第8讲 氧化还原反应和 电极电势
第八章氧化还原电极电势(基).
-＞电极电位的测量
（一）标准氢电极
比与溶液中H+可达到以下平衡:
2H+ + 2e- H H2
lOOkPa^气饱和了的钳片和氢离子浓度
为lmolL＞的酸溶液之间所产生的电势
差就是标准氢电极的电极电位，定为零：
SHE： Pt, H2(l««kPa) JI+(m =1)
（二）标准电极电位标准氢电极与其它各种标准状态下的电极组成原电池，标准氨电极
定在左边，用实验方法测得这
个原电池的电动势数值，就是
该电极的标准电极电位。
比较氧化剂或还原剂的强弱
标准电极电势值越大，电对中氧化型得电 子倾向越大，是强氧化剂；其共觇的还原型失 电子倾向越弱。
标准电极电势值越小，电对中 还原型失电子倾向越大，是强还原剂；其共 的氧化型得电子倾向越小。
判断氧化还原反应自发进行的方向.对角线规则
试判断标准态下反应2Fe2++ i2=2Fe3++2厂自 发进行的方向。
两电对中0°值高的氧化型物质为较强的
6
氧化剂，0值低的还原型物质为较强的还原剂。
Fe 2+ (aq) 0(Fe^/Fe^ ) = 0.77 IV
反应将逆向（由右向左）自发进行。
即:
2Feh + 21- = 2Fe2+ +
1
1 ■
强氧化剂| +强还原剂2
弱还原剂| +弱氧化剂2
bU/I )=0.5355^
【2 (s)+
2e" 广
(aq)
Fe*(aq) + e'。
氧化还原与电极电势_图文
书写电池符号的规定：
负极写在左侧，正极写在右侧 ，“｜”表示相界面，“||”表示 盐桥，同一相中的两种物质间用“ ，”隔开，注明物质的浓度或分压 （标准态除外），如电对中没有导 电极板，应另加惰性金属（如Pt） 作为电极极板。
上述铜－锌原电池可表示为：
(-)Zn|Zn2+(xmol/L)|| Cu2+(ymol/L)|Cu(+)
例：
氧化数由0变为＋1(升高 )
CuO ＋ H2＝ Cu ＋ H2O
氧化数由＋2变为0(降低)
还原剂 氧化剂
第二节 电极电势
一、原电池 原电池是利用氧化还原反应将
化学能转变为电能的装置。 1．原电池的组成
原电池是由两个半电池组成的， 两个半电池之间由盐桥沟通。
2.氧化还原电对
• 每一个半电池中含有同一元素的不 同氧化数两种物质构成。
由于H+/H2＝0
故 E＝ (+)
即电池的E就是待测电极的电极电势
。
例如： SHE || Cu2+(1mol/L)| Cu(+)
测得 E＝＋0.337V
则
Cu2+/Cu= 0.337V
6.电极电势的意义及特点
1.电极电势的高低反映了氧化还原 电对得失电子的难易。
电极电势愈高，表明氧化还原电 对中的氧化态愈易得电子变成它的 还原态，而电对中的还原态愈难失 电子变成它的氧化态。
= 0.0592lg(1.8×10－10)
0.7998－
总结：
一般来说，由于难溶电解质的 生成使氧化态的离子浓度减少时， 电极电势值将变小；若难溶电解质 的生成使还原态的离子浓度减少时 ，电极电势值将变大。
第三节 电极电势的应用
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。
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-PPT文档资料79页
4、 金属－金属难溶物或氧化物－阴离子电极
(金属+其难溶物或氧化物与其有相同阴离子溶Байду номын сангаас中)
Ag－AgCl电极： Ag(s)︱AgCl(s)│Cl－(c)
甘汞电极
和还原半反应同时并存，不能单独存在。
氧化型 + neOx + ne-
还原型 Red
氧化还原电对：O为x/R转e移d 的（电Sn子4+数/Sn2+） （Fe3+/Fe2+）
氧化值较高的物质叫做氧化型物质（氧化态）；
氧化值较低的物质叫做还原型物质（还原态）。
在组成上相差ne-的氧化型、还原型物质构成一个 氧化还原电对，也就是一个半电池，一个电极。
解: H的氧化值为+1，
解: O的氧化值为-2，
设N的氧化值为CxH，3Cl和CHC设l3Fe的氧化值为x，
