大学化学(第六章)氧化还原反应
化学氧化还原反应
化学氧化还原反应化学氧化还原反应（Redox Reaction）是化学反应中常见的一类反应类型，指的是在反应中，物质的电荷状态发生了改变，其中一个物质被氧化，失去电子，另一个物质被还原，获得电子。
氧化和还原两个反应是相互联系、相互作用的过程，是化学反应中重要的一环。
氧化反应是指物质失去电子并与氧原子（或者其他电子受体）结合的过程。
在氧化反应中，物质的氧化数增加，即物质带正电的能力增强。
例如常见的金属与氧气反应生成金属氧化物：4Na + O2 → 2Na2O还原反应是指物质获得电子并减少氧化数的过程。
在还原反应中，物质的氧化数减少，即物质带负电的能力增强。
例如二氧化锰与硫酸反应生成锰离子和二氧气：2MnO2 + 4H2SO4 → 2MnSO4 + 2H2O + O2↑氧化还原反应中的一个重要概念是氧化数（Oxidation Number），也称为氧化态或氧化值。
氧化数描述了原子在化合物或离子中的带电状态。
根据一定的规则，我们可以通过氧化数的变化来判断氧化还原反应的过程。
在氧化还原反应中，存在着一种重要的反应类型，即还原剂和氧化剂。
还原剂是指在反应中能够给予其他物质电子的物质，它自身被氧化。
而氧化剂是指在反应中能够从其他物质获得电子的物质，它自身被还原。
例如在以下反应中，氧化剂是铁离子（Fe3+），而还原剂是锌金属（Zn）：2Fe3+ + 2e- → 2Fe2+Zn → Zn2+ + 2e-氧化还原反应在生活中有着广泛的应用。
例如，腐蚀反应中物质与氧气的反应被视为氧化还原反应。
电池的工作原理也是基于氧化还原反应。
此外，许多化学合成、分解、电解以及生物学中的代谢过程都与氧化还原反应密切相关。
在实际的化学实验中，我们可以通过观察氧化还原反应的发生来判断反应是否进行。
常用的实验方法有观察气体生成、溶液颜色变化、固体物质颜色变化等。
同时，我们也可以通过平衡氧化还原反应方程式来计算物质的反应量，从而实现定量分析。
化学氧化还原
化学氧化还原化学氧化还原是化学中非常重要的一个概念，它描述了化学反应中的电子转移过程。
化学氧化还原反应可以说是化学世界中最具活力和独特性质的一种反应类型。
它们在自然界中广泛存在，包括生物体的新陈代谢、各种能源的释放与转化等。
本文将从氧化还原反应的基本概念、反应类型、电位和应用等方面进行介绍。
首先，我们来了解氧化还原反应的基本概念。
氧化是指物质失去电子或氢原子，而还原是指物质获得电子或氢原子。
换言之，氧化是指电子从一个物质或原子转移到另一个物质或原子，而还原则是电子从另一个物质或原子转移到一个物质或原子。
例如，当金属与非金属离子结合形成化合物时，金属丧失了电子，即发生了氧化反应；而非金属离子则获得了金属丧失的电子，发生了还原反应。
氧化还原反应可以分为两种类型：直接氧化还原反应和间接氧化还原反应。
直接氧化还原反应是指直接发生电子转移的反应，例如金属与非金属之间的反应；而间接氧化还原反应是指通过中间体（如氧气）来传递电子的反应，例如金属与酸反应产生的氢气可以被氧气氧化。
间接氧化还原反应中，氧化剂被还原，而还原剂被氧化。
在氧化还原反应中，经常会涉及到电位的概念。
电位是描述物质的氧化还原性质的一个重要参数，它表示一个物质氧化还原反应的趋势。
具有较高电位的物质具有较强的氧化性，即它们容易被还原；而具有较低电位的物质具有较强的还原性，即它们容易被氧化。
通过比较不同物质的电位，我们可以推测氧化还原反应中电子的流动方向。
化学氧化还原反应在生活和工业中有广泛的应用。
其中最为常见的应用是电池和蓄电池。
电池是一种将化学能转化为电能的装置，它是通过氧化还原反应来实现的。
正极发生氧化反应，负极发生还原反应，从而产生电子流动，产生电能。
电池在现代社会中无处不在，为我们的生活提供了便利。
此外，化学氧化还原反应还应用于金属腐蚀、光合作用、水处理等领域。
金属腐蚀是指金属与氧气或其他氧化剂反应导致金属表面出现氧化层的现象，它是一种氧化还原反应。
61氧化还原反应的基本原理
正极：2Ag+ + 2e = 2Cu φ(Ag+/Ag)
第 ¾ 与电对物质本身的活泼性有关
6章 氧
¾
与溶液中电对物质浓度有关
化 还
¾
与温度有关
原
反
应
标准氢电极
¾ 铂片吸附H2达饱和－氢电极 ¾ 298 K，100kPa，纯H2 ¾ 1mol.l-1 H+ 溶液
H2=H+ + 2e
第
H+ + 2e =H2
所化还 以: Co + Cl2 = Co2+ + 2Cl-
原 反 应
6.3.5浓度对电极电势和原电池电动势的影响
aA + bB
dD + gG
△Gm = △Gmo +RTln Q= △Gmo +
RT
ln
(
PD Po
)d
(
PG Po
)
g
ΔrGm = - nF Ε
，ΔrGmΘ = - nF Ε Θ
(
PA Po
ϕ = ϕ θ + 0.0591 lg ccOaOaXX
n
ccRbRbeedd
第
(Pox Po )a
6章 氧 化 还
φ:指定浓度下的电极电势 φ 0: 标准电极电势
(Pred P o )b
原
反 应
n :电极反应中的得失电子数
讨论
ϕ = ϕ θ + 0.0591 lg cOaX
n
cRbe d
1) 方程式中的[氧化态]和[还原态]并非专指氧 化数有变化的物质，而是包括了参与电极反
E =φ正-φ负=φ大-φ小
大一氧化还原实验报告
按照实验指导书的要求， 分别在不同条件下进行 实验，记录实验数据。
对实验数据进行整理和 分析，绘制图表，得出 结论。
通过实验，我们发现反 应条件对氧化还原反应 的速率有显著影响。在 某些条件下，反应速率 显著加快；而在另一些 条件下，反应速率则明 显减慢。
对实验的反思和建议
实验中的问题
在实验过程中，我们发现有些实验步骤 的操作不够规范，导致实验数据存在一 定的误差。此外，实验时间安排略显紧 张，有些实验步骤未能充分展开。
"Redox Reactions in Organic Chemistry", The Organic Chemistry Portal, 2020.
