨。
1. 氧化还原电位的定义氧化还原电位是指化学反应中电子从一个化学物质转移到另一个化学物质时所伴随的电势变化。
它是以标准氢电极为基准的。
标准氢电极被定义为电势为零，可以提供无限大的电子供给或接受电子。
因此，其他化学物质相对于标准氢电极的电势差就是它们的氧化还原电位。
2. 氧化还原电位的计算方法氧化还原电位的计算通常使用Nernst方程。
Nernst方程用于计算在给定条件下的氧化还原电位，其公式如下：E = E° - (RT/nF) * ln(Q)其中，E是氧化还原电位，E°是标准氧化还原电位，R是气体常数，T是温度，n是电子转移数目，F是法拉第常数，Q是化学反应的反应物浓度之比。
3. 氧化还原电位的意义与应用氧化还原电位的大小可以判断一个化学反应的方向和强度。
当一个物质的氧化还原电位较正时，说明它有较强的氧化性；当一个物质的氧化还原电位较负时，说明它有较强的还原性。
因此，通过氧化还原电位的测量，可以预测反应的可能性和趋势。
氧化还原电位的应用非常广泛。
在电化学领域，它被广泛应用于电池和燃料电池的设计和优化。
在生物化学中，氧化还原电位在细胞呼吸、光合作用等生命活动中起着重要作用。
此外，氧化还原电位还与环境保护和腐蚀防护等领域密切相关。
总结：化学反应的氧化还原电位是描述化学物质进行氧化还原反应时电子转移方向和趋势的重要物理性质。
它可以通过使用Nernst方程进行计算和测量。
氧化还原电位的大小可预测反应的可能性和方向，并在电化学、生物化学等领域中有广泛的应用。
深入研究氧化还原电位的性质和应用，对于推动化学科学的发展和实际应用具有重要意义。
无机化学：氧化还原与电极电势
解:
+2
2Fe
2+
(C1)
+Cl2 (100kPa)
0
→2Fe
+3 3+
(C2)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
+ 2Cl (C3)
-1
-
氧化反应:Fe2+(C1) - e- → Fe3+(C2) 还原反应:Cl2 (100kPa) + 2e- → 2Cl- (C3)
负极
正极
(-)Pt | Fe3+(C2), Fe2+(C1) ||Cl-(C3) |Cl2(P), Pt(+)
Cu2+ + 2e- → Cu Zn - 2e- → Zn 2+
Ox + ne = Red 共轭关系 HB H+ + B共轭酸碱对
Red - ne = Ox
一个氧化还原反应就是两对氧化还原电对物质之 间的电子转移反应 ne a Ox1 + b Red2 → c Red1 + d Ox2 包含氧化剂的电对称为氧化剂电对； 包含还原剂的电对称为还原剂电对。
氧化数降低的过程称为还原
氧化数升高的物质为还原剂
H2 + Cl2 →
0
0
氧化数升高
+1
氧化数降低
2HCl-1
Cl2 H2
氧化数降低
发生还原反应
氧化剂 氧化数升高 还原剂
发生氧化反应
三、氧化还原电对
任何一氧化还原反应都是由两个半反应组成的，一个 是氧化剂被还原的半反应，另一个是还原剂被氧化的 半反应。 氧化数
总的电池反应：
2e 2+ Cu + Zn
无机化学中的氧化还原反应和电化学
无机化学中的氧化还原反应和电化学无机化学是研究无机物质结构、性质和变化规律的科学分支。
其中，氧化还原反应和电化学是无机化学中重要且广泛应用的领域。
本文将探讨氧化还原反应和电化学的基本概念、应用和未来发展。
一、氧化还原反应的基本概念氧化还原反应是指物质中电子的转移过程。
在氧化还原反应中，被氧化的物质失去电子，而被还原的物质获得电子。
这种电子的转移导致了物质的化学变化。
氧化还原反应可以通过氧化态的变化来描述。
在反应中，氧化剂接受电子，其氧化态减少，而还原剂失去电子，其氧化态增加。
例如，氯气（Cl2）和氢气（H2）的反应可以表示为：Cl2 + 2e- -> 2Cl- （氯气被还原，氧化态减少）H2 -> 2H+ + 2e- （氢气被氧化，氧化态增加）氧化还原反应在生活和工业中有广泛的应用。
例如，电池的工作原理就是基于氧化还原反应。
电池中的正极和负极之间发生氧化还原反应，产生电流。
此外，氧化还原反应还可以用于金属的防锈和清洁等领域。
二、电化学的基本概念电化学是研究电与化学反应之间相互关系的学科。
它主要研究电解过程和电化学反应的机理。
在电化学中，电解是指通过外加电压将化学反应逆转的过程。
电解可以分为电解质溶液和电解固体两种情况。
在电解质溶液中，电解质分子或离子在电场的作用下发生氧化还原反应。