x + (+1)×4 = +化1 合价都是4价3；x + (-2)×4 = 0
得: x = -3 氧化值分别是得-2: 、x =+82/3
example
碳的氧化值 CO CO2 CH4
+2
1 氧化值 2 氧化还原电对
一、氧化值
化合价：一个原子与一定数目的其它
+1
元素的原子结氧合化的值个是数不比是。化合价？
H
H NH
-3
氧化值：假设把每一个化学键中的成
键电子对指定给电负性较大的原子后，
原子的荷电数。
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。
基础化学第八章氧化还原反应和电极电位ppt课件
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4
第一节 氧化还原反应
一、氧化值（氧化数 oxidation number） 1. 1970年IUPAC给出的定义是：氧化值是某
元素一个原子的表观荷电数（apparent charge number），这种荷电数是假设把每 一个化学键中的电子指定给电负性更大的 原子而求得。 例：NH3中，N的氧化值是-3，H的氧化值
⑥ 电中性的化合物中所有原子的氧化值的和为 零。多原子离子中所有原子的氧化值的和等 于离子的电荷数。
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7
第一节 氧化还原反应
氧化值可为整数，也可为分数。 例： Fe3O4 中，Fe：+8/3； S4O62- 中，S：+5/2。
按确定元素氧化值6条规则的先后顺序，就 能正确确定化合物中各元素的氧化值。 例：KMnO4，先确定K，+1； 再确定O，-2； 最后确定Mn，+7。
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13
第一节 氧化还原反应
三、氧化还原反应方程式的配平
例： KMnO4 + HCl → MnCl2 + Cl2 + H2O 1. 写出离子方程式
MnO4- + Cl- → Mn2+ + Cl2 ＋H2O 2. 根据氧化还原电对，拆成两个半反应
还原反应：MnO4- + H+ → Mn2+ + H2O
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3
教学基本要求
1. 掌握电池组成式的书写，了解电极电位产生的 原因，熟悉标准电极电位概念，掌握用标准电 极电位判断氧化还原反应的方向。掌握离子— 电子法配平氧化还原反应式。
基础化学 第八章 氧化还原反应与电极电位
子的氧化数为-1，如Cl在BrCl中；
在含氧化合物中按氧化物决定，如ClO2中Cl的氧 化值为+4。
(6)电中性的化合物中所有原子的氧化值的和为零。
多原子离子中所有原子的氧化值的和等于离子的
电荷数。
6
例1：试计算Na2S2O3(硫代硫酸钠)和Na2S4O6 (连四硫酸钠)中硫的氧化数。
解：Na2S2O3中S的氧化数为： （＋1）× 2＋3×(-2）＋2X＝0, X＝＋2
4
（二）确定元素氧化值的规则
日本化学教授桐山良一（在1952年）和美国著名化学家 鲍林（1975年）等人分别发表论说，对确定元素氧化数的 方法制定了一些规则。
(1)单质中原子的氧化值为零。 (2)单原子离子中原子的氧化值等于离子的电荷 数。例如Na+离子中Na的氧化值为＋1。 (3)化合物中，氧的氧化值一般为-2，
14
（2）计算氧化数升（降）总数，并按照最小公倍 数原则确定系数
+2-5=-3
+5
0 +5
+2
HNO3 + P H3PO4 + NO
+5+0=+5 5 H N O 3+ 3 P3 H 3 P O 4+ 5 N O
（3）最后配平H、O原子
= 5 H N O 3+ 3 P + 2 H 2 O 3 H 3 P O 4+ 5 N O
9
Zn + 2HCl
ZnCl2 + H2
其中，锌失去电子，氧化值升高，被氧化，称为
还原剂(reducing agent)，又称电子的供体(electron
donor)。HCl中的H+得到电子，氧化值降低，被还