"Electrochemical Cells: How They Work", The Physics Factbook, 2021.
"Redox Reactions in Environmental Science", The Environmental Science Portal, 2019.
热力学基础
研究反应自发性和平衡状态的学科，涉及到自由能变化、平衡常数等概念。
CHAPTER 03
实验步骤
实验前的准备
01
02
03
实验材料
准备实验所需的试剂和器 材，如试管、滴定管、烧 杯、电子天平等。
实验知识
了解氧化还原反应的基本 原理和实验操作流程，熟 悉实验中涉及的化学反应 方程式。
安全注意事项
详细描述
通过实验操作和数据记录，学生将学 习如何正确使用实验器材，掌握基本 实验操作技巧，并培养观察实验现象、 分析实验数据的能力。
CHAPTER 02
氧化还原反应
氧化還原反應
氧化还原反应是化学中一种常见的反应类型，也是化学反应中最重要的一种。
在氧化还原反应中，通常涉及物质的电子转移过程，其中一种物质失去电子被氧化，另一种物质获得电子被还原。
这种电子的转移过程会导致物质的化学性质发生变化，产生新的物质。
氧化还原反应可以发生在各种化学物质之间，包括金属、非金属、离子等。
一个典型的氧化还原反应就是金属与非金属之间的反应。
例如，铁与氧气的反应就是一个氧化还原反应。
在这个反应中，铁的原子失去了电子，被氧气氧化成了铁氧化物，同时氧气获得了电子被还原成了氧化物。
氧化还原反应在我们日常生活中也有很多应用。
例如，电池就是利用氧化还原反应来产生电能的。
在电池中，正极发生氧化反应，负极发生还原反应，通过电子在外部电路中流动，产生电流，从而驱动设备工作。
另外，氧化还原反应还广泛应用于金属冶炼、废水处理、化学合成等领域。
在氧化还原反应中，氧化剂和还原剂是起着重要作用的两种物质。
氧化剂是一种能够接受电子的物质，因此在反应中氧化剂会被还原；而还原剂则是一种能够给予电子的物质，因此在反应中还原剂会被氧化。
氧化还原反应中，氧化剂和还原剂之间的电子转移是通过氧化还原反应的进行。
氧化还原反应是化学反应中一种非常重要的反应类型，它不仅在化学工业中有着广泛的应用，也在我们的日常生活中扮演着重要角色。
通过深入了解氧化还原反应的原理和机制，我们可以更好地理解化学反应的本质，为我们的学习和工作带来更多的启发和帮助。
希望通过本文的介绍，读者们能对氧化还原反应有更深入的了解。
大学无机化学课件氧化-还原
目录
CONTENTS
• 氧化-还原反应的基本概念 • 氧化-还原反应的原理 • 氧化-还原反应的实例 • 氧化-还原反应的应用 • 氧化-还原反应的实验操作
01 氧化-还原反应的基本概念
CHAPTER
定义与分类
定义
氧化-还原反应是电子在两个不同原 子间转移的反应，其中氧化是指电子 损失的过程，还原则是电子获得的过 程。
ABCD
还原剂是能够提供电子的 物质，通常是具有较低氧 化数的元素或化合物。
常见的氧化剂包括氧气、 高锰酸钾、硝酸等，常见 的还原剂包括氢气、金属、 碳等。
氧化数的变化与电子转移的关系
氧化数表示元素或化合物在氧化-还原状态下的电荷数， 可以用来描述电子转移的过程。
当电子从还原剂转移到氧化剂时，还原剂的氧化数升高， 而氧化剂的氧化数降低。
通过双线桥法或单线桥法表示电子转移的方向和数量，清晰地展示出氧化剂、还 原剂以及电子转移的过程。
电极反应式表示法
将氧化-还原反应拆分为两个半反应，分别表示为阳极和阴极反应式，有助于理 解和分析反应机理。
02 氧化-还原反应的原理
CHAPTER
电子转移过程
01 02 03 04
电子转移是氧化-还原反应的核心，它决定了反应的进行方向和速率 。
金属与酸反应
金属与酸反应，通常会生 成氢气和对应的金属盐， 同时金属被氧化。
非金属的氧化
非金属氧化物生成
非金属与氧气反应，生成非金属氧化物，如二氧化碳 的生成。
非金属燃烧
非金属在氧气中燃烧，如硫在空气中燃烧生成二氧化 硫。
非金属与碱反应
非金属与碱反应，通常会生成盐和水，同时非金属被 氧化。
大学实验化学 氧化还原反应与电极电位
氧化还原反应与电极电位难题解析[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θϕ( Cl2/Cl-)=1.358V, θϕ( Ag+/Ag)=0.799 6V，求AgCl的溶度积。