而在电解固体中，固体物质通过电子转移发生氧化还原反应。
电化学反应是指在电化学过程中发生的化学反应。
电化学反应可以是氧化还原反应，也可以是非氧化还原反应。
电化学反应的速率和方向可以通过电极电势来控制。
正电势的电极是发生氧化反应的位置，负电势的电极是发生还原反应的位置。
电化学在能源存储和转换、电解水制氢、电镀和电解池等领域有着广泛的应用。
例如，锂离子电池和燃料电池是电化学能源存储和转换的重要设备。
它们利用氧化还原反应将化学能转化为电能，实现能源的高效利用。
三、氧化还原反应和电化学的应用氧化还原反应和电化学在生活、工业和环境保护等领域有着广泛的应用。
化学反应中的氧化还原电位
化学反应中的氧化还原电位氧化还原反应是化学反应中常见的一类反应，涉及到电子的转移过程。
在氧化还原反应中，参与反应的物质会发生电荷的转移，其中一种物质将电子失去，被氧化，而另一种物质则接受电子，被还原。
为了描述氧化还原反应的强弱程度，引入了氧化还原电位的概念。
一、氧化还原电位的定义氧化还原电位（E°）定义为在标准状态下，氧化剂和还原剂之间发生氧化还原反应时的电势差。
标准状态是指溶液中所有的离子活度均为1M，气体分压为1 atm，温度为298K。
氧化还原电势表示了反应进行的驱动力大小，正值表示反应向右进行（氧化剂优势），负值表示反应向左进行（还原剂优势）。
二、计算氧化还原电位的方法氧化还原电位可以通过实验测定或者利用标准电位表进行计算。
标准电位表是根据实验测定得到的，其中最常用的是标准氢电极（SHE）的电位被定义为0V，其他物质相对于标准氢电极而言的电位被称为标准氧化还原电位。
计算氧化还原反应的标准电位时，根据反应的基本性质和反应的构成，可以采用以下两种规则：1. 根据氧化剂的性质：强氧化剂的标准电位较高，弱氧化剂的标准电位较低；2. 根据反应的构成：反应中，氧化反应和还原反应都是可逆反应，因此氧化还原反应的反应电位之和等于零。
通过这两种规则，可以计算出多种氧化还原反应的电位。
三、氧化还原电位的应用1. 反应的驱动力：氧化还原电位可以判断反应的驱动力大小，正值表示反应进行的趋势，负值表示反应反方向进行的趋势。
根据氧化还原电位的大小，可以预测电池的工作原理和产生的电压。
2. 确定氧化还原物质的强弱：通过比较不同物质的氧化还原电位，可以确定其强弱性质。
较高的氧化还原电位表明物质是较好的氧化剂，而较低的氧化还原电位则表明物质是较好的还原剂。
3. 制定氧化还原反应条件：氧化还原电位的大小可以帮助人们制定适当的反应条件。
例如，在电化学合成中，如果需要较高的还原反应活性，则可以选择较低的氧化还原电位的还原剂。
氧化还原及电极电位
第八章氧化还原反应与电极电位首页难题解析学生自测题学生自测答案章后习题解答难题解析 [TOP]例 8-1 写出并配平下列各电池的电极反应、电池反应，注明电极的种类。
（1） (-) Ag(s)│AgCl(s) │HCl(sln)│Cl2(100kp)│Pt(s) (+)（2） (-) Pb(s)│PbSO4(s)│K2SO4(sln)‖KCl(sln)│PbCl2(s)│Pb(s) (+)（3） (-) Zn(s)│Zn2+(c1)‖MnO4-(c2), Mn2+(c3), H+(c4)│Pt(s) (+)（4） (-) Ag(s) | Ag+ (c1) ‖Ag+(c2) │Ag(s) (+)分析将所给原电池拆分为两个电极。
负极发生氧化反应，正极发生还原反应，写出正、负极反应式，由正极反应和负极反应相加构成电池反应。
解（1）正极反应 Cl2(g)+2e- → 2 Cl－ (aq) 属于气体电极负极反应 Ag(s)+Cl-(aq) → AgCl(s)+e- 属于金属-难溶盐-阴离子电极电池反应 2Ag（s）+ Cl2(g) →2AgCl(s) n=2（2）正极反应 PbCl2(s)+2e- →Pb(s)+2Cl- (aq) 属于金属-难溶盐-阴离子电极负极反应 Pb(s)+SO42-(aq) →PbSO4(s)+2e- 属于金属-难溶盐-阴离子电极电池反应 PbCl2(s) +SO42- (aq)→PbSO4(s) +2Cl-(aq) n=2（3）正极反应 MnO4-(aq) +8H+(aq)+5e- →Mn2+(aq)+ 4H2O(l) 属于氧化还原电极负极反应 Zn(s) → Zn2+(aq)+2e- 属于金属-金属离子电极电池反应2MnO4- (aq)+16H+(aq)＋5Zn(s)→2Mn2+(aq)＋8H2O(l)＋5Zn2+ (aq) n=10 （4）正极反应 Ag+(c2) +e- → Ag(s) 属于金属-金属离子电极负极反应 Ag(s) → Ag+ (c1) + e- 属于金属-金属离子电极电池反应 Ag+(c2) → Ag+ (c1) n=1例 8-2 25℃时测得电池 (-) Ag(s)│AgCl(s)│HCl(c)│Cl2(100kp)│Pt(s) (+) 的电动势为1.136V，已知 ( Cl2/Cl-)=1.358V, ( Ag+/Ag)=0.799 6V，求AgCl的溶度积。
