氧化还原反应与电极电势.
氧化还原反应和电极电势
氧化还原反应和电极电势知识点一：氧化还原反应一、基本概念：1、氧化值（氧化数）和原子价（化学价）氧化数：假定把化合物中成键的电子全部归于电负性大的原子后，原子所带的形式电荷数，就叫该元素的氧化数。
它与离子带的电荷表示不一样。
Zn 2+→Zn +2（与化合价表示法类似）。
氧化数与化合价含义不同。
氧化数有许多人为的规定： ①单质中，元素的氧化值为零。
②在单原子离子中，元素的氧化值等于该离子所带的电荷数 。
③在大多数化合物中，氢的氧化值为 +1；只有在金属氢化物中氢的氧化值为 -1。
④通常，氧在化合物中的氧化值为-2；但是在过氧化物中，氧的氧化值为-1，在氟的氧化物中，如OF 2和O 2F 2中，氧的氧化值分别为+2和+1。
⑤中性分子中，各元素原子氧化值的代数和为零；复杂离子的电荷等于各元素氧化值的代数和。
例：56 H I O I 7+的氧化值是；246S O S 2.5-+的氧化值是；氧化数与化合价的区别：a.含义不同，氧化数仅表示了元素原子在化合物中的化合状态；而化合价则表示元素的化合能力（原子个数比）。
b.由于化合价表示在离子化合物中原子得失电子数，共价化合物中共用电子对数，∴它只能是整数，不能是分数；而氧化数实质上是化合物中原子所带有的形式电荷数（表观电荷数），∴它可以是整数，也可以是分数。
2、氧化还原反应在一个反应中，氧化数升高的过程称为氧化；氧化数降低的过程称为还原。
在化学反应过程中，元素的原子或离子在反应前后氧化数发生了变化的一类反应称为氧化还原反应。
在氧化还原反应中，氧化数降低的物质称氧化剂；氧化数升高的物质称还原剂。
3、氧化还原电对在氧化还原反应中，氧化剂得电子氧化数降低，就变成了氧化数低的还原剂；同样，还原剂失电子后变成了氧化数高的氧化剂，这样就构成了两个共轭的氧化还原电对。
氧化还原反应是两个共轭氧化还原电对共同作用的结果。
如： Cu 2++ Zn Cu + Zn 2+. 氧化剂1 还原剂1 还原剂2 氧化剂2电对中氧化剂氧化能力越强，其共轭还原剂的还原能力越弱；还原剂还原能力越强，其共轭氧化剂的氧化能力越弱。
电极电势与氧化还原反应的关系
电极电势与氧化还原反应的关系1. 电极电势的概念电极电势是指电化学反应中电子在电极上移动所产生的电场势能。
它是一个重要的物理量，可以用来描述化学反应的进行方向和速率。
2. 电极电势的测定电极电势可以通过电池或电化学电池进行测定。
在电池的正极和负极之间产生的电势差就是电极电势。
3. 电极电势与氧化还原反应的关系氧化还原反应指的是物质失去电子（氧化）和物质获得电子（还原）的过程。
这些过程会伴随着电化学反应产生电势。
不同的氧化还原反应具有不同的电极电势。
4. 电极电势的计算根据化学反应生成或消耗的电子数目，可以利用法拉第定律和纳迪尔方程来计算电极电势。
这些定律和方程可以帮助我们理解电化学反应中电势的变化。
5. 电极电势与标准电极电势标准电极电势是指在标准状态下（通常指气压为 1 atm，溶液浓度为1 M）测定的电极电势。
它是一种用来比较不同氧化还原反应电势大小的物理量，常用标准氢电极作为参比电极。
6. 电极电势与电化学反应动力学电极电势可以影响氧化还原反应的进行速率。
通常情况下，电极电势越大，氧化还原反应越容易进行，速率越快。
7. 应用电极电势的研究在多个领域有着广泛的应用，例如在燃料电池、电化学传感器、电镀和金属腐蚀等方面都有重要的作用。
通过对电极电势的理解和控制，可以提高这些应用的效率和性能。
总结：电极电势作为电化学领域中的重要物理量，与氧化还原反应有着密切的关系。
通过对电极电势的测定、计算和应用，可以深入理解和控制氧化还原反应的进行和速率，从而推动电化学领域的发展，并促进相关应用的进步和改进。
8. 电极电势与溶液中的化学平衡在电化学反应中，溶液中的化学平衡也会影响电极电势的大小。
根据化学平衡原理，不同物质的浓度对于电极电势也会产生影响。
在有些氧化还原反应中，溶液中的氧化物或还原物质的浓度变化会导致电极电势的变化。
在研究电极电势的时候，需要考虑到溶液中的化学平衡对电极电势的影响，这可以通过应用“Nernst方程”来描述。
化学物质的氧化还原反应与电极电势
化学物质的氧化还原反应与电极电势在化学反应中，氧化还原反应是一种非常重要的反应类型。
氧化还原反应是指物质中某种原子失去电子，被氧化为更高氧化态，同时另一种原子获得电子，被还原为更低氧化态的反应。
这个反应的基础是电子的转移，因此电极电势的概念在氧化还原反应中扮演了关键的角色。
1. 氧化还原反应的基本概念在氧化还原反应中，发生氧化的物质称为氧化剂，它接受其他物质的电子，并自身被还原。