大学氧化反应实验报告
一、实验目的1. 理解氧化还原反应的基本原理和规律。
2. 掌握氧化还原反应的实验操作方法和数据处理方法。
3. 加深对电极电势、氧化态或还原态物质浓度变化对电极电势的影响等基本知识的理解。
4. 熟悉原电池、电解及电化学腐蚀等基本知识。
二、实验原理氧化还原反应是指在反应过程中，反应物中的原子、离子或分子失去或获得电子，从而发生氧化和还原的过程。
氧化还原反应的基本原理包括：1. 氧化剂：在氧化还原反应中，能够使其他物质失去电子的物质称为氧化剂。
2. 还原剂：在氧化还原反应中，能够使其他物质获得电子的物质称为还原剂。
3. 电极电势：电极电势是指电极在溶液中与标准氢电极相比较的电极电位差。
4. 氧化态或还原态物质浓度变化对电极电势的影响：在一定条件下，氧化态或还原态物质浓度变化会影响电极电势。
三、实验仪器与药品1. 仪器：低压电源、盐桥、伏特计、烧杯、试管、滴管、玻璃棒、镊子、砂纸、电极（铁钉、铜片、锌片、碳棒）等。
2. 药品：0.5 mol·L-1Pb(NO3)2、(0.5、1 mol·L-1)CuSO4、0.5 mol·L-1ZnSO4、0.1 mol·L-1KI、0.1 mol·L-1FeCl3、0.1 mol.L-1KBr、0.1 mol·L-1FeSO4、(1、3 mol·L-1) H2SO4、6 mol·L-1HAc、(2 mol·L-1、浓)HNO3、(0.01、0.1 mol·L-1)KMnO4、6 mol·L-1NaOH、0.1 mol·L-1K2Cr2O7、饱和KCl、浓NH3·H2O、饱和氯水、I2水、Br2水、CCl4、酚酞溶液、Na2S2O3、红石蕊试纸等。
四、实验步骤1. 准备实验药品和仪器，将电极、盐桥、伏特计等连接好。
2. 将一定浓度的CuSO4溶液倒入烧杯中，插入铜片作为阳极。
氧化还原反应方程式求解方法归纳
氧化还原反应方程式求解方法归纳氧化还原反应是一种常见的化学反应类型，涉及物质的电子转移过程。
在求解氧化还原反应方程式时，我们可以采取以下几种方法：1. 半反应法：半反应法是一种常用的求解氧化还原反应方程式的方法。
它将氧化和还原反应分开，分别列出各自的半反应，并平衡电子的转移数量，然后组合成完整的反应方程式。
半反应法：半反应法是一种常用的求解氧化还原反应方程式的方法。
它将氧化和还原反应分开，分别列出各自的半反应，并平衡电子的转移数量，然后组合成完整的反应方程式。
2. 氧化数法：氧化数法是一种基于氧化数变化的方法。
通过观察反应物和产物中元素的氧化数变化情况，可以推断出电子的转移方向和数量，从而得到氧化还原反应方程式。
氧化数法：氧化数法是一种基于氧化数变化的方法。
通过观察反应物和产物中元素的氧化数变化情况，可以推断出电子的转移方向和数量，从而得到氧化还原反应方程式。
3. 电位法：电位法是一种基于氧化还原电位的方法。
每个物质都有一个特定的氧化还原电位值，通过比较反应物和产物的电位差异，可以确定电子的转移方向和数量，进而得到反应方程式。
电位法：电位法是一种基于氧化还原电位的方法。
每个物质都有一个特定的氧化还原电位值，通过比较反应物和产物的电位差异，可以确定电子的转移方向和数量，进而得到反应方程式。
4. 化学推断法：化学推断法是一种基于化学常识和经验的方法。
通过观察反应物和产物中的离子和化合物，可以根据它们的特性和反应规律，推断出氧化还原反应的方程式。
化学推断法：化学推断法是一种基于化学常识和经验的方法。
通过观察反应物和产物中的离子和化合物，可以根据它们的特性和反应规律，推断出氧化还原反应的方程式。
以上是常见的求解氧化还原反应方程式的方法，根据具体情况选择合适的方法进行求解。
在实际应用中，可以结合多种方法进行验证和确认，以确保求解结果的准确性和可靠性。
参考文献：- 张巍等. 化学反应与计算[M]. 北京大学出版社, 2009.- 高等教育出版社编写组. 高中化学教学参考书[M]. 高等教育出版社, 2002.。
大学化学四种反应练习题
大学化学四种反应练习题1. 氧化还原反应题目：试解释氧化还原反应，并举一个例子进行说明。
答案：氧化还原反应是指物质中的原子氧化态和还原态发生变化的化学反应。
其中，原子的氧化态增加为氧化，原子的氧化态减少为还原。
例如，将铁与氧气发生反应得到氧化铁的反应：2Fe + 3O2 → 2Fe2O3在这个反应中，铁原子的氧化态由0增加到+3，氧气原子的氧化态由0减少到-2。