氧化还原与电极电位
2
f 两式相加，削去电子e，多余的
H2O和H＋，配平总反应
两式相加，配平总反应：
2MnO4 5SO3 6H 2Mn 5SO 4 3H2O
-时根据实验条件加H2O的原则
酸性介质
半反应式左 侧多O原子 右侧+H2O 左侧+H+
中性介质
左侧+H2O 右侧+OH左侧+H2O 右侧H+
Zn Zn2++2e
2 2
电池反应是:
Zn Cu Zn Cu
(2)半反应（电极反应）涉及同一元素 的氧化态和还原态：
氧化态+ne-
还原态
这种共轭关系，称为氧化还原电对，
记为：“氧化态/还原态” 如：
Zn2+/Zn， H+/H2， Fe3+/Fe2+， O2/OH-，
Hg2Cl2/Hg， MnO4-/Mn2+ , 等。
0.05916 0.7628 lg 0.0010 2
0.8220 V) (
Mn2++4H2O 例题2 求电极反应MnO4-+8H++5e 在pH＝5时的电极电位，其它条件与标准状态相同。 解： 已知条件： pH＝5，即［H+］＝1.0×10-5 mol· -1 L ［ MnO4-］＝ ［ Mn2+］＝1 mol· -1 L 转移了n＝5个电子
氧化半反应：SO
23
＋H2O SO 4 ＋2H
2＋ 2
＋
还原半反应：MnO4
＋8H Mn ＋4H2O
d 在两个半反应中分别加上相应数目 的电子e，以使半反应左右两边的电 荷数相同
第九章 氧化还原反应与电化学基础
第九章氧化还原反应与电化学基础【竞赛要求】氧化态。
氧化还原的基本概念和反应的书写与配平。
原电池。
电极符号、电极反应、原电池符号、原电池反应。
标准电极电势。
用标准电极电势判断反应的方向及氧化剂与还原剂的强弱。
电解池的电极符号与电极反应。
电解与电镀。
电化学腐蚀。
常见化学电源。
Nernst方程及有关计算。
原电池电动势的计算。
pH对原电池的电动势、电极电势、氧化还原反应方向的影响。
沉淀剂、络合剂对氧化还原反应方向的影响。
【知识梳理】一、氧化还原反应的基本概念1、氧化数在氧化还原反应中，由于发生了电子转移，导致某些元素带电状态发生变化。
为了描述元素原子带电状态的不同，人们提出了氧化数的概念。
1970年，国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）对氧化数的定义是：氧化数是某元素一个原子的荷电数，这个荷电数是假设把每个化学键的电子指定给电负性更大的原子而求得的。
例如，在NaCl中，钠的氧化数为+1，氯的氧化数为–1。
在SO2中，硫的氧化数为+4，氧的氧化数为–2。
由此可见，氧化数是元素在化合状态时人为规定的形式电荷数。
确定氧化数的规则：（1）在单质中，元素的氧化数为零。
（2）在单原子离子中，元素的氧化数等于离子所带的电荷数。
（3）在大多数化合物中，氢的氧化数为+1，只有在活泼金属的氢化物（如NaH,CaH2）中，氢的氧化数为–1。
（4）通常，在化合物中氧的氧化数为–2；但在过氧化物（如H2O2、Na2O2、BaO2）中氧的氧化数为–1；而在OF2和O2F2中，氧的氧化数分别为+2和+1。
（5）在所有氟化物中，氟的氧化数为–1。
（6）碱金属和碱土金属在化合物中的氧化数分别为+1和+2。
（7）在中性分子中，各元素氧化数的代数和为零。
在多原子原子离子中各元素氧化数的代数和等于离子所带的电荷数。
根据上述原则，可以确定化合物中某元素的氧化数。
2、氧化还原电对在氧化还原反应中，元素氧化数升高的物质是还原剂，元素氧化数降低的物质是氧化剂。
电极电位与氧化还原反应
通常规 定 温 度 为
。
2
5
℃
,
有 气体 参 加 电 极反 应 时
,
1 大 气压
这 样测 得的 电极 电位称 为 标 准 电极 电 位 标 准 电极 电位 表 (
2
标 准 电极 电位 表
5 ℃
,
在 酸 性溶 液 中 )
电极 电位 E
.