而发生还原的物质称为还原剂，它将电子转移给其他物质，自身被氧化。
通过电子的流动，原子的氧化态和还原态发生了变化，反应造成了原子之间电荷的重新分配。
2. 电极电势的基本概念电势差是一个用来衡量电场强度的物理量，电势差的存在使得电荷能够在电场中移动。
在氧化还原反应中，电极电势是指某一电极的电位与标准氢电极之间的差异。
标准氢电极被定义为电极电势为0V的参照物。
3. 电极电势的测量方法为了测量电极电势，可以使用电化学电池，其中包括一个被测电极和一个参比电极。
常用的参比电极是标准氢电极，由于标准氢电极的电极电势被定义为0V，因此可以用来测量其他电极的电势差。
在实际测量中，常使用电位计来测量电势差。
4. Nernst方程Nernst方程是描述电极电势与电子浓度之间关系的方程。
根据Nernst方程，电极电势与反应物浓度之间存在着明确的关系。
通过计算Nernst方程中的各项参数，可以得出电极电势的数值。
5. 影响电极电势的因素电极电势不仅与反应物浓度有关，还受到温度、压力和电解质浓度等因素的影响。
在控制这些因素的条件下，可以通过调整反应物的浓度来改变电极电势的数值。
6. 应用举例氧化还原反应和电极电势的研究在多个领域具有广泛的应用。
例如，在电化学电池中，电极电势的变化可以产生电能；在腐蚀领域，电极电势的测量可以帮助了解金属的腐蚀情况；在生物体内，氧化还原反应和电极电势的平衡对维持正常的生理功能至关重要。
总结：氧化还原反应是化学反应中的重要类型，涉及到电子的转移。
氧化还原反应与电极电势
2Fe2++Sn4+
22
第三节 电极电势
一、电极电势的产生 把金属插入含有该金属离子的溶液中，当金 属的溶解速率与金属离子的沉积速率相等时， 建立了如下平衡：
M(s)
2019/1/7
溶解 沉积
M (aq)+ne23
n+
电极表面双电层(doublecharge layer)结构 影响电极电势的因素： 氧化态还原态得失电子的能力，浓度，温度
2019/1/7
ZnSO4+Cu Zn2+ + Cu
18
Zn + Cu2+
原电池
(-) Zn│ZnSO4(c) ‖CuSO4(c') │Cu (+)
4.原电池组成式书写原则： (1)原电池的负极写在左边，正极写在右边，两电极以盐桥相 连，用“‖”表示，在盐桥两侧是两个电极的电解质溶液。 (2)电极板与电极其余部分(电解质溶液)的界面用 “∣”分开。 同一相中不同物质之间，及电极中其它相界面用“，”分开。 (3)当气体或液体不能直接与普通导线相连时，应以不活泼的 惰性金属（如铂）或石墨作电极板起导电作用。 (4)纯气体、纯液体和固体，如H2(g)、O2(g)、I2(s)、Br2(l)， 需紧靠电极板，并注明以何种状态存在。 (5)溶液注明浓度，气体注明分压。标准状态下浓度表示为cθ。 标准状态下的铜锌原电池的电池符号表示为：
在单质或化合物中假设把每个化学键中的电子指定给所连接的两原子中电负性较大的一个原子这样所得的某元素一个原子的电荷数就是该元素的氧化数即氧化数是某元素一个原子的形式荷电数表观荷电数apparentchargenumber这种荷电数由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
氧化还原反应和电极电势hwn
力
氧化还原反应和电极电势hwn
确定氧化值的规则
（1）单质的氧化值为零。 （2）H在化合物中的氧化值一般是+1，
但在金属氢化物中的氧化值为-1（CaH2） （3）O在化合物中的氧化值一般是-2，
在过氧化物中氧化值为-1（H2O2）； 在超氧化物中氧化值为-1/2（KO2）； 在OF2中为+2。 （4）卤素在卤化物中的氧化值为-1。 （5）碱金属的氧化值是+1。 （6）碱土金属的氧化值是+2。
CO2 (g) ＋2H2O (g)
氧的氧化值：0→-2；氧化值降低，发生了还原反应。 碳的氧化值：-4→+4;氧化值升高，发生了氧化反应。
氧化值降低的物质称为氧化剂（oxidant）， 氧化值升高的物质称为还原剂（reductant）
氧化还原反应和电极电势hwn
失电子，氧化值升高，发生氧化反应，做还原剂 得电子，氧化值降低，发生还原反应，做氧化剂
原电池的特点
定义：将氧化还原反应的化学能转变为电能的装置。 电池反应：Zn +Cu2+ Cu+Zn2+ 组成：原电池由两个 半电电极池 组成。
负极：Zn
正极：Cu
电极反应：Zn- 2e- →Zn2+ 电极反应： Cu2++2e-→Cu
氧化反应
还原反应
还原剂
氧化剂
氧化还原反应和电极电势hwn
二、电池的书写方式
③注明物质状态：溶液注明浓度；气体注明分压。 （1mol/L与一个标准大气压可不标注）