因此，铁被氧化，氧气被还原。
2. 酸碱中和反应题目：简要说明酸碱中和反应的特点，并给出一个示例。
答案：酸碱中和反应是指酸和碱反应生成盐和水的化学反应。
其特点包括：- 反应生成盐和水的产物；- 反应中酸和碱的氢离子和氢氧根离子互相结合，达到酸碱中和。
例如，盐酸和氢氧化钠反应的方程式为：HCl + NaOH → NaCl + H2O在这个反应中，盐酸和氢氧化钠反应生成盐（氯化钠）和水。
反应过程中，氯化氢酸的氢离子与氢氧化钠的氢氧根离子结合，使酸碱中和。
3. 酯化反应题目：请简述酯化反应的原理，并给出一个例子。
答案：酯化反应是指酸和醇在酸催化作用下反应生成酯的化学反应。
其原理是通过酸催化，醇中的羥基和酸中的羧基发生酯键形成。
例如，乙酸和乙醇反应生成乙酸乙酯的方程式为：CH3COOH + C2H5OH → CH3COOC2H5 + H2O在这个反应中，乙酸和乙醇通过酸催化反应生成乙酸乙酯和水。
4. 加成反应题目：加成反应是什么意思？请给出一个例子。
答案：加成反应是指多个反应物之间共享电子形成新的化学键的反应。
在这种反应中，两个或多个原子、离子或分子结合形成一个新的分子。
例如，乙烯与氢气加成反应生成乙烷的方程式为：H2C=CH2 + H2 → CH3CH3在这个反应中，乙烯中的碳-碳双键和氢气中的氢原子共享电子形成新的碳-碳单键，生成乙烷。
氧化还原反应大学无机化学
墨棒等；也有的固态导体除起导电作用外，还参与半电池反应。例如，在铜锌 原电池中的锌电极和铜电极。
第十五页，共七十八页。
在一个烧杯中放入含有Fe2+和Fe3+的溶液(róngyè); 另一烧杯中放入含有Sn2+ 和Sn4+ 的溶液，分别插入铂片作为电极，用盐桥、导线等联接起来成为原电池，
金属电极电势除与金属本身的活泼性和金属离子在溶液中的浓度有
关外，还取决于温度。在电极反应中的物质如果都处于标准状态， 这个电极叫做标准电极。
第二十一页，共七十八页。
标准(biāozhǔn)电极电势
①金属的标准电极电势 ：
金属与该金属离子的质量摩尔浓度为1 mol·kg—l的溶液 相接触的电势
②氢的标准电极电势
确定氧化数的规则如下 1、在单质中（Cu，O2，O3），元素原子的氧化数为零 2、分子中，所有原子的氧化数的代数和为零 3、在简单离子化合物中，正负离子的电荷数就是它的氧化数；在多原子离 子中，各原子的氧化数的代数和等于离子的电荷数。
第四页，共七十八页。
4、若干关键(guānjiàn)元素在化合物中的氧化数有定值。
第二十六页，共七十八页。
注意(zhùyì)点
i) 标准电极电势表中，电极电势的正号或负号不因电极反应进行的方
向而改变，例如不管电极反应是按Zn2+ +2e Zn ，还是(hái shi)按Zn Zn2+ +2e方式进行，电对(Zn2+/Zn或Zn/Zn2+)的标准电极电势总是 负号，即Eθ (Zn2+/Zn)或Eθ (Zn/Zn2+) 都是 - 0.763 V。
大学氧化还原实验报告
大学氧化还原实验报告实验名称：大学氧化还原实验报告实验目的：通过实验，掌握氧化还原反应的基本原理及其分类和反应特征，了解常见氧化剂、还原剂、氧化酸、还原酸的特点和反应规律。
实验材料和仪器：氢氧化钠、过氧化氢、硫酸、酒精灯、试管、试管夹、酒精灯夹、塑料笔尖。
实验原理：氧化还原反应是指在化学反应中，存在电子的转移现象。
在该反应中受到氧化作用的物质被称作氧化剂，而受到还原作用的物质则被称作还原剂。
一般来说，在氧化还原反应中，一方失去电子（氧化），而另一方获得电子（还原）。
具体而言，该反应可以用一个简单的化学方程式表示：氧化剂 + 还原剂→ 氧化物 + 还原物在该方程式中，氧化剂和还原剂都是反应物，而氧化物和还原物则是生成物。
反应中的化学键的断裂和形成，都是通过电子的移动来实现的。
实验步骤：1. 实验前先进行试管的消毒。
2. 取5个试管，分别加入氢氧化钠溶液、硫酸溶液、过氧化氢溶液，每种试管中的试液应该保持在同样的水平线。
3. 在试管中分别加入不同颜色的酒精，之后用试管夹将试管放置在酒精灯上稍作加热。
4. 当试管中的酒精开始燃烧时，将试管迅速倒置，然后将塑料笔尖放入试管中。
5. 观察试管内发生的颜色变化。
实验结果：实验中氢氧化钠与过氧化氢的反应使得溶液从最初的透明变成了淡黄色，表示过氧化氢发生了不完全分解的现象；硫酸和过氧化氢反应时溶液呈现出烟雾状，表示产生了氧化性介质的氧。