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
氧化还原与电极电位
电极反应式： 2H+ + 2e-
H2
（三）电池组成式
书写原则： 两个电极组合起来构成原电池 负极在左，正极在右 (-)表示负极、(+)表示正极，紧靠金属导电极板书写 两个半电池之间的盐桥用“ || ”表示
Zn ＋ Cu2+ ＝ Zn2+ ＋ Cu
(－) Zn(s) |Zn2+(1 mol·L-1)‖Cu2+(1 mol·L-1) |Cu(s) (+)
➢ 当氧化还原电对中氧化型浓度降低或还原型
浓度增大时， 将更负，还原型还原能力增强，
氧化型氧化能力减弱
（二）溶液酸度对电极电势的影响
已知电极反应
MnO4－ + 8H+ + e－
Mn2+ + 4H2O ө＝1.507 V
若MnO4－ 、Mn2+仍为标准状态，求298.15K、pH＝ 6时，此电极的电极电势。
难溶电解质：难溶盐、氧化物及氢氧化物
例：氯化银电极
氧化还原电对：AgCl /Ag
电极组成式： Cl－|AgCl(s) , Ag(s)
电极反应式： AgCl + e-
Ag + Cl-
3. 氧化还原电极
将惰性极板浸入含有同一元素的两种不同氧化值 的离子的溶液中构成的电极
例：将Pt铂片插入Fe3+及Fe2+的溶液
(Fe3
/
Fe2
)
0.05916
lg
[Fe3 [Fe2
] ]
0.771 0.05916 lg 1 0.0001
0.771 0.05916 4
1.01V
电极电势和氧化还原反应
电极电势和氧化还原反应根据电极电势可以判断氧化还原反应的方向及完全程度。
一、电极电势和氧化还原反应一个氧化还原反应，如Cl2+2Br-=2Cl-+Br2是由两个“半反应”，即Cl2(Ox1)+2e=2Cl-(R1)和2Br-(R2)-2e=Br2(Ox2)（式中Ox、R分别代表氧化型、还原型物质）构成，其反应倾向及完全程度可由两个半反应电极“完全”反应达到平衡时，生成物浓度为反应物浓度100倍（以上）；“不能进行”反应达到平衡时，生成物浓度为（不足）反应物浓度的1/100，两者平衡常数分别为≥104，≤10-4。
K值介于104～10-4间的0.059简化为0.06，n为氧化还原反应中得失电子数，则*若把“完全反应”定为生成物浓度是反应物浓度的10、103倍，许多反应中氧化剂和还原剂的系数不相等，又该如何判断。
设2Ox1+R2=2R1+Ox2“完全”反应，K≥106(2)3Ox1+R2=3R1+Ox2“完全”反应，K≥108(3)3Ox1+2R2=3R1+2O2“完全”反应，K≥1010(4)式为0.48/n，(4)式为0.60/n。
2=0.10(V)……所以，不论反应中氧化剂和还原剂的系数是否相同，均可用上表中数据对氧化还原反应倾向作出判断。
在许多氧化还原反应中，除氧化剂、还原剂外，还有H+、OH-等参与。
如2MnO4+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2+8H2O3Cl2+6OH-=ClO3-+5Cl-+3H2O显然，加大C（H+）、C（OH-）有利于以上两个正向反应。
其特点是H+或OH-的系数常大于l，以及C（H+）、C（OH-）改变的幅度大，所以改变H+或OH-浓度对氧化还原反应的影响较大[1]。
二、改变浓度对氧化还原平衡的影响若改变氧化还原平衡体系中一种Ox或R的浓度，且只改变成原先的10倍或1/10倍，则原先是“完全”的反应，在改变浓度后仍较“全全”；原先“不能进行”的反应，仍“不能进行”（当然程度有所不同）；对于“不完全”的平衡，改变浓度将有明显的影响。
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例6：(-) Pt︱H2 ︱H+ Fe3+, Fe2+ ︱Pt (+) 写出电极反应和电池反应
例6：(-) Pt︱H2 ︱H+ Fe3+, Fe2+ ︱Pt (+) 写出电极反应和电池反应 解：氧化反应： H2 - 2e = 2H+
还原反应： Fe3+ + e = Fe2+
总反应： H2 + 2 Fe3+ = 2H+ + 2 Fe2+