④如果电极中没有电极导体，应以不活泼的惰性导 体（如铂或石墨）做极板。
溶液紧靠盐桥书写。
氧化还原反应和电极电势hwn
例8.1：将下列氧化还原反应设计成原电池，写出电极 反应及电池符号。（1）Cl2 + 2I- = 2Cl- + I2
化学反应的氧化还原反应与电极电势
化学反应的氧化还原反应与电极电势化学反应是物质之间发生相互转化的过程，而氧化还原反应则是其中一种最常见且重要的反应类型。
氧化还原反应是指物质中的原子、离子或分子失去或获得电子的过程。
在氧化还原反应中，物质可以被氧化剂接受电子而被氧化，同时也可以作为还原剂给予电子而被还原。
在这种反应中，电子的转移导致了反应的进行。
在氧化还原反应中，电极电势的概念十分重要。
电极电势是指在电池中，电极上电子供体和电子受体之间转移电子的能力。
由于电子流是从电子供体流向电子受体，因此电子供体在电极上为负电势，而电子受体在电极上为正电势。
电极电势的差异驱动着氧化还原反应的进行。
氧化还原反应中的电极分为两类：氧化电极和还原电极。
氧化电极是指在反应过程中发生氧化反应的电极，而还原电极则是指发生还原反应的电极。
在氧化电极上，物质失去电子并被氧化，而在还原电极上，物质获得电子并被还原。
电极电势的测量往往以标准氢电极为参照。
标准氢电极的电势被定义为零电势，其他电极的电势则相对于标准氢电极来进行测量。
标准氢电极由酸性溶液中的氢气和可溶于溶液中的氯化铂电极构成。
该电极下的氧化还原反应为：2H⁺ + 2e⁻ → H₂其中，酸性溶液中的氢离子被还原成氢气。
标准氢电极被用作电势参照是因为其电位极其稳定，并且在实验中易于操作。
在氧化还原反应中，电极电势的差异决定着反应的进行方向。
如果两个电极的电势差大于零，即氧化电极的电势高于还原电极的电势，那么反应将自发地进行。
反之，如果两个电极的电势差小于零，则反应不会自发地进行。
氧化还原反应的方向也可以通过研究标准电势来预测。
电极电势可以通过测量电池中两个电极的电势差来获得。
标准电势是在标准状态下测量得到的，与物质的浓度、温度等因素无关。
标准电势可以用于判断不同氧化还原对的强弱关系。
根据标准电势，可以把氧化还原反应分为两类：正电势反应和负电势反应。
正电势反应是指具有正标准电势的氧化还原对，其电势差大于零，反应自发进行。
氧化还原反应与电极电势的关系
氧化还原反应与电极电势的关系1. 什么是氧化还原反应？说到氧化还原反应，咱们先来个简单的定义。
氧化还原反应，顾名思义，就是一场化学界的“你推我搡”。
在这场“争斗”中，有的物质被“氧化”了，也就是说失去了电子，另一边则被“还原”，也就是获取了电子。
想象一下，两个人在抢一个球，一个人把球推开了（氧化），另一个人则迅速捡起了（还原），这就是反应的基本原理。
这过程在日常生活中到处可见，比如铁生锈就是个经典例子。
铁在空气和水的“拥抱”下，慢慢被氧化，最终形成氧化铁，也就是那种红褐色的锈。
听起来是不是挺无奈的？就像人们常说的，时间是把杀猪刀。
1.1 氧化与还原的具体表现在氧化还原反应中，物质之间的电子转移就是一场“勇士出征”的旅程。
氧化反应中的物质被称为“还原剂”，它们可不是省油的灯，失去电子的同时，反而让其他物质焕发光彩，变得更“耀眼”。
而获得电子的物质则被称为“氧化剂”，它们像个“吸血鬼”，贪婪地吸取电子，最终达成自己的“升华”。
所以，氧化和还原并不是孤立的，它们是一对“亲密无间”的好伙伴，就像古代的“双簧”，一个人说着，另一个人接着，彼此配合得天衣无缝。
每一次反应，都是一场团队合作，缺一不可。
1.2 电极电势的引入好了，咱们再聊聊电极电势。
简单来说，电极电势就像是在氧化还原反应中的“信号灯”。
它告诉我们反应的“方向”和“强度”。
当你看到电势高的时候，哦，那就是反应很容易发生，简直像是拿着火把在漆黑的夜里冲锋。
而电势低的时候，反应就像是在沙漠里找水，艰难无比。
电极电势的大小不仅取决于反应物的性质，还与环境条件如温度、浓度等密切相关。
比如说，温度升高，分子活动更活跃，反应的可能性也就增大，这就像是给人加了把火，让他们更愿意冒险。
2. 电极电势的计算接下来，咱们聊聊怎么计算电极电势。
这可不是高深莫测的数学题，实际上，化学家们通过标准氢电极（SHE）作为基准，来计算其他电极的电势。
想象一下，SHE就像是个标准化的“明星”，其他电极都在它的光辉下比拼。
氧化还原反应与电极电势
氧化还原反应与电极电势
氧化还原反应与电极电势是一种国际公认的形式，用来描述电池的工作原理和发电的
过程，可以更加清楚地了解电池电极间的电子传递过程。
氧化还原反应是一种化学过程，它描述了一种元素通过氧化过程将另一种元素转化为
氧化物的反应过程。
它也是电池有效发电的关键，使得电极区域中的元素生成和分解氧化物。
