氧化还原反应和电极电势课件
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第七章 氧化还原反应和电极电势
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
氧化还原反应的基本概念 原电池 电极电势 电极电势的应用 元素标准电极电势图和电势-pH图
氧化还原反应和电极电势
第一节 氧化还原反应的基本概念
一、氧化值 二、氧化剂和还原剂 三、氧化还原电对 四、氧化还原反应方程式的配平
氧化还原反应和电极电势
(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。
(5) 在中性分子中，所有元素的氧化值代数 和等于零。
例题
氧化还原反应和电极电势
二、氧化剂和还原剂
元素的氧化值发生变化的反应称为氧化还原 反应。在氧化还原反应中，元素的氧化值升高的 过程称为氧化；元素的氧化值降低的过程称为还 原。氧化过程和还原过程总是同时发生的。
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。
分别在两个半电池中发生的氧化反应或还原 反应，称为半电池反应或电极反应。原电池的两 极所发生的总的氧化还原反应称为电池反应。
氧化还原反应和电极电势
氧化还原反应和电极电势
在原电池中，流出电子的电极称为负极， 负极发生氧化反应；流入电子的电极称为正极， 正极发生还原反应。
原电池中的盐桥是一支倒置的Ｕ型管，管 中填满了用饱和 KCl(或NH4NO3) 溶液和琼脂 调制成的胶冻，这样 KCl 溶液不致流出，而阳 离子和阴离子可以自由移动。盐桥的作用是构 成原电池的通路和维持溶液的电中性。
氧化还原反应和电极电势
二、原电池的表示方法
为简便起见，原电池装置常用原电池符号表示。 书写原电池符号的规则如下：
氧化还原反应和电极电势
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)溶沉解积 M z(aq)ze
达到平衡时，如果金属溶解的趋势大于金属离 子沉积的趋势，金属表面带负电，而金属表面附近 的溶液带正电；若金属离子沉积的趋势大于金属溶 解的趋势，金属表面带正电，而金属表面附近的溶 液带负电。这种产生于金属表面与含有该金属离子 的溶液之间的电势差称为金属电对的电极电势。
一、氧化值
氧化值定义为某元素一个原子的荷电数，这 种荷电数由假设把每个化学键中的电子指定给电 负性较大的原子而求得。
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。
氧化还原反应和电极电势
在等温、等压条E件=下E+，－系E－统的吉布斯自由能变
等于系统所做的最大非体积功。对电池反应来说， 最大非体积功就是最大电功。
(rG )T,pW znE F
(rGm)T,p nF EzEF
如果电池反应是在标准状态下进行：
例题
(rG m)TzEF
氧化还原反应和电极电势
第三节 电极电势
一、电极电势的产生 二、标准电极电势的测定 三、能斯特方程
(3) 溶液要注明浓度，气体要注明分压力 。 (4) 如果电极中没有电极导体，必须外加 一惰性电极导体，惰性电极导体通常是不活泼的 金属（如铂）或石墨。
例题
氧化还原反应和电极电势
三、原电池的电动势与反应的摩尔吉布斯 自由能变的关系
在原电池中，当电流趋于零时，正极的电极电 势与负极的电极电势之差称为原电池的电动势。
应的阳离子和阴离子，写出相应的化学式。
例题
氧化还原反应和电极Байду номын сангаас势
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
氧化还原反应和电极电势
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。
（3）利用最小公倍数确定氧化剂和还原剂的 化学计量数。
（4）配平氧化值没有变化的元素原子，并将 箭号改成等号。
例题
氧化还原反应和电极电势
（二）离子－电子法