试验中，酒精燃烧时会发生氧化反应，产生CO2和水，同时试管中的氧会被消耗，从而使得塑料笔尖的颜色由橙色变为深蓝色。
实验结论：通过本次实验，我们证明了氧化还原反应的基本特征和反应机理，并掌握了一些重要的氧化剂、还原剂。
通过该实验，我们也可以更深入地了解有关化学反应的知识，更好地掌握化学分析的基础知识。
氧化还原与电极电势
负极（电子流出）：Zn(s) -2e 正极(电子流入): Cu2+(aq)+2e
Zn2+ 氧化反应 Cu(s) 还原反应
电池反应： Zn(s) Cu2 (aq)
Zn2 (aq) Cu(s)
每一电极由一对氧化还原电对构成 （两个电极可构成电池）
Cu2+/Cu: Cu2++2e Cu
Zn2+/Zn: Zn2++2e Zn
氧化型 /还原型
Cu2++2e
Cu
Zn2++2e
Zn
氧化型 +ne 氧化型1 +ne 还原型2 ne
还原型 还原型1 氧化型2
分类
Zn + 2HCl
ZnCl2 + H2
普通氧化还原反应 2Pb(NO3) 2PbO+4NO2 ↑+O2↑
氧化反应（O被氧化） ，还原反应（N被还原） 氧化与还原过程发生在同一种物质中的反应称为自身氧化还原 反应。
(-)Pt,H2(Pө) |H+(1mol·L-1)║Cu2+(1mol·L-1)|Cu(+)
测得该电池的电动势Eө=0.34V,所以
EөCu2+/Cu=0.34V
电对为 Cl2/Cl-， MnO-4 Mn2+ 原电池符号为：
(-)Pt,Cl2 (p)|Cl- (c1) H+ (c2 ),Mn2+ (c3),MnO-4 (c4 )|Pt(+)
电极的类型
1.金属-金属离子电极 Mn|Mn+
Mn++ne
M
大学化学基础：氧化还原反应
左() Zn Zn 2 C Zn
2
Cu 2 C Cu 2 Cu ( )右
正极
负极 电极 溶液条件 溶液条件 电极 相界面 盐桥 相界面
半电池
半电池
写电池符号应注意事项： • 正、负极： (－) 左， (＋) 右 • 界面“|”: 单质与“极棒”写在一起，写在“|” 外面。 • 注明离子浓度（c),气态时用分压（p). 物质状态： 固态（s), 液态（l) 等 • 盐桥: “||”
氧化还原反应 电化学基础
§ 11.1 氧化还原反应的基本概念
年代 历 史 发 展 18世纪末 氧化反应 与氧化合 还原反应 从氧化物夺取氧
认 识 不 断 深 化
19世纪中 20世纪初
化合价升高 失去电子
化合价降低 得到电子
Fe
氧化 还原
Fe2+ +
还原 氧化
2e Cu
Cu2+ + 2e
氧化、还原 半反应
电极的类型及符号
四种电极 （1）金属－金属离子电极 如： Zn2+/Zn， Cu2+/Cu 等 电极符号： Zn|Zn2+ (c) Cu|Cu2+ (c) （2）气体－离子电极 如： H+/H2 Cl2/Cl需用一个惰性固体导体如铂（Pt)或石墨。 Pt | H2(p)|H+(c) Pt | Cl2(p)|Cl－(c) Pt与H2之间用逗号隔开，p 为气体的压力。 （3）离子电极 如 Fe3+/Fe2+ 等体系 将惰性电极插入到同一种元素不同氧化态的两种离子的溶液中 所组成的电极。 Pt|Fe2+(c1), Fe3+(c2) （4）金属－金属难溶盐电极 如 Hg2Cl2/Hg 由金属及其难溶盐浸在含有难溶盐负离子溶液中组成的电极。 如甘汞电极： Hg2Cl2 + 2e = 2 Hg + 2 Cl－ Pt,Hg,Hg2Cl2(s)|Cl-(c)
氧化还原反应
氧化还原反应氧化还原反应是一种化学反应类型，也被称为氧化-还原反应。
在氧化还原反应中，原子或者分子失去或者获得电子，因而其氧化态发生改变。
这种反应是化学中非常重要的一种类型，本文将从氧化还原反应的基本概念、特征、类型以及在日常生活中的应用等方面展开阐述。
氧化还原反应是化学反应中最常见的类型之一。
在氧化还原反应中，参与反应的物质发生电子的失去或者获得，导致其氧化态发生变化。
在氧化还原反应中，有两个基本概念：氧化和还原。
氧化是指物质失去电子，同时氧化数增加；还原是指物质获得电子，同时氧化数减少。
因此，在氧化还原反应中，氧化和还原是相互联系、相互制约的过程。
氧化还原反应有着明显的特征，其中最为重要的特征是电子的转移。
在氧化还原反应中，原子或者分子之间发生电子的转移，从而导致氧化数的变化。
另一个重要特征是反应物氧化数的变化。
在氧化还原反应中，反应物从一种氧化态变化为另一种氧化态，反映了反应过程中电子的流动和分配。
