第九章氧化还原反应、电化学基础

第九章氧化还原反应电化学基础

本章学习要求：

1 掌握氧化还原反应方程式的配平及氧化数的概念。

2 了解原电池的构成、表示，电极电势的产生及一般理论计算，掌握能斯特

方程，了解电极电势的应用。

3 利用电极电势判断氧化还原反应的方向和极限。

4 初步掌握标准电极电势图及其应用。

讲授内容：氧化数、氧化还原电对、氧化还原方程式的配平，原电池、电极电势及其应用、电极电势的一般计算、能斯特方程、氧化还原反应的方向

和限度的判定、标准电极电势图及其应用。

本章重点：电极电势、氧化还原反应的方向和限度的判定、元素标准电极电势图及其应用。

本章难点：利用能斯特方程计算电极电势

课时安排：4学时

氧化还原反应的特征:反应前后某些元素的氧化态有变化，这种变化的实质就是

反应物之间电子转移的结果，所谓电子转移既指电子得失，

也指电子偏移。

9.1 氧化还原反应

9.1.1氧化和还原氧化剂和还原剂

还原：得电子从而使元素氧化态降低的过程。

氧化：失电子从而使元素氧化态升高的过程。

氧化剂：反应中得到电子的物质。

还原剂：失去电子的物质。

氧化还原反应：有电子得失或电子转移的反应。

在氧化还原反应中，还原剂被氧化，而氧化剂则被还原。

9.1.2 氧化还原反应方程式的配平

最常用的方法：氧化态法和离子电子法。

氧化态法配平氧化还原方程式的原则是：氧化剂中元素氧化态降低的总值等于还

原剂中元素氧化态升高的总值。

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。

②质量守恒：反应前后各元素原子总数相等。

用此法配平氧化还原反应方程式的具体步骤是：

A 先找出反应式中氧化数发生变化的元素。

B 标出反应式中氧化数发生变化的元素（氧化剂、还原剂）的氧化数。

C 标出反应式中氧化剂、还原剂氧化数变化值。

D 按最小公倍数即“氧化剂氧化数降低总和等于还原剂氧化数升高总和”原则。在氧化剂和还原剂分子式前面乘上恰当的系数。

E 配平方程式中两边的H和O的个数。

根据介质不同，在酸性介质中O多的一边加H+，少的一边加H2O，在碱性介质中，O多的一边加H2O，O少的一边加OH－。在中性介质中，一边加H2O另一边加H+或OH－。

F检查方程式两边是否质量平衡，电荷平衡。

具体例子见P152－153

9.2 原电池

9.2.1 原电池的概念

一般情况下，氧化剂和还原剂由于热运动相遇而发生有效碰撞和电子转移，由于分子的热运动没有一定的方向，因此，不会形成电子的定向运动—电流，化学能通常只能以热能的形式表现出来，因此反应过程中溶液的温度会有所升高。原电池：借助氧化还原反应产生电流，使化学能转变为电能的装置为原电池

原电池的负极进行氧化反应，正极进行还原反应。

原电池由两个半电池组成。

9.2.2 原电池的表示方法

原电池中的半电池都有包含有同一元素而氧化态不同的两种物质，氧化态高的称为氧化型，氧化态低的称为还原型，半电池中氧化型和还原型组成了电极反应的电对，用符号氧化型/还原型表示。

原电池的表示方法：

“∣”表示半电池中两相之间的界面，“‖”表示盐桥，负极写在左边，正极写在右边，必要时须注明浓度或活度，有气体参加的反应，还要注明气体的分压。如铜锌原电池可表示为：

从电池符号可看到：

A一个电池由两个半反应组成

负极为氧化反应（失电子）：表示为 (－)Zn∣Zn2+(c)

正极为还原反应（得电子）：表示为Cu2＋∣Cu(＋)

习惯上负极写在左边正极写在右边

B每个半电极都是由两种物质组成：

一种是高氧化态的氧化型物质, Zn2+, Cu2＋，另一种是低氧化态的还原型物质Zn,Cu，两种物质组成了氧化还原电对Zn2+/Zn, Cu2＋/Cu，每个原电池都有两对氧化还原电对。相同聚集状态（相同相态）的同一元素不同价态物质可组成氧化还原电对如Fe2+(c)和Fe3+(c)，PbSO4(S)和PbO2(S)。在电池符号表示中两者用","号隔开：Fe2+(c)，Fe3+(c)及PbSO4(S)，PbO2(S)

C凡有参加氧化还原反应及电极反应的物质有的自身虽无发生氧化还原反应，在原电池符号中仍需表示出来，例：

H+没发生氧化还原，但有参与电极反应，故应在电池符号中表示出来：

D 氧化还原电对中存在金属单质可直接采用金属单质作电极如Zn Cu等．否则，需外加一种不参与电极反应的惰性材料作电极导电体常用固体导电体有铂和

石墨,如：

E 常见的电极类型有以下四种：

金属金属离子电极:如：

气体离子电极:这类电极需要外加惰性固体导电材料如：

金属金属难溶盐或氧化物阴离子电极:这类电极是这样组成的：将金属表面涂以该金属的难溶盐（或氧化物），然后将它浸在与该盐具有相同阴离子的溶液中，

如：

“氧化还原”电极，这类电极的组成是将惰性导电材料（铂或石墨）放在一种溶

液中，这种溶液含有同一元素不同氧化数的两种离子,如：

由反应式写电池符号：

由反应式写电池符号时，首先把总反应分解为两个半电极反应：正极（还原）反应和负极（氧化）反应；找出半电极反应的氧化还原电对，并判断所组成的电极类型；写出两个半极符号并组成电池，例：

9.2.3 原电池的电动势

电动势：在外电路电流趋于零的情况下，由正极的电极电势减去负极的电极电势求得：即E = ϕ正−ϕ负E为原电池的电动势，ϕ为相对于同一基准的

电极电势。

9.3 电极电势