如果用一个灵敏电流计（A）将图6－1中两金属 片联接起来： 电流表指针发生偏移，说明有电流发生。 在铜片上有金属铜沉积上去，而锌片被溶解。 取出盐桥，电流表指针回至零点； 放入盐桥时，电流表指针又发生偏移。说明了 盐桥使整个装置构成通路的作用。
盐桥： U 型管中装满用饱和 KCl 溶液和琼脂 在 混制成的凝胶。这种装满凝胶的 U 型管叫做盐 桥。 盐桥的作用：使 Cl-向锌盐方向移动，K+向铜
极电势的影响。
4、掌握能斯特方程在计算电极电势和电池电动势方面
第二节电极电势 的应用及其判断氧化还原反应进行的方向和程度。
5、自学常用电极的类型 。
一、回顾
▲ 氧化：物质与氧结合的过程 还原：物质失去氧的过程 ▲ 脱H氧化，加H还原 CH3CH2OH → CH3CHO （脱H氧化） CH3COCH3 → CH3CHOHCH3（加H还原） 不能应用到不包括H和O的氧化还原反应
第一节
原电池和电极电势
Zn +Cu2+ = Cu +Zn2+
一、原电池与电极
Zn
CuSO4溶液
1、原电池概念 把一块锌放入 CuSO4 溶液中，锌开始溶解，而铜从溶液 中析出。反应的离子方程式 Zn（s）+ Cu2+（aq） Zn2+（aq）+ Cu（s）
这是一个可自发进行的氧化还原反应，由于氧化剂与还 原剂直接接触，电子直接从还原剂转移到氧化剂，无序运动 无法产生电流。 如果在两个烧杯中分别放入 ZnSO4和 CuSO4溶液，在盛 有ZnSO4溶液的烧杯中放入Zn片，在盛有CuSO4溶液的烧杯中 放入Cu片，将两个烧杯的溶液用一个盐桥联通，如图6－1所 示。
（4） 参与电极反应其它的物 质也应写入电池符号中
Cr2O72-(c1), H+(c2), Cr3+(c3) | Pt (+)
(-) Pt O2(p) | H2O，OH- (c1)
例：将下列氧化还原反应设计成原电池，并写出它的原电池符号。 Fe2+(0.10mol·－1)＋Cl2(100kPa) L Fe3+ ( 0.10mol·－1 ) + 2Cl- (2.0mol·－1 ) L L
二、氧化数（oxidation number）
1990年国际纯化学和应用化学学会（IUPAC）
IUPAC定义：
氧化数：元素一个原子的表观荷电数。
• 该电荷数的确定是假设把每一个化学键中的 电子指定给电负性更大的原子而求得。
确定氧化数规则：
①单质：氧化数为0 如S8、P4、H2、Al等 ②化合物：所有原子氧化数的代数和=0 单原子：氧化数=电荷数 ③离子 如Ca2+ +2 、 Cl- -1 多原子：氧化数代数和=离子电荷数 如：MnO4- 、 Cr2O72-
例：将下列氧化还原反应设计成原电池，并写出它的原电池符号。 Fe2+(0.10mol·－1)＋Cl2(100kPa) L Fe3+ ( 0.10mol·－1 ) + 2Cl- (2.0mol·－1 ) L L 解 ： 氧化反应(负极) Fe2+ Fe3+ +e
还原反应(正极) Cl2 + 2e
(-)Pt∣Fe2+(0.1mol· ,Fe3+(0.1mol·1)‖ L1) L
二、原电池符号
对Cu-Zn原电池可表示为 () Zn∣ZnSO4(cl) ‖ CuSO4(c2)∣Cu (+) 习惯上： 1、负极() 在左，正极(+) 在右；
2、 “∣”表示不同相之间的相界面，若为同一相，可用“，” 表示； 3、“‖”表示盐桥；盐桥两侧是两个电极的电解质溶液 4、参与氧化还原反应的物质：溶液标明浓度或活度，气体注
第九章 氧化还原和电极电势
第一节 原电池和电极电势 第二节 第三节 第四节 影响电极电势的因素 电极的类型
第二节电极电势 电极电势和电池电动势的应用
【目的要求】
1、掌握原电池的组成、电极反应、电池反应及电池表 示方法。 2、熟练运用电极的标准电极电势判断物质氧化还原能 力的相对强弱。
3、理解溶液酸度、生成沉淀、生成配合物等因素对电
盐方向移动， Zn 盐和 Cu 盐溶液一直保持电中 使 性，从而使锌的溶解和铜的析出得以继续进行， 使电子不断从 Zn 极流向 Cu 极。 即盐桥既消除了 液接电势，又分别中和了两边过剩的电荷，沟通 第二节电极电势 了电路，使电池反应顺利进行。