根据氧化还原反应的特征，可以将氧化还原反应分为许多类型。
其中，最为常见的类型包括单质氧化反应、还原反应、置换反应以及氧化-还原反应。
在这些类型中，单质氧化反应是指单质和氧气反应生成氧化物；还原反应是指氧化物与还原剂反应生成单质；置换反应是指两种金属离子置换生成两种金属的反应；氧化-还原反应是指物质发生氧化和还原同时进行的反应。
氧化还原反应在我们日常生活中有着广泛的应用。
在工业生产中，氧化还原反应被广泛应用于金属提取、焊接、电镀等领域。
在生活中，氧化还原反应也广泛存在于我们周围，比如食物的烹饪过程中就离不开氧化还原反应。
此外，氧化还原反应还被应用于环境保护、废水处理等方面，发挥着重要的作用。
总的来说，氧化还原反应是一种重要的化学反应类型。
通过本文的阐述，我们了解了氧化还原反应的基本概念、特征、类型以及在日常生活中的应用。
希望能加深对氧化还原反应的理解，进一步探索其在化学领域的应用前景。
大学氧化还原实验报告
大学氧化还原实验报告大学氧化还原实验报告引言：氧化还原反应是化学中一种重要的反应类型，它涉及物质的电子转移过程。
在大学化学实验中，氧化还原实验是必不可少的一部分。
本实验旨在通过观察氧化还原反应的现象和特点，探究其机理和应用。
实验目的：1. 了解氧化还原反应的基本概念和原理；2. 掌握氧化还原反应的实验操作方法；3. 观察氧化还原反应的现象和特点；4. 分析氧化还原反应的机理和应用。
实验仪器和试剂：1. 仪器：电化学池、电流表、电压表、导线等；2. 试剂：硫酸铜溶液、锌片、铜片等。
实验步骤：1. 实验前准备：清洗仪器，准备所需试剂；2. 实验操作：将电化学池中的硫酸铜溶液与锌片、铜片分别连接，形成两个半电池；3. 连接电路：将两个半电池通过导线连接，接入电流表和电压表；4. 观察现象：开启电路，观察电流表和电压表的变化；5. 记录数据：记录电流和电压的数值，并计算电阻和功率；6. 实验结束：关闭电路，清洗仪器。
实验结果与分析：通过实验观察，我们可以发现以下现象：1. 在电化学池中，锌片上的金属逐渐溶解，溶液逐渐变蓝，同时铜片上的金属逐渐析出；2. 电流表和电压表的数值随着时间的增加而变化，呈现一定的规律性；3. 通过计算电阻和功率，我们可以得出不同时间段内的电流和电压的变化趋势。
根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 在氧化还原反应中，锌发生了氧化反应，而铜发生了还原反应；2. 溶液的颜色变化表明了反应的进行；3. 电流和电压的变化反映了氧化还原反应的速率和强度。
实验结论：通过本实验，我们进一步了解了氧化还原反应的基本概念和原理。
氧化还原反应是一种重要的化学反应类型，它在生活和工业中有着广泛的应用。
通过观察和分析实验结果，我们可以得出以下结论：1. 氧化还原反应是指物质电子的转移过程，包括氧化和还原两个方向；2. 氧化还原反应可以通过观察物质的颜色变化、电流和电压的变化等现象来判断反应的进行；3. 氧化还原反应在电化学、电池、腐蚀等领域有着重要的应用。
大学本科无机化学氧化还原反应
负极 (电子流出 )：Zn 2e Zn 2+ 氧化反应 正极 (电子流入 )：Cu 2+ + 2e Cu 还原反应 电池反应： Zn + Cu 2+ Zn 2+ + Cu
氧化型 + Z e 还原型 电对： Zn 2 + /Zn ，Cu 2 + /Cu
金属导体如 Cu、Zn
6Fe2＋ ＋ Cr2O72- + 14H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ +7H2O
三、半反应和氧化还原电对
1、半反应
对反应：Zn ＋ Cu2+ = Zn2+ + Cu 半反应：Zn = Zn2+ + 2e-
Cu2+ +2e- =Cu
2、氧化还原电对
Zn2+/Zn, Cu2+/Cu
氧化型/还原型
+2，如
+1
+2
O2 F2 , O F2 。
例：
H5I O6
S2
O
2 3
Hale Waihona Puke S4O2 6
Fe 3 O 4
I的氧化数为 + 7 S的氧化数为 + 2 S的氧化数为 + 2.5 Fe 的氧化数为 + 8
3
二、氧化剂和还原剂
在氧化还原反应中，失去电子的物质是还原 剂，得到电子的物质是氧化剂。
如：Zn ＋ Cu2+ = Zn2+ + Cu
⑶ 纯液体、固体和气体写在惰性电极一边用 “，”分开。