电
对 式
L i
+
氧 化态 / 还 原 态
L+ i K B C N
+
C
u
“+
,
也 即是
Z
n
和 Zn
“+
离子 组 成 一 个 锌 电 极
和
离子组成 一个 铜 电极
,
。
这 里 所 指的 电 极与 过 去 所 提
。
到 的 电极 在概 念 上 有所 不 同
这 里讲 的 电极 是 由一 种 元 素
,
的氧 化 态 和 还 原 态所 组成
C 和 C
u u
Z 十
即所 谓 一 对氧 化 还 原 电 对
( 伏 )
一 一 一
/
Li
+ +
e
e
哥之 Li
K
二
二
二
3 2 2 2 2
`
0 45
/K /B /C
a
十
K
B
a a
十
经 二二
。
92 5 90 87 714 37
a “十
卜
Z十
+ +
e
Ze ` 布 B a Z 兰= 于 C
e a
。
氧化还原电位
氧化还原电位
在电化学中，氧化还原电位是一个重要的物理量，用于描述物质在氧化还原反应中的电子转移能力。
本文将从定义、测定、影响因素和应用等多个方面对氧化还原电位进行详细的介绍。
首先，氧化还原电位的定义是指物质在特定条件下进行氧化还原反应时，电极电势的值。
它是反映物质氧化还原性质的重要指标，通常用E表示，单位为伏特（V）。
其次，氧化还原电位的测定方法有很多种，常见的有电位差法、极谱法和循环伏安法等。
其中，电位差法是最常用的方法之一，通过比较待测溶液与标准电极之间的电势差来确定氧化还原电位。
影响氧化还原电位的因素主要包括物质的浓度、温度、溶液酸碱性等。
一般来说，溶液中物质的浓度越高，氧化还原电位越偏正；而温度升高会使氧化还原电位发生变化，溶液酸碱性的改变也会对氧化还原电位产生影响。
最后，氧化还原电位在许多领域都有着广泛的应用，如环境监测、电化学分析和工业生产等。
例如，在环境监测中，通过测定水样的氧化还原电位可以评价水质的优劣；在电化学分析中，氧化还原电位可用于测定溶液中各种物质的浓度等。
总的来说，氧化还原电位是电化学中一个重要的物理量，它的测定和应用对于研究物质的氧化还原性质具有重要意义。
希望通过本文的介绍，读者对氧化还原电位有更深入的了解。
氧化还原电位sl94_1994
氧化还原电位是电化学中的重要概念，它描述了一个电化学反应发生的倾向性。
本文将从基本概念、相关理论和实际应用等方面对氧化还原电位进行探讨，以期加深读者对这一概念的理解。
一、氧化还原电位的基本概念氧化还原电位，又称为电极电势，是指在恒定温度和压力下，电化学反应达到平衡时，在电极表面的电位差。
在电化学中，常用E表示氧化还原电位，其单位是伏特（V）。
二、相关理论和公式在电化学中，氧化还原电位与氧化还原反应的自由能变化有密切关系。
根据热力学原理，氧化还原反应的自由能变化与氧化还原电位之间有如下关系：ΔG=−nFΔE其中，ΔG为反应的自由能变化，n为电子转移的摩尔数，F为法拉第常数，ΔE为氧化还原电位的变化。
根据奈斯特方程，氧化还原电位与反应物浓度之间也有一定的关系：E=E°+0.0592/n*log([A]^a[B]^b/[C]^c[D]^d)其中，E°为标准氧化还原电位，[A]、[B]、[C]、[D]分别表示参与反应的物质的浓度，a、b、c、d分别表示反应物在反应中的摩尔系数。
三、氧化还原电位的实际应用1. 电化学传感器在化学分析和环境监测中，常常需要测定一些特定物质的浓度。
电化学传感器可以利用氧化还原电位与溶液中某一特定物质的浓度之间的关系来测定该物质的浓度。
2. 电池和蓄电池电池和蓄电池是现代社会中不可或缺的能源设备，它们的正常工作与氧化还原电位密切相关。
通过控制氧化还原电位，可以达到提高电池的性能和寿命的目的。
3. 电解池和电沉积在电镀、电解制氢等工业生产过程中，经常需要控制离子在电解池中的沉积位置和速度，这时候氧化还原电位就成为一个关键的参数。
通过以上实际应用的介绍，可以看出氧化还原电位在现代科学技术和生产中有着广泛的应用和重要意义。
结语本文从氧化还原电位的基本概念、相关理论和实际应用等方面对氧化还原电位进行了探讨，希望能够为读者对这一概念有一个清晰的理解。
氧化还原电位作为电化学领域中的重要概念，在未来的研究和应用中将继续发挥重要作用。
无机化学-氧化还原反应与电极电势
腐蚀类型
包括均匀腐蚀、点蚀、缝 隙腐蚀和应力腐蚀等。
防护措施
采用涂层、电镀、合金化 等手段，降低金属与环境 之间的反应速率，延长金 属使用寿命。
电池的工作原理
原电池
将化学能转化为电能的装置，由正负两个电极和 电解质组成。
电解池
将电能转化为化学能的装置，通过外电源迫使电 子和离子分别在正负电极上聚集。
氧化还原反应基础