先将两个半反应配平， 再将两个半反应合并 为氧化还原反应的方法称为离子-电子法。 离子电子法的配平步骤如下：
(1) 写出氧化还原反应的离子方程式； (2) 将氧化还原反应分为两个半反应； (3) 分别配平两个半反应； (4) 将两个半反应分别乘以相应系数，使其 得、失电子数相等，再将两个半反应合并为一个 配平的氧化还原反应的离子方程式。 最后，在配平的离子方程式中添加不参与反
(1) 在半电池中用“ | ”表示电极导体与电解 质
溶液之间的界面。
(2) 原电池的负极写在左侧,正极写在右侧， 并用“＋”、“－”标明正、负极, 把正极与负极 用盐桥连接，盐桥用“ ”表示, 盐桥两侧是两个 电极的电解质溶液。若溶液中存在几种离子时,离 子间用逗号隔开。
氧化还原反应和电极电势
====
在氧化还原反应中，组成元素的氧化值升 高的物质称为还原剂，它的反应产物称为氧化产 物。组成元素的氧化值降低的物质称为氧化剂， 它的反应产物称为还原产物。
氧化还原反应和电极电势
判断一种物质是做氧化剂还是做还原剂，通 常可以依据以下原则：
(1) 当元素的氧化值为最高值时，它的氧化 值不能再增大，只能做氧化剂。
(2) 当元素的氧化值为最低值时，它的氧化 值不能再减小，只能做还原剂。
(3) 当元素的氧化值为中间值时，它既可以 做氧化剂，也可以做还原剂。
氧化还原反应和电极电势
三、氧化还原电对
在氧化还原反应中，氧化剂与它的还原产物 及还原剂与它的氧化产物分别组成一个氧化还原 电对，简称为电对。在氧化还原电对中，组成元 素的氧化值较高的物质称为氧化型物质；组成元 素的氧化值较低的物质称为还原型物质。书写电 对时，氧化型物质写在左侧，还原型物质写在右 侧，中间用斜线“／”隔开。
在氧化还原电对中，氧化型物质得电子，在 反应中做氧化剂；还原型物质失电子，在反应中 做还原剂。
氧化还原反应和电极电势
四、氧化还原反应方程式的配平
（一）氧化值法
在氧化还原反应中，氧化剂中组成元素氧化 值降低的总数等于还原剂中组成元素氧化值升高 的总数。配平步骤如下：
（1）写出反应物和产物的化学式；
（2）标出氧化值发生变化的元素的氧化值， 计算出氧化值升高和降低的数值；
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
氧化还原反应的基本概念 原电池 电极电势 电极电势的应用 元素标准电极电势图和电势-pH图
氧化还原反应和电极电势
第一节 氧化还原反应的基本概念
一、氧化值 二、氧化剂和还原剂 三、氧化还原电对 四、氧化还原反应方程式的配平
氧化还原反应和电极电势
(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。
(5) 在中性分子中，所有元素的氧化值代数 和等于零。
例题
氧化还原反应和电极电势
二、氧化剂和还原剂
元素的氧化值发生变化的反应称为氧化还原 反应。在氧化还原反应中，元素的氧化值升高的 过程称为氧化；元素的氧化值降低的过程称为还 原。氧化过程和还原过程总是同时发生的。
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。
分别在两个半电池中发生的氧化反应或还原 反应，称为半电池反应或电极反应。原电池的两 极所发生的总的氧化还原反应称为电池反应。
氧化还原反应和电极电势
氧化还原反应和电极电势
在原电池中，流出电子的电极称为负极， 负极发生氧化反应；流入电子的电极称为正极， 正极发生还原反应。
原电池中的盐桥是一支倒置的Ｕ型管，管 中填满了用饱和 KCl(或NH4NO3) 溶液和琼脂 调制成的胶冻，这样 KCl 溶液不致流出，而阳 离子和阴离子可以自由移动。盐桥的作用是构 成原电池的通路和维持溶液的电中性。
氧化还原反应和电极电势
二、原电池的表示方法
为简便起见，原电池装置常用原电池符号表示。 书写原电池符号的规则如下：
氧化还原反应和电极电势
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)溶沉解积 M z(aq)ze
