[化学]氧化还原与电极电势
无机化学：氧化还原与电极电势
解:
+2
2Fe
2+
(C1)
+Cl2 (100kPa)
0
→2Fe
+3 3+
(C2)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
+ 2Cl (C3)
-1
-
氧化反应:Fe2+(C1) - e- → Fe3+(C2) 还原反应:Cl2 (100kPa) + 2e- → 2Cl- (C3)
负极
正极
(-)Pt | Fe3+(C2), Fe2+(C1) ||Cl-(C3) |Cl2(P), Pt(+)
Cu2+ + 2e- → Cu Zn - 2e- → Zn 2+
Ox + ne = Red 共轭关系 HB H+ + B共轭酸碱对
Red - ne = Ox
一个氧化还原反应就是两对氧化还原电对物质之 间的电子转移反应 ne a Ox1 + b Red2 → c Red1 + d Ox2 包含氧化剂的电对称为氧化剂电对； 包含还原剂的电对称为还原剂电对。
氧化数降低的过程称为还原
氧化数升高的物质为还原剂
H2 + Cl2 →
0
0
氧化数升高
+1
氧化数降低
2HCl-1
Cl2 H2
氧化数降低
发生还原反应
氧化剂 氧化数升高 还原剂
发生氧化反应
三、氧化还原电对
任何一氧化还原反应都是由两个半反应组成的，一个 是氧化剂被还原的半反应，另一个是还原剂被氧化的 半反应。 氧化数
总的电池反应：
2e 2+ Cu + Zn
第6讲 氧化还原与电极电势
26
注
(1) 纯固体纯液体，浓度为常数1 ；气体物
质p/ pӨ。物质浓度，用c/cӨ表示。
(2) H+，OH-等以各自计量系数为指数的乘
幂代人方程，H2O数值1代入方程中。
(3) 先写出电极反应式。
27
（二） 浓度对电极电势的影响
0.0591 [氧化型] 氧化型浓度增大或还原 lg n [还原型] 型浓度减小，φ 增大。
24
例6-7：在含有Cl-和I-混合溶液中，为使I氧化为I2而Cl-不被氧化，用Fe2(SO4)3或 KMnO4哪一