电极上的氧化反应在电极电势的作用下发生，该电位是由电极的外界条件决定的，如
溶液的离子浓度、电极表面的激活性など。
电极电势是一个对称性参数，描述了电极之间的电势差异，是极细胞发生氧化还原反
应的基础。
不同类型的电极电势会带有不同的符号，表述同一种离子在两种不同电极间的
电势不平衡。
通常来说，负载氧化还原反应一般涉及正负两股电流，正电极上会产生氧化
反应，而负电极上则会发生还原反应。
电极电势的增加会促使电极间的氧化还原反应的速度加快，而降低会使氧化还原反应
停止，其原理在于—此刻电极间的电位差已经不足以承担有电荷离子穿过时所需的能量需求，使得电荷离子无法迁移，从而影响氧化还原反应的速度。
电极之间的氧化还原反应是电池有效发电的关键，对电极电势的检测和控制至关重要，可以更加准确地进行电极间的电子传递，可以保证极细胞的正常发电，维持池内的压力平衡，最终获得更高的性能和可靠的发电效果。
氧化还原反应与电极电势
实验六氧化还原反应与电极电势一、实验目的1.熟悉电极电势与氧化还原反应的关系。
2.了解浓度、酸度、温度对氧化还原反应的影响。
3.了解原电池的装置和原理。
二、实验原理氧化还原反应的实质是物质间电子的转移或电子对的偏移。
氧化剂、还原剂得失电子能力的大小，即氧化还原能力的强弱，可根据它们相应电对的电极电势的相对大小来衡量。
电极电势的数值越大，则氧化态的氧化能力越强，其氧化态物质是较强的氧化剂。
电极电势的数值越小，则还原态的还原能力越强，其还原态物质是较强的还原剂。
只有较强的氧化剂和较强的还原剂之间才能够发生反应，生成较弱的氧化剂和较弱的还原剂，故根据电极电势可以判断反应的方向。
= φ+-φ-，根据能斯利用氧化还原反应产生电流的装置称原电池。
原电池的电动势E池特方程，当氧化型或还原型物质的浓度、酸度改变时，电极电势的数值会随之发生改变。
本实验利用伏特计测定原电池的电动势来定性比较浓度、酸度等因素对电极电势及氧化还原反应的影响。
三、仪器和试药仪器：试管、烧杯、表面皿、培养皿、U形管、伏特计、水浴锅、导线、砂纸、鳄鱼夹。
试药：HCl (2mol·L-1)、HNO3 (1mol·L-1, 浓)、H2SO4 (1, 3mol·L-1)、HAc (3mol·L-1)、H2C2O4 (0.1mol·L-1)、NH3·H2O (浓)、NaOH (6 mol·L-1, 40%)、ZnSO4 (1mol·L-1)、CuSO4 (1mol·L-1)、KI (0.1mol·L-1)、KBr (0.1mol·L-1)、AgNO3 (0.1, 0.5mol·L-1)、FeCl3 (0.1mol·L-1)、Fe2(SO4)3 (0.1mol·L-1)、FeSO4(0.4,1mol·L-1)、K2Cr2O7(0.4mol·L-1)、KMnO4(0.001mol·L-1)、Na2SO3 (0.1mol·L-1)、Na3AsO3 (0.1mol·L-1)、MnSO4 (0.1mol·L-1)、KSCN (0.1mol·L-1)、溴水(Br2)、碘水(I2)、CCl4、NH4F (1mol·L-1、固体)、KCl(饱和溶液)、SnCl2 (0.5mol·L-1)、CuCl2 (0.5mol·L-1)、(NH4)2C2O4 (饱和溶液)、锌粒、小锌片、小铜片、琼脂、电极(锌片、铜片、铁片、碳棒)、红色石蕊试纸。
氧化还原反应与标准电极电势
+2 -2
0
0
+1 -2
CuO +
氧化剂[氧化性]
还H原2 剂=[=还=原=性=]=
Cu +
还原产物
H氧2化O产物
化合价升高， 失去e-，得到氧，被氧化，发生氧化反应
归 氧化剂→氧化性→得电子→化合价降低→被还原→还原反应→还原产物 纳 还原剂→还原性→失电子→化合价升高→被氧化→氧化反应→氧化产物 总 氧化还原反应的特征（判断方法）：化合价升降 结 氧化还原反应的实质：电子的转移（得失、偏移）
1、标准氢电极
电极组成式：
Pt | H2(100kPa) | H+(c) 电极反应：
2H+(aq) + 2e
H2(g)
氧化还原电对：H+/H2
标准电极电势：
E(H+/H2)=0.0000V
标准氢电极装置图
2.标准电极电势的测定
将待测电极在标准态下与标准氢电极组成一
个原电池，测出该电池的标准电动势（E），就可
三 影响电极电势的因素
（一）能斯特方程
对于任一电极反应：
Ox+ne-
Re
使用能斯特方程应注意： *适用于任意状态，标准状态和非标准状态； *若电极反应中除了[Ox]和[Red]外还有其他物质， 则必须将其考虑进去； *纯固体、纯液体物质和溶剂不写入方程； *若为气体，气体的分压须除以100kPa。 （二）浓度对电极电势的影响 （三）酸度对电极电势的影响