达到平衡时，如果金属溶解的趋势大于金属离 子沉积的趋势，金属表面带负电，而金属表面附近 的溶液带正电；若金属离子沉积的趋势大于金属溶 解的趋势，金属表面带正电，而金属表面附近的溶 液带负电。这种产生于金属表面与含有该金属离子 的溶液之间的电势差称为金属电对的电极电势。
一、氧化值
氧化值定义为某元素一个原子的荷电数，这 种荷电数由假设把每个化学键中的电子指定给电 负性较大的原子而求得。
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。
氧化还原反应和电极电势
在等温、等压条E件=下E+，－系E－统的吉布斯自由能变
等于系统所做的最大非体积功。对电池反应来说， 最大非体积功就是最大电功。
(rG )T,pW znE F
(rGm)T,p nF EzEF
如果电池反应是在标准状态下进行：
例题
(rG m)TzEF
氧化还原反应和电极电势
第三节 电极电势
一、电极电势的产生 二、标准电极电势的测定 三、能斯特方程
(3) 溶液要注明浓度，气体要注明分压力 。 (4) 如果电极中没有电极导体，必须外加 一惰性电极导体，惰性电极导体通常是不活泼的 金属（如铂）或石墨。
例题
氧化还原反应和电极电势
三、原电池的电动势与反应的摩尔吉布斯 自由能变的关系
在原电池中，当电流趋于零时，正极的电极电 势与负极的电极电势之差称为原电池的电动势。
应的阳离子和阴离子，写出相应的化学式。
例题
氧化还原反应和电极Байду номын сангаас势
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
氧化还原反应和电极电势
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。
（3）利用最小公倍数确定氧化剂和还原剂的 化学计量数。
（4）配平氧化值没有变化的元素原子，并将 箭号改成等号。
例题
氧化还原反应和电极电势
（二）离子－电子法
先将两个半反应配平， 再将两个半反应合并 为氧化还原反应的方法称为离子-电子法。 离子电子法的配平步骤如下：
(1) 写出氧化还原反应的离子方程式； (2) 将氧化还原反应分为两个半反应； (3) 分别配平两个半反应； (4) 将两个半反应分别乘以相应系数，使其 得、失电子数相等，再将两个半反应合并为一个 配平的氧化还原反应的离子方程式。 最后，在配平的离子方程式中添加不参与反
(1) 在半电池中用“ | ”表示电极导体与电解 质
溶液之间的界面。
(2) 原电池的负极写在左侧,正极写在右侧， 并用“＋”、“－”标明正、负极, 把正极与负极 用盐桥连接，盐桥用“ ”表示, 盐桥两侧是两个 电极的电解质溶液。若溶液中存在几种离子时,离 子间用逗号隔开。
氧化还原反应和电极电势
====
在氧化还原反应中，组成元素的氧化值升 高的物质称为还原剂，它的反应产物称为氧化产 物。组成元素的氧化值降低的物质称为氧化剂， 它的反应产物称为还原产物。
氧化还原反应和电极电势
判断一种物质是做氧化剂还是做还原剂，通 常可以依据以下原则：
(1) 当元素的氧化值为最高值时，它的氧化 值不能再增大，只能做氧化剂。
(2) 当元素的氧化值为最低值时，它的氧化 值不能再减小，只能做还原剂。
(3) 当元素的氧化值为中间值时，它既可以 做氧化剂，也可以做还原剂。
氧化还原反应和电极电势
三、氧化还原电对
在氧化还原反应中，氧化剂与它的还原产物 及还原剂与它的氧化产物分别组成一个氧化还原 电对，简称为电对。在氧化还原电对中，组成元 素的氧化值较高的物质称为氧化型物质；组成元 素的氧化值较低的物质称为还原型物质。书写电 对时，氧化型物质写在左侧，还原型物质写在右 侧，中间用斜线“／”隔开。
在氧化还原电对中，氧化型物质得电子，在 反应中做氧化剂；还原型物质失电子，在反应中 做还原剂。
氧化还原反应和电极电势
四、氧化还原反应方程式的配平
（一）氧化值法
在氧化还原反应中，氧化剂中组成元素氧化 值降低的总数等于还原剂中组成元素氧化值升高 的总数。配平步骤如下：
（1）写出反应物和产物的化学式；
（2）标出氧化值发生变化的元素的氧化值， 计算出氧化值升高和降低的数值；