例：将下列反应设计成原电池并以原电池符 号表示
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氧化还原反应
第6章
氧化还原反应
学习要求： 1. 有关氧化还原反应的基本概念 2. 原电池与电极电势 3. 原电池电动势与氧化还原反应自由能之间的关系 4. 电化学的应用（电解的基本原理、腐蚀的基本原理和防护、常见的化学电源）
6.1 氧化还原反应的基本原理 6.1.1 氧化数，氧化和还原
1.氧化和还原：化合价升高的过程叫做氧化，化合价降低的过程叫做还原。 2.化合价的电子理论：把失电子的过程叫做氧化，得电子的过程叫做还原。例如 Cu + 2Ag+ = Cu2+ + 2Ag 反应中电子由Cu转移给Ag+，Cu失去电子被氧化，Ag+ 得到电子被还原。 3.“氧化数”：元素的氧化数可按照下列规则确定： （1）单质的氧化数为零，因为原子间成键电子并不偏离一个原子而靠近另一个原子。 （2）所有元素氧化数的代数和在多原子的分子中等于零；在多原子的离子中等于离子 所带的电荷数。 （3）碱金属的氧化数为＋1，碱土金属的氧化数为＋2。 （4）在共价化合物中，成键电子对总是偏向电负性大的元素，所以电负性最大的氟在 化合物中氧化数总是－1，氢在化合物中的氧化数一般为+1，但在活泼金属的氢化物 (LiH) 中，氢的氧化数为－1。 （5）氧在化合物中的氧化数一般为－2；在过氧化物(如H2O2，BaO2等)中，氧的氧化数 1 为－1；在超氧化合物(如KO2)中，氧化数为－ ；在OF2中，氧化数为+2。 2 例如，在K2Cr2O7中，K的氧化数为＋1，O的氧化数为－2，K2Cr2O7分子中各元素总的 氧化数为0，因此Cr的氧化数x可以由下式求出： （+1）×2 ＋ x×2 ＋（－2）×7＝0，x＝+6 4.根据氧化数的概念，氧化数升高的过程称为氧化；氧化数降低的过程称为还原。
－
离子或 H2O 分子，并利用水的电离平衡使两侧的氧原子数和电荷数均相等。例如，配平碱
性介质中的反应 CN
－
+ MnO4
－
CNO
－
+ MnO2
（1）写出半反应，并去除除 H2O,OH-, H+以外的与电子得失无关的物质 氧化： CN
－
CNO
－
－
还原：MnO4
MnO2
此时，半反应两端除 H 和 O 以外的原子数已经相等，故直接进入下一步配平。 （2）由于反应在碱性介质中进行，在半反应的两侧加入 OH 离子或 H2O 分子，使半反 应式两端原子数相等。 CN
6.2.2 电极电势
1.原电池的两极电极电势不同，电流由电极电势高的一极流向电极电势低的一极。原 电池的电动势即为在没有外电流的情况下，正极与负极的电极电势之差。 E＝正极 － 负极 2.电极电势：绝对值无法测量， 选定标准氢电极作为参考标准，规定其电极电势为零， 其他电极与标准氢电极组成原电池，通过测定原电池的电动势，就能求得 电极电势的相对值。 规定在任何温度下标准氢电极的电极电势为零。
－ －
+ 2OH CNO
－
－
+ H2O
－
MnO4
－
+ 2H2O MnO2 + 2OH
（3）在氧化半反应的右侧和还原半反应的左侧加入相应的电子，使半反应的两端电荷
第6章
氧化还原反应
平衡。 CN
－
+ 2OH CNO
－
－
+ H2O + 2e
－
MnO4
－
+ 2H2O + 3e MnO2 + 4OH
第6章 图 6-1 铜锌原电池
氧化还原反应
3.电池符号：铜锌原电池的结构通常可以形象化地用下列电池符号来表示 (-)Zn｜ZnSO4(c1)‖CuSO4(c2)｜Cu(+) 习惯上把负极写在左边，表示由Zn片和Zn2+溶液组成负极；正极写在右边，表示由Cu片和 Cu2+溶液组成了正极。金属Zn和Zn2+溶液之间用单竖线“｜”分开表示物相界面；正负两极 之间用双竖线“‖”分开代表盐桥。溶液的浓度和气体的分压也应注明，当溶液中有两种离 子参与电极反应，可用逗号“，”把它们分开。 4.电极和氧化还原电对：对原电池由彼此分开的两个半电池组成，半电池也称为电极， 构成半电池的一对氧化态和还原态物质组成的共轭体系称为氧化还原电对， 简称电对， 可用 “氧化态/还原态”表示。例如，铜锌原电池中的正极和负极分别由Cu2+/Cu电对和Zn2+/Zn 电对组成。 例如： 负极 H2 2H+ + 2e 正极 Fe3+ + e Fe 2+ 总反应为 H2 + 2Fe3+ = 2H+ + 2Fe 2+ 其电池符号可表示为： Θ (-)Pt｜H2(p )｜H+ (c1mol·dm-3)‖Fe3+(c2mol·dm-3)，Fe2+(c3mol·dm-3)｜Pt(+)