归 氧化剂→氧化性→得电子→氧化值降低→被还原→还原反应→还原产物 纳 还原剂→还原性→失电子→氧化值升高→被氧化→氧化反应→氧化产物 总 氧化还原反应的特征（判断方法）：氧化值升降 结 氧化还原反应的实质：电子的转移（得失、偏移）
氧化还原反应和电极电势(hwn)
与上述相反，电解质浓度的减小会使离子浓度减小，离子间的相互碰撞次数减少 ，使得电子的传递速率减慢。同时，电解质浓度的减小也会使得物质中的电子离 域能增加，使得电子更难从物质中逸出，从而使得电极电势减小。
电极材料的影响
电极材料性质影响电极电势
电极材料的性质如导电性、化学稳定性等都会影响电极电势。一般来说，导电性好、化学稳定性高的电极材料具 有较低的电极电势。
还原态
02
物质在氧化还原反应中获得电子的状态。
确定氧化态和还原态的方法
03
根据元素周期表中的金属活动性顺序，判断物质在反应中的得
失电子情况。
电极电势在氧化还原反应中的应用
01
电极电势是衡量氧化还原反应进行方向的重要参数。
02
电极电势高代表该物质具有较高的氧化能力，电极电势低则代
表该物质具有较高的还原能力。
氧化还原反应和电极电势(HWN)
目 录
• 氧化还原反应概述 • 电极电势的基本概念 • 氧化还原反应与电极电势的关系 • 电极电势的影响因素 • 氧化还原反应和电极电势的应用实例
01 氧化还原反应概述
定义与特点
定义
氧化还原反应是一种电子转移过程， 其中原子或分子获得电子成为还原剂， 而另一些原子或分子失去电子成为氧电极电势可以用于预测和控制电化学反应的可能性、速率和方向。
电池设计
电极电势可以用于设计电池，以实现高效的能量转换和储存。
环境监测
电极电势可以用于监测水体、土壤等环境中的重金属离子污染情况。
03 氧化还原反应与电极电势 的关系
氧化态与还原态的确定
氧化态
01
物质在氧化还原反应中失去电子的状态。
氧化还原反应和电极电势
在生物领域的应用
生物氧化还原反应
生物体内的氧化还原反应是维持生命活动的基础，如呼吸作用和 光合作用等。
药物合成
许多药物合成过程中涉及到氧化还原反应，如某些抗生素和抗癌药 物的合成。
生物传感器
利用氧化还原反应的原理制备生物传感器，用于检测生物体内的物 质含量或环境中的有害物质。
谢谢
THANKS
热能是氧化还原反应中伴 随能量释势的影响因素
CHAPTER
温度的影响
温度升高，电极电势增大
随着温度的升高，分子运动速度加快， 离子迁移率提高，导致电极电势增大。
VS
温度降低，电极电势减小
随着温度的降低，分子运动速度减慢，离 子迁移率降低，导致电极电势减小。
电解质浓度的影响
电极表面的粗糙度影响电极电势
粗糙的电极表面可以提供更多的反应活性位点，从而提高电极电势。
05 氧化还原反应的实际应用
CHAPTER
在能源领域的应用
01
02
03
燃料电池
燃料电池利用氢气和氧气 之间的氧化还原反应产生 电能，具有高效、清洁的 优点。
金属-空气电池
金属-空气电池利用金属与 氧气之间的氧化还原反应 产生电能，具有高能量密 度和环保的优点。
氧化还原反应和电极电势
目录
CONTENTS
• 氧化还原反应 • 电极电势 • 氧化还原反应与电极电势的关系 • 电极电势的影响因素 • 氧化还原反应的实际应用
01 氧化还原反应
CHAPTER
定义与特性
定义
氧化还原反应是一种化学反应，其中 电子在反应过程中从一个原子或分子 转移到另一个原子或分子。
太阳能电池
太阳能电池利用光能激发 电子进行氧化还原反应产 生电能，具有可再生、无 污染的优点。
氧化还原反应和电极电势
例题
第二节 原 电 池
一、原电池的组成 二、原电池的表示方法 三、原电池的电动势与反应的摩尔吉布斯
自由能变的关系
一、原电池的组成
利用氧化还原反应将化学能转变为电能的装 置称为原电池。从理论上讲，任何自发进行的氧 化还原反应都可以设计成原电池。
原电池由两个半电池组成。半电池又称电极， 每一个电极都是由电极导体和电解质溶液组成。
在元素电势图中：
A E左 B E右 C
若 E右 E左 ，B 将发生歧化反应：
B A+ C
若 E右 E左 , B 不能发生歧化反应，而 A 与 C 能 发生逆歧化反应：
A+ C B
二、电势- pH 图
许多氧化还原反应是在水溶液中进行的,当 H+
或 OH－ 参与电极反应时，溶液 pH 的改变能引起
确定氧化值的规则如下： (1) 在单质中，元素的氧化值为零。 (2) O 的氧化值一般为 -2；在过氧化物中为 -1；在超氧化物中为 -1/2；在 OF2 中为 +2。
(3) H 的氧化值一般为+1；在金属氢化物中 为 -1。
(4) 在单原子离子中，元素的氧化值等于离 子的电荷数；在多原子离子中，各元素的氧化值 代数和等于离子的电荷数。