氧化与还原的定义
氧化
失去电子的过程，物质从较低氧化态变为较高氧化态。
还原
得到电子的过程，物质从分子在氧化还原反应中的氧化态。
规则
单质中各元素的氧化数为0；在化合物中，氢的氧化数为+1，氧的氧化数为-2；在 化合物中，正价元素取正值，负价元素取负值。
02
判断氧化还原反应 的方向
电极电势的相对大小可以用来判 断氧化还原反应自发进行的方向。
03
计算电子转移数
根据电极电势的变化，可以计算 氧化还原反应中电子转移的数量。
电极电势与反应自发性的关系
电极电势差值决定反应方向
当电极电势差值大于0时，反应自发向正向进行；当电极电势 差值小于0时，反应自发向逆向进行。
电极电势与反应速率的关系
电极电势的大小影响氧化还原反应的速率，电极电势越高， 反应速率越快。
04
氧化还原反应的配平与计算
氧化还原反应的配平方法
观察法
通过观察反应物和生成物的化合 价变化，找出化合价变化的原子 个数，从而确定反应物和生成物 的系数。
离子-电子法
适用于溶液中的氧化还原反应， 通过列出反应物和生成物的离子 方程式，根据得失电子守恒原则 配平。
电池种类
包括干电池、铅酸蓄电池、锂离子电池等，每种 电池的工作原理和特点不同。
无机化学第九章-氧化还原与电极电势
显然，标准状态是理想状态
为了研究实际情况，德国物理化学家能斯特提出 了能斯特方程：研究离子浓度和温度对电极电势 的影响的能斯特方程式。
半反应中同一元素的两个不同氧 化值的物种组成了氧化还原电对
研究同 一元素
φ氧化型/还原型
（氧化数高）氧化型 + ne-
或
Ox + ne-
还原型（氧化数低） Red
还原半反应
电对
MnO4- + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O MnO4- + 2H2O + 3e = MnO2 + 4OH-
通过自发的氧 化还原反应产 生电流的装置 叫原电池。
锌电极(-) 铜电极(+) Zn ＋ Cu2+ ═ Zn2+ ＋ Cu
(Zn2+/Zn) (Cu2+/Cu)
Zn - 2e → Zn2+ Cu2+＋2e → Cu (氧化反应) (还原反应)
负极：流出电子的一端 正极：流入电子的一端 电子从负极流向正极 电流从正极流向负极
Mn2+/MnO4MnO4-/MnO2
电极 电势
视频：用多少橙子可以给 iPhone 充电？
锌片插入ZnSO4溶液中 铜片插入CuSO4溶液中
(-) 锌片
盐桥
(+) 铜片
现象
ZnSO4
氧化还原反应的电位差与标准电极电位
氧化还原反应的电位差与标准电极电位氧化还原反应是化学中重要的反应类型之一，它涉及物质的电子转移与能量变化。
在氧化还原反应中，电位差的大小与标准电极电位有密切关系。
本文将探讨氧化还原反应的电位差与标准电极电位之间的关系，并分析它们在化学中的重要性。
一、氧化还原反应的电位差氧化还原反应涉及物质的电子转移，可以将其分为两个半反应：氧化半反应与还原半反应。
在氧化半反应中，物质失去电子，被氧化为更高的氧化态；而在还原半反应中，物质获得电子，被还原为更低的氧化态。
电位差为氧化半反应的标准电位减去还原半反应的标准电位。
电位差的正负决定了反应的方向，正值表示反应是自发进行的，负值表示反应无法自发进行。
二、标准电极电位标准电极电位是指在标准状态下，半电池的电位与标准氢电极（SHE）的电位之间的差值。
标准氢电极的电位被定义为0V，其他半电池的电位则相对于标准氢电极进行测量。
标准电极电位是物质在标准状态下的固有性质，与溶液中物质的浓度、温度等因素无关。
三、关系与重要性氧化还原反应的电位差与标准电极电位之间存在一定的关系。
在反应进行时，电位差等于产生电流的电势差，即反应在外部电路上产生的能量变化。
标准电极电位的大小决定了氧化还原反应的方向和强度，越大的标准电极电位意味着更强的氧化或还原能力。
反之，较小的标准电极电位则表示较弱的氧化或还原能力。
在化学中，电位差与标准电极电位的研究对于理解和预测氧化还原反应具有重要意义。
通过测量氧化还原反应的电位差，可以了解到某一物质相对于标准氢电极的氧化或还原能力。
这对于研究电化学反应、电池的性能以及催化剂的选择都具有指导意义。
此外，电位差与标准电极电位还与溶液中物质的浓度和温度有关。
在非标准条件下，需要引入修正项来修正标准电极电位，以计算得到准确的电位差。
综上所述，氧化还原反应的电位差与标准电极电位密切相关，标准电极电位决定了反应的方向和强度。
电位差与标准电极电位的研究对于理解氧化还原反应以及在化学中的应用具有重要意义。
无机化学：氧化还原与电极电势
298K时测得标准电动势E = 0.763V. 据E =