第6章
氧化还原反应
氧化：CuS Cu2+ + SO42还原：NO3- NO （2）调整计量数，使半反应两端除 H 和 O 以外的原子数相等。上一步的结果已经达到 这一要求。 （3）由于反应在酸性介质中进行，在半反应的两侧加入 H+和 H2O 使半反应式两端原 子数相等。 CuS + 4H2O Cu2+ + SO42- + 8H+ NO3- + 4H+ NO +2H2O （4）在氧化半反应的右侧和还原半反应的左侧加入相应的电子，使半反应的两端电荷 平衡。 CuS + 4H2O Cu2+ + SO42- + 8H+ + 8e NO3- + 4H+ + 3e NO +2H2O （5）根据氧化剂获得的电子数和还原剂失去的电子数必须相等的原则，将两个半反应 式乘以一定的系数，加合为一个配平的离子反应式： 3) + 8) CuS + 4H2O Cu2+ + SO42- + 8H+ + 8e NO3- + 4H+ + 3e NO +2H2O 3CuS + 8NO3- + 8H+ ＝ 3Cu2+ + 3SO42- + 8NO + 4H2O 如果在碱性介质中半反应中反应物和产物中的氧原子数不同，则在半反应式中加入 OH
Na Cl O + 2 Fe SO 4 + H 2 SO 4 = Na Cl + Fe 2 (SO 4 ) 3 + H 2 O (氧化剂） （还原剂） （还原产物）（氧化产物）
+1 +2 －1 +3
NaClO 是氧化剂，氯元素的氧化数从+1 降低到－1，它本身被还原，使 FeSO4 氧化。FeSO4 是还原剂，铁元素的氧化数从+2 升高到+3，它本身被氧化，使 NaClO 还原。 7.自身氧化还原反应和歧化反应：一种化合物既是氧化剂又是还原剂，称为自身氧化还 原反应。如果氧化数升高和降低的是同一种元素，则称为歧化反应。例如，
H
/ H2
0 .00V
实际上，电极电势同温度有关，所以很难制得标准氢电极，它只是一种理想电极。
图 6-3 标准氢电极（左）以及 Zn2+/Zn 电对与标准氢电极组成的原电池（右）
第6章
氧化还原反应
3.标准电极电势的测定：如图 6-3 所示，将纯净的 Zn 片放在 ZnSO4 溶液中，把它和标 准氢电极用盐桥连接起来，组成一个原电池，原电池的电动势就等于 Zn2+/Zn 电极的电极电 势。通过这样的方法可以测定任意电极的电极电势，通常测定时的温度为 298K。在标准状 Θ 态下测定的电极电势称为标准电极电势，符号 表示。所谓标准状态是指组成电极的相关 离子其浓度为 1mol· dｍ 3，气体的分压为 100kPa，液体或固体都是纯净物质。 Zn2+/Zn 电极的标准电极电势通过上述原电池可以测得，298K 时，测得该原电池的电动 Θ 势 E ＝0.76V，而且，在这个原电池中，Zn2+/Zn 电极是负极，发生氧化反应，标准氢电极
－
是正极，发生还原反应，因此 E =
Θ
Θ
正极
－
Θ
负极
=
Θ
H+/H2
－
Θ
Zn2+/Zn
0.76Ｖ= 0－ Zn2+/Zn ΘZn2+/Zn=－0.76V
Θ
总的电池反应是： 2H+ + Zn = H2 + Zn2+ 注意：1.298K 时一些常见电对的标准电极电势可由附录 查出， 2.由于标准氢电极难以制备，在实际测量电极电 势时，常采用饱和甘汞电极或 Ag/AgCl 电极作为参比电极， 它们在一定条件下可保持较为稳定的电极电势。饱和甘汞电 极的结构如图 6-4 所示，在金属 Hg 的表面覆盖一层氯化亚 汞(Hg2Cl2)， 然后注入浓度恒定的氯化钾溶液， 以铂丝作为惰 性电极组成。其电极反应为
Cl2 +H2O＝HClO+HCl
反应中一半氯是氧化剂，另一半氯是还原剂。
0
+1
-1
6.1.2 氧化还原反应方程式的配平
2. 离子-电子法 在离子之间进行的氧化还原反应，反应式除用氧化数法来配平外，也常用离子-电子法。 离子-电子法配平氧化还原方程式，是将反应式改写为半反应式，先将半反应式配平，然后 再将这些半反应式加合起来，消去其中的电子而完成。例如，配平酸性介质中的反应 CuS + NO3- Cu2+ + SO42- + NO 具体步骤如下： （1）任何一个氧化-还原反应都是由两个半反应组成的，因此可以将这个方程式分成两 个未配平的半反应式，一个代表氧化，另一个代表还原。