zH+[a(H ) 1] vR Re d(aR )
该电池反应的摩尔吉布斯自由能变为：
rGm
(T
)
rGm
(T
)
RT
ln
(aR )vR (aO )|vO|
由上式得：
EE
RT zF
ln
(aR )vR (aO )|vO|
按规定，E 和 E 分别是给定电极的电极电势和
氧化还原反应与电极电势实验报告
氧化还原反应与电极电势实验报告
本次实验旨在研究化学反应氧化还原及电极电势的关系，以及实现一定的手段实现化
学反应，绘制其极电势曲线，从而探究电极电势变化规律。
实验过程如下
1、实验准备：本实验需要准备3个100毫升烧瓶，每个烧杯中放入还原剂Na2S2O3，No2-/N2O3-、Cu2+/Cu、Fe/Fe3+共100毫升，恒定干盐酸溶液、萃取液50毫升；2个探头，pH计，口服管，带5个电极的扩展模块等。
2、实验操作：首先，将两个探头分别安装在烧杯中，一个探头用来测量恒定的pH值，另一个探头用来测量模拟反应发生时各烧杯溶液中的pH值。
然后，将扩展模块与电极相连，并将烧杯中的溶液通过口服管导入，时刻注意保持接触电极处溶液的pH值。
在此基
础上，进行电极电势的测量，不断调整电极处pH值，同时将每次测量结果记录到记录表上。
3、实验数据处理：将各烧杯的测定pH值与每次电极电势测量的结果列在一起，拟合
出极电势曲线。
对于一种化学反应，极电势具有唯一性，绘制出反应的极电势曲线可用来
判断所进行反应的特性。
4、实验结果及分析：由实验得到的极电势曲线及曲线图可知，pH值较低时，表明氧
化还原反应偏向氧化反应；而当pH值较高时，表明反应趋于还原，可用来确定反应的方向。
实验结果表明，不同反应的极电势有所不同，但都是一定的，即同一种反应的极电势
曲线是唯一的。
高等化学 氧化还原反应与电极电势
EO x Red
(3) 标准电极电势的测定
() Pt ,
H2
θ
p
H 1.0mol L1
Cu 2 1.0mol L1 Cu
电极的分类
1、金属电极
电对通式：Mn+/M
2、气体电极
电极组成通式：M︱ Mn+（c）
氢电极：H＋/H2，氧电极：O2/OH－，氯电极：Cl2/Cl－ 电极组成：Pt︱H2(p)︱ H+（c）
3、金属－金属难溶盐电极
银－氯化银电极：AgCl/Ag 电极组成：Ag︱AgCl（s）︱ Cl－（c）
4、氧化还原电极
盐桥
a. 合闸时，安培计指针偏转。
b. Cu棒变粗，锌棒变细。
c. 盐桥取出，指针回零，放回又偏转。即盐桥起连 通电路作用。
现象分析(a)(b)：
Zn棒（负极）: Zn - 2e- →Zn2+ （锌棒变细） Cu棒 (正极): Cu2+ + 2e- →Cu （Cu棒变粗）
现象分析(c)： 盐桥连通电路的原因: (1) 盐桥组成: KCl + 琼脂 (2) 盐桥作用: K+ 和Cl–分别平衡两个半电池中的电荷。
2H物2 物 0
Cu质 的
质 的
0.340
O2X/HeF2O的氧化O性2+最4H强+ + 4e- 2H氧2O还 1.229
ClX2/eC的l- 还原性最Cl2弱+ 2e-
2Cl化- 原 1.229 能能
F2/HF(aq) F2+2H+ +2e- 2HF(a力q) 力 3.053
第7章 氧化还原反应和电极电势
惰性电极
惰性电极 惰性电极
A. H2 + Cl2 = 2HCl
(-)Cu︱Cu2+ (c1)
B. 2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+
(-)Fe︱Fe2+ (c1)
Fe2+ (c2),Fe3+ (c2)︱ Pt (+) Cu2+ (c2)︱ Cu (+)
C
惰性电极 C. Fe
+ Cu2+ = Fe2+ + Cu
还原反应
氧化态/还原态
每个氧化还原反应是由两个半反应组成的。
四、氧化还原反应方程式的配平
前提 知道氧化剂和还原剂在给定的条件 下反应后，产物是什么。 Mn2+(肉色） MnO2↓(棕) MnO42- (墨绿)
如：MnO4– + SO32酸性条件下还原产物 中性条件下还原产物 碱性条件下还原产物
两个原则： 质量守恒、电荷守恒
负极反应
Fe2+ ＝ Fe3+ + e正极反应 MnO4- + 8H+ + 5e- ＝ Mn2+ + 4H2O
2+(c ),Fe3+(c ) H+(c ), Mn2+(c ) ,MnO -(c ) | Pt (+) (– )Pt|Fe 电池符号 1 2 3 4 4 5
第三节 电极电势和原电池的电动势
思考题： 确定氧化数
Na2S2O3
解
K2Cr2O7
KO2
KO3
【例】计算 Na2S2O3中S元素的氧化值。 在Na2S2O3中，O元素的氧化值为-2，Na 元素的氧化值为 +1。设 S 元素的氧化值为 x。