(+)-
(-) =
(H+/H2)
- (Zn2+/Zn)
∵ (H+/H2) = 0.000V ∴ (Zn2+/Zn) = - 0.763V
六、标准电极电势表
把各种电极的标准电极电势按照由低到高、由上到下 的顺序排列，就得到标准电极电势表。
四、电极电势的产生
在Cu-Zn原电池中
电子 Zn片 电势低 Cu片 电势高
两个电极的电势差是如何形成的呢？
M(s) -ne
溶解
Mn+(aq)
沉积
金属的本性 与温度有关
溶解的 倾向
金属的本性
沉积的 倾向 金属离子的浓度 与温度有关
溶解 >沉积
带负电荷 带正电荷
为负 为正
沉积 >溶解
双电层 双电层间的电势 差，称为电极电 势，（用“”表 示，单位“V”） 的大小是由溶解与沉积两种倾向 的相对大小所决定的。
氧化数是某元素一个原子所带的电荷数（真实或形式） 氧化数发生变化是由于发生电子的转移或偏移
氧化数升高 氧化数降低
是因为 是因为
失去电子 得到电子
或言电子偏离 或言电子偏向
凡反应前后元素氧化数发生变化的反应为氧化还原反应。 凡反应前后元素氧化数没有发生变化的反应为非氧化还 原反应。 氧化数升高的过程称为氧化 氧化数降低的物质为氧化剂
解:
(Cr2O7 2
2 14 [Cr O ][H ] 0 . 0592 3 2 7 Cr ) lg 6 [Cr 3 ]2
氧化还原反应和电位
第五章氧化还原反应和电位氧化还原反应是自然界存在的一大类非常重要的化学反应，它们对于地球和生命体的产生、进化以及繁衍生息都有着极为特殊的意义。
它在生命过程中扮演着十分重要的角色，如：光合作用、呼吸过程、能量转换、新陈代谢、神经传导等等。
又如人体动脉血液中的血红蛋白(Hb)同氧结合形成氧合血红蛋白(HbO2)，通过血液循环氧被输送到体内各部分，以氧合肌红蛋白(MbO2)的形式将氧贮存起来，人需要氧的时候，氧合肌红蛋白释放出氧将葡萄糖氧化，并放出能量。
生命过程中能量的获取和多种疾病的发生也属于氧化还原反应。
心电、脑电、肌电等生物电现象，都与氧化还原反应中电子转移所产生的电池电动势有关。
本章首先介绍氧化还原反应的一般特征；然后重点讨论电极电位产生的原因、影响电极电位的因素和电极电位对氧化还原反应的影响，并简单介绍与此相关的p H计和生物传感器。
第一节氧化还原反应一、氧化值为表示各元素在化合物中所处的化合状态，无机化学中引进了氧化值(o xid at io n nu mb er)的概念，氧化值又称为氧化数。
1970年纯粹和应用化学国际联合会（I nternat io nal U n io n o f P ure and App lied C hemistr y ,缩写为IUP AC）对其给出的定义是：氧化值是某元素一个原子的荷电数，这种荷电数是假设把每个键中的电子指定给电负性较大的原子而求得。
在离子化合物中，简单阳离子、简单阴离子所带的电荷数即该元素原子的氧化数。
例如：在N aC l中Na的氧化数为+1，C l的氧化数为−1。
对共价化合物来说，共用电子对偏向吸引电子能力较大的原子，在HC l中，C l原子的形式电荷为−1，H原子的形式电荷为+1。
为了便于确定元素原子的氧化数，根据元素氧化值的定义，有如下几条求算元素氧化值的规则：1.在电中性的化合物中，所有元素的氧化值之和为零。
2.单原子离子的氧化值等于它所带的电荷数；多原子离子中所有元素的氧化值之和等于该离子所带的电荷数。
氧化还原电位和电池
氧化还原电位和电池氧化还原反应是化学反应中重要的一种类型，涉及到电子的转移与转化。
而氧化还原电位是衡量氧化还原反应进行程度的重要物理量，也被广泛应用于电化学和生物化学领域。
本文将针对氧化还原电位以及与电池之间的关系进行探讨。
一、氧化还原电位的概念与意义氧化还原电位 (Eredox) 是指在特定条件下，溶液中某种化学物质与标准氢电极 (SHE) 之间所建立的电位差。
它表示了氧化还原反应的方向性以及其进行程度。
通常将标准氧化还原电位定义为零，即Eredox=0V。
氧化还原电位的正负值标志着氧化剂和还原剂之间的相对强弱关系。
当氧化还原电位为正值时，说明该物质有较强的氧化性，易于被还原剂还原；相反，当氧化还原电位为负值时，则表示该物质具有较强的还原性，易于被氧化剂氧化。
通过测定氧化还原电位可以了解氧化还原反应的趋势，并可以预测化学反应的进行方向。
这对于研究电化学反应、生物化学反应以及工业上的电化学过程具有重要意义。
二、影响氧化还原电位的因素1. 温度：温度是影响氧化还原电位的重要因素之一。
一般情况下，随着温度的升高，化学反应的速率增加，氧化还原电位也会有所变化。