原电池：利用氧化还原反应，将化学能转 变为电能的装置。
氧化还原电对：
由同一种元素的氧化型物质和还原型物质构成
氧化还原电对表示方法 氧化型物质/还原型物质
如 Cu2+/Cu、Zn2+/Zn、H+/H2、Sn4+/Sn2+
2.原电池组成:
电极、盐桥和导线组成。
电极：组成原电池的金属导体及所处的溶液(如铜极和 锌极) 规定： 电子流出的电极称为负极，负极上发生氧化反应； 电子进入的电极称为正极，正极上发生还原反应。 •在负极或正极上进行的氧化或还原半反应叫做电极 反应（或半电池反应或半反应），总反应称为电池
（2）组成电极中的气体物质应 在导体这一边，后面应注明压力。 H+(c1) | H2(p) Pt(+)
(-)Pt O2(p) | OH- (c1)
(-)Zn | Zn2+(c1) H+(c1) | H2(p) Pt(+)
（3）电极中含有不同氧化态同种 离子时，按照反应物、生成物的顺序 书写，中间用“，”分开。 Sn4+(c1)，Sn2+(c2) | Pt (+)
2KI + Cl2 = 2KCl + I2
氧化还原反应的实质： 凡有电子得失或电子对偏移的反应。
• 氧化：失去电子，氧化值升高的过程。如：Zn =Zn2+ + 2e • 还原：得到电子，氧化值降低的过程。如：Cu2++2e = Cu
• 还原剂：反应中氧化值升高的物质。如: Zn
• • 氧化剂：反应中氧化值降低的物质。如：Cu2+ 氧化还原电对：氧化还原反应中由同一种元素的高氧化值物 质(氧化型)和其对应的低氧化值物质(还原型)所构成。
④ 氧
在化合物中一般 -2 过氧化物 -1，如H2O2、BaO2 超氧化物 -1/2，如KO2 氟的氧化物 +2，如OF2
氢 电负性＞H，H为+1，如HCl
电负性＜H，H为-1，如CaH2、B2H6
氟：-1
例1：
MnO4-中Mn氧化数：x+4×(-2)=-1 x=7
Cr2O72-中Cr氧化数：2x+7×(-2)=-2 x=6
明分压（Pi） 。如不特别指明，则温度298K，气体分压
100kPa，溶液浓度1mol· L-1。
（1）若组成电极物质中无金属 注 时，应插入惰性电极。 意 惰性电极： 如Pt ，石墨 能导电而不参入电极反应的电极
Fe3+(c1)，Fe2+(c2) | Pt (+)
(-) Pt, Cl2(p) | Cl- (c)
电极反应
2Cl- - 2e- → Cl2 氧化 Cr2O72-+14H++ 6e- → 2Cr3++7H2O 还原
原电池符号
(-)Pt Cl2(p) Cl-(c) Cr2O72-(c1), H+(c2), Cr3+(c3) Pt(+)
2H2 + O2 → 2H2O
电极反应
H2 - 2e- → 2H+ 氧化 O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O 还原
标准态：参加电极反应的物质中，有关离子浓度为
1molL1，有关气体分压为100kPa，液体和固体都是
纯物质。温度未指定，通常为298.15K，其他温度须 指明。
1.标准氢电极
目前，电极电势的绝对值还 无法测定，只能选定某一电对的 电极电势作为参比标准，将其他 电对的电极电势与之比较而求出 各电对电极电势的相对值，通常 选作标准的是标准氢电极，其半 电池可表示为： Pt∣H2(100kPa)∣H+(1mol· －1) L 电极反应为： 2H+(1mol· 1) + 2e = H2(g,100kPa) L
例5：已知电池符号： (-) Pt H2(p)H+(1 mol· -1) L Cl– (c mol· -1) Cl2(p) Pt(+) L 写出该电池的半反应和总反应。 解： (－) 氧化反应： H2 - 2e = 2H+ ( +) 还原反应： Cl2 + 2 e = 2Cl– 电池总反应： H2 + Cl2 = 2H+ + 2Cl–
反应。
2.原电池组成 负极(Zn片)反应（半电池反应或半反应）： Zn(s) 2e + Zn2＋(aq) 发生氧化反应 正极(Cu)反应（半电池反应或半反应）： Cu2+(aq) + 2e Cu(s) 发生还原反应 电池反应：原电池中发生的氧化还原反应