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实验六氧化还原反应与电极电势一、实验目的1.熟悉电极电势与氧化还原反应的关系。
2.了解浓度、酸度、温度对氧化还原反应的影响。
3.了解原电池的装置和原理。
二、实验原理氧化还原反应的实质是物质间电子的转移或电子对的偏移。
氧化剂、还原剂得失电子能力的大小，即氧化还原能力的强弱，可根据它们相应电对的电极电势的相对大小来衡量。
电极电势的数值越大，则氧化态的氧化能力越强，其氧化态物质是较强的氧化剂。
电极电势的数值越小，则还原态的还原能力越强，其还原态物质是较强的还原剂。
只有较强的氧化剂和较强的还原剂之间才能够发生反应，生成较弱的氧化剂和较弱的还原剂，故根据电极电势可以判断反应的方向。
利用氧化还原反应产生电流的装置称原电池。
原电池的电动势E池= φ+-φ-，根据能斯特方程，当氧化型或还原型物质的浓度、酸度改变时，电极电势的数值会随之发生改变。
本实验利用伏特计测定原电池的电动势来定性比较浓度、酸度等因素对电极电势及氧化还原反应的影响。
三、仪器和试药仪器：试管、烧杯、表面皿、培养皿、U形管、伏特计、水浴锅、导线、砂纸、鳄鱼夹。
试药：HCl (2mol·L-1)、HNO3 (1mol·L-1, 浓)、H2SO4 (1, 3mol·L-1)、HAc (3mol·L-1)、H2C2O4 (0.1mol·L-1)、NH3·H2O (浓)、NaOH (6 mol·L-1, 40%)、ZnSO4 (1mol·L-1)、CuSO4 (1mol·L-1)、KI (0.1mol·L-1)、KBr (0.1mol·L-1)、AgNO3 (0.1, 0.5mol·L-1)、FeCl3 (0.1mol·L-1)、Fe2(SO4)3 (0.1mol·L-1)、FeSO4(0.4,1mol·L-1)、K2Cr2O7(0.4mol·L-1)、KMnO4(0.001mol·L-1)、Na2SO3 (0.1mol·L-1)、Na3AsO3 (0.1mol·L-1)、MnSO4 (0.1mol·L-1)、KSCN (0.1mol·L-1)、溴水(Br2)、碘水(I2)、CCl4、NH4F (1mol·L-1、固体)、KCl(饱和溶液)、SnCl2 (0.5mol·L-1)、CuCl2 (0.5mol·L-1)、(NH4)2C2O4(饱和溶液)、锌粒、小锌片、小铜片、琼脂、电极(锌片、铜片、铁片、碳棒)、红色石蕊试纸。
四、实验内容1.电极电势和氧化还原反应(1)向试管中加入10滴0.1mol·L-1的KI溶液和2滴0.1mol·L-1的FeCl3溶液后，摇匀，再加入10滴CCl4溶液充分振荡，观察CCl4层颜色的变化，解释原因并写出相应的反应方程式。
(2)用0.1mol·L-1KBr代替KI溶液进行同样实验，观察CCl4层颜色的变化。
(3)用溴水(Br2) 代替FeCl3溶液与0.1mol·L-1的KI溶液作用，又有何现象？根据实验结果比较Br2/ Br-、I2/ I-、Fe3+/Fe2+三个电对的电极电势相对大小，指出最强的氧化剂和还原剂，并说明电极电势和氧化还原反应的关系。
2.浓度对电极电势的影响(1)在两只50mL烧杯中，分别加入25mL 1mol·L-1的ZnSO4溶液和25mL 1mol·L-1的CuSO4溶液，在ZnSO4溶液中插入仔细打磨过的Zn片，在CuSO4溶液中插入仔细打磨过的Cu片，用导线将Cu片、Zn片分别与伏特计的正负极相连，两个烧杯溶液间用KCl盐桥连接好，测量电池电动势。
(2)取出盐桥，在CuSO 4溶液中滴加过量浓NH 3·H 2O ，边加边搅拌，当生成的沉淀完全溶解而形成深蓝色溶液时，放入盐桥，测定电池电动势。
(3)再取出盐桥，在ZnSO 4溶液中滴加浓NH 3·H 2O ，边加边搅拌，至生成的沉淀完全溶解后，放入盐桥，观察伏特计示数有何变化。
比较3次测定结果，你能得出什么结论？利用能斯特方程解释实验现象。
3.酸度对电极电势的影响（1）取两只50mL 小烧杯，分别加入25mL 1mol·L -1FeSO 4溶液和25mL0.4mol·L -1K 2Cr 2O 7溶液，在盛有FeSO 4溶液的烧杯中插入铁片，盛有K 2Cr 2O 7溶液的烧杯中插入碳棒，用导线将铁片、碳棒与伏特计的负极、正极相连，将两烧杯间用另一盐桥连接好，测量电池电动势。
（2）在K 2Cr 2O 7溶液中，逐滴加入1mol·L -1H 2SO 4溶液，观察伏特计示数的变化。