2. 浓度：氧化还原电位还受到反应溶液中各物质浓度的影响。
浓度的增加通常会导致氧化还原电位的改变。
3. pH值：溶液的酸碱性对于氧化还原反应也有重要影响。
pH的变化可以改变氧化还原体系的电位值。
4. 气体分压：当气体参与氧化还原反应时，其分压对氧化还原电位也会产生影响。
三、氧化还原电位和电池电池是利用氧化还原反应转化化学能为电能的装置。
其中，氧化还原电位的差异是电池产生电流的原因。
电池由两个半电池组成，分别包括氧化半反应和还原半反应。
氧化半反应是指物质被氧化，释放出电子；还原半反应则是指物质被还原，接受电子。
在电池中，氧化还原电位的差异产生了电势差，从而促使电子在电路中流动，产生电流。
这种电位差即是电池的电动势，通常以电动势（Ecell）表示，也叫做电池电压。
化学物质的氧化还原电位与电极
化学物质的氧化还原电位与电极化学反应中的氧化还原（Redox）过程是所有化学变化中重要的一种类型，它涉及到电子在化学物质之间的转移。
氧化还原电位是衡量化学物质中氧化还原反应进行方向和程度的物理量，它与电极的材料以及电解质溶液中的浓度有密切的关系。
本文将探讨化学物质的氧化还原电位与电极之间的关系以及其在化学反应中的重要性。
一、氧化还原电位与电极的基本概念氧化还原电位是指在标准状态下，氧化剂和还原剂之间电子转移的趋势和强度大小。
氧化剂是指能够氧化其他物质并自身被还原的化学物质，而还原剂则是指能够还原其他物质并自身被氧化的化学物质。
在氧化还原反应中，电子从还原剂转移到氧化剂，这个过程涉及到电极的参与。
电极是指能够在电化学反应中接受或释放电子的固体或者液体界面。
它可以分为氧化电极和还原电极。
氧化电极通常是能够吸收电子的电极，而还原电极则是能够释放电子的电极。
在氧化还原反应中，氧化电极接受电子，而还原电极释放电子，电子从还原电极通过外部回路流向氧化电极，使得氧化剂得到还原并且还原剂被氧化。
二、影响氧化还原电位的因素1. 电极的材料电极的材料直接影响到氧化还原电位的数值。
不同的材料具有不同的电子吸附性和释放性能，因此会导致氧化还原电位的差异。
常见的电极材料包括铜、银、铂等金属，它们具有不同的电子亲和力和电子亲和力。
2. 电解质溶液的浓度溶液中电解质的浓度也会影响氧化还原电位的数值。
浓度越高，氧化还原反应进行的越容易，氧化还原电位的数值也会相应增加。
这是因为高浓度的电解质能够提供更多的离子，增加反应速率和电流密度。
3. 温度温度是一个影响氧化还原电位的重要因素。
随着温度的升高，氧化还原反应的速率和反应性也会增加，从而导致氧化还原电位的变化。
一般来说，随着温度的升高，氧化剂的还原性增加，还原剂的氧化性增加。
三、化学物质的氧化还原电位的应用1. 反应方向的确定化学物质的氧化还原电位可以帮助确定化学反应的方向。
根据氧化还原电位的数值，可以判断出某个物质是氧化剂还是还原剂。
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• 氧化还原电极，如Fe3+/Fe2+电极 • 电极组成式 Pt(s) | Fe2+(c1), Fe3+(c2) • 电极反应 Fe3++ e- = Fe2+
• 金属-难溶盐-阴离子电极，如Ag-AgCl电极 • 电极组成式 Ag(s) | AgCl(s) | Cl-(c) • 电极反应 AgCl + e- = Ag + Cl-
CrO5：+10
• C在下列化合物中的氧化值分别为
CH3OH HCHO
-2
0
• C的化合价都是4。
HCOOH +2 （被氧化）
• 氧化还原反应：氧化值发生变化。 Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+
• 氧化值升高：氧化反应，如Zn→Zn2+ ； • 氧化值降低：还原反应，如Cu2+→Cu 。 • 失去电子：还原剂，如 Zn； • 得到电子：氧化剂，如Cu2+。
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+ + + + + +
------
+ + + + + +
+ + + + + +
------
• 电极电位绝对值无 法直接测定，
• 使用的是相对值， 以标准氢电极 ( SHE)为参照。
(二) 电极电势的测定
1、标准（参比）电极
①标准氢电极 2H+ + 2
• 它与金属的本性、温度及 离子浓度有关。
双电层
溶解
M(s) 沉淀 Mn (aq) ne
溶解倾向大于沉积倾向:
活泼金属 Zn = Zn2+ + 2e-
金属越活泼、溶解趋势越大。
沉积倾向大于溶解倾向:
不活泼金属 Cu2+ + 2e- = Cu
金属越不活泼、沉积趋势越大。
+ + + + + +
------
4. Nernst方程及影响电极电位的因素 5. 元素电位图
第一节 氧化还原反应
• 氧化值是元素的表观荷电数，表现为电子 的得失或偏移。
• 确定元素氧化值的规则可参考化合价。
氧化数与化合价
• 氧化数是表观（apparent，形式上）的电子 得失数，是人为规定的数值。
• 化合价表现为化学键的数目，要通过分子 的结构来判断。
6 ．溶液靠近盐桥，极板在两端 一般为 (-)Red1|Ox1(c1)‖Ox2(c2)|Red2(+) (-)Pt│O2(g)|H2O2(l),H+(c)‖
MnO4-(c1), Mn2+(c2),H+(c3)│Pt(+)
课堂练习
• 例： 将KMnO4和HCl的反应设计成原电池， 写出电池反应、电极反应和电池组成式。
AgCl = Ag+ + ClAg + + e- = Ag
电极电位的产生
• 原电池能产生电流 • →说明两电极存在电位差 • →说明每个电极具有一定电位。
二、电极电位
M (s)
溶解 析出
Mn+ (aq) + ne-
• 形成双电层结构，其电位 差称为电极电位，符号
ox/red，单位V。
• 电极电位是金属表面与它 的离子溶液之间的电位差。
• 如何才能得到电能？ • 将化学能转化成电能的装置称为原电池。
Luigi Galvani Alessandro Volta
1737-1798
1745-1827
John Daniell 1790-845
原电池示意图
Zn电极
Cu电极
阳极（anode）
氧化反应 失电子
阴极（cathode）
还原反应 得电子
电子流向 Zn → Cu 由阳极向阴极 电流流向 Zn ← Cu 由正极向负极
电势较低
负极（negative）
电势较高 正极（positive）
• 电池组成式的书写： (-) Zn(s) | Zn2+ (c1) || Cu2+ (c2) | Cu(s) (+)
1 ．负极在左，正极在右。 2 ．写出电极的化学组成，溶液标注浓度，气体 标注分压 p。
电池反应： 2MnO4-(aq) + 10Cl-(aq) + 16H+(aq) →
2Mn2+(aq) + 5Cl2 (g) + 8H2O(l) 正极反应：MnO4-(aq) + 8H+(aq) + 5e→ 2Mn2+(aq) + 4H2O(l) 负极反应：2Cl-(aq) - 2e(aq) → Cl2 (g) 电池组成式：
(-) Pt(s)| Cl2 (g) |Cl- (c1) | | MnO4- (c2),Mn2+ (c3),H+ (c4) |Pt(s) (+)
电极类型
• 金属-金属离子电极，如Cu2+/Cu电极， • 电极组成式 Cu (s) | Cu2+(c) • 电极反应 Cu2+ + 2e- = Cu
• 气体电极，如氯气电极， • 电极组成式 Pt(s) | H2(p) H+ (c) • 电极反应 2H + + 2e- = H2
（redox couple） • 简称电对，如Cu2+/Cu简称铜电对。
氧化还原反应的配平
• 氧化值法 • 氧化值升高的总数=氧化值降低的总数
• 离子-电子法 • 氧化剂得到的电子数=还原剂失去的电子数
第二节 原电池和电极电位
氧化还原反应→化学能→热能
同一溶液内的氧 化还原反应过程， 电子转移时无定 向运动，不产生 电流。
第九章
氧化还原和电极电位
高血钾症 hyperkalemia
K+>5.0mmol·L-1
低血钾症 hypokalemia
K+<3.5mmol·L-1
内容提要
1. 氧化还原反应基本概念 2. 原电池与电极电位 3. 电池电动势与Gibbs自由能
① 电池电动势与自由能变的关系 ② 用电池电动势判断反应的自发性
Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+ • 氧化半反应：Zn - 2e-→ Zn2+ • 还原半反应：Cu2+ + 2e-→ Cu • 氧化半反应和还原半反应同时存在，得失
电子的数目相等。
• 半反应的通式： 氧化型 + ne- = 还原型
Ox + ne- = Red • 氧化型/还原型表达式称为氧化还原电对
3．不同相的界面用“│”隔开。 Pt | H．同一相中不同物质之间用“ , ”隔开。
(-)Pt|H3AsO4(c2),H3AsO3(c3),H+(c4)‖I-(c1)|I2(s)|Pt(+)
5．不能导电的半电池用Pt电极作极板。 (-)Pt, I2(s)|I-(c1)‖Fe3+(c2), Fe2+(c3) |Pt(+)