再向K 2Cr 2O 7溶液中，逐滴加入6mol·L -1 NaOH 溶液，观察伏特计的示数又怎样变化？4.浓度、酸度对氧化还原反应产物的影响(1)在3支试管中，均加入2滴0.001mol·L -1KMnO 4溶液，再分别加入1mol·L -1H 2SO 4、、蒸馏水、6mol·L -1NaOH 溶液各0.5mL ，摇匀后往3支试管中各加几滴 0.1mol·L -1Na 2SO 3溶液，观察反应产物有何不同？解释原因。
(2)在两支试管中分别加入2mL 浓HNO 3和1mol·L -1HNO 3，再各加入一小颗锌粒，观察发生的现象。
写出有关反应式。
浓HNO 3被还原的主要产物可通过对生成气体颜色的观察进行判断，稀HNO 3被还原的主要产物可通过检验溶液中是否有NH 4+ 生成来进行判断。
溶液中NH 4+检验方法常用气室法或奈斯勒试剂法(奈斯勒试剂是K 2[HgI 4]的KOH 溶液，遇NH 4+生成棕红色沉淀)。
气室法检验NH 4+离子方法：取大小两个表面皿，在较大表面皿中加入5-10滴待测试液，再滴入3-5滴40%的NaOH 溶液，在较小的表面皿贴一小块湿润的红色石蕊试纸(或广泛pH 试纸)，将两个表面皿盖好做成气室，将该气室放在水浴上微热，若试纸变蓝色，则示NH 4+存在。
5.浓度、酸度对氧化还原反应方向的影响(1)浓度的影响①取一支试管，加入蒸馏水、CCl 4溶液和0.1mol·L -1Fe 2(SO 4)3溶液各10滴，摇匀,再加入10滴0.1mol·L -1 的KI 溶液，振荡后观察CCl 4层的颜色。
②在另一支试管中加入CCl 4、0.1mol·L -1FeSO 4和0.1mol·L -1Fe 2(SO 4)3溶液各10滴，摇匀后，再加入10滴 0.1mol·L -1的KI 溶液,振荡后观察CCl 4层的颜色。
并与上一实验进行比较。
③在以上2只试管中各加入一小勺NH 4F(固体)，用力振荡一会儿，观察CCl 4层的颜色变化。
解释以上实验现象，说明浓度对氧化还原反应方向的影响。
(2)酸度的影响Na 3AsO 3 溶液与I 2水之间反应如下：O H I AsO H 2I 2AsO 22-33-34++=+++-取一支试管，加入5滴0.1mol·L -1Na 3AsO 3 溶液，再加入5滴I 2水，观察溶液颜色。
然后将溶液用2mol·L -1HCl 酸化，溶液颜色有何变化？再向溶液中滴入40%NaOH 溶液，又有何变化？解释原因，说明酸度对氧化还原反应方向的影响。
6.酸度、温度和催化剂对氧化还原反应速度的影响(1)酸度的影响在两支试管中，各加入5滴饱和(NH 4)2C 2O 4溶液，再分别加入3mol·L -1H 2SO 4和3mol·L -1 HAc 溶液各5滴 ，然后往两支试管中各加入2滴0.001mol·L -1KMnO 4 溶液，观察比较两支试管中紫红色褪去的快慢。
解释原因，并写出有关反应方程式。
(2)温度的影响在两支试管中，各加入10滴0.1mol·L-1H2C2O4溶液，5滴1mol·L-1H2SO4和1滴0.001mol·L-1KMnO4溶液，摇匀；将其中一支试管放入80℃水浴中加热，另一支试管不加热，比较两支试管紫红色褪色快慢。
说明原因。
(3)催化剂的影响在3支试管中，各加入1mL 0.1mol·L-1H2C2O4溶液，5滴1mol·L-1H2SO4和1滴0.001mol·L-1KMnO4溶液，摇匀；向其中一支试管滴加5滴0.1mol·L-1MnSO4，另一支试管滴加5滴1mol·L-1NH4F溶液，第三支试管加5滴蒸馏水，摇匀，比较3支试管紫红色褪色快慢，必要时可加热。
解释原因。
7.趣味实验(1)锡树的形成将一张经0.5mol·L-1SnCl2溶液均匀润湿的圆形滤纸贴在培养皿中，不能有气泡，滤纸中央放上一小块锌片，盖上盖子，放置约30分钟，即可观察到闪光的小锡树。
(2)银树的形成方法同上，只是改以0.5mol·L-1AgNO3溶液润湿滤纸，滤纸中央放上一小块铜片，即可观察到美丽发光的银树。
(3)铜树的形成方法同上，改以0.5mol·L-1CuCl2溶液代替SnCl2溶液润湿滤纸，即可观察到铜树。
五、注意事项1.FeSO4和Na2SO3溶液要现配制。
2.作为电极的锌片、铜片、铁片、鳄鱼夹等用时要用砂纸打磨，以免接触不良影响伏特计读数。
3.盐桥的制法：将1g琼脂加入100mL饱和KCl溶液中浸泡一会儿，加热煮成糊状，趁热倒入U形玻璃管中(注意里面不能留气泡)，冷却即成。
六、思考题1.为什么K2Cr2O7能氧化浓HCl中的Cl-，而不能氧化浓度更大的NaCl溶液中的Cl-？2.试归纳影响电极电势的因素。
3.若用饱和甘汞电极来测定锌电极的电极电势，应如何组成原电池？写出原电池符号及电极反应式。
4.试根据氧化还原的概念，再设计制备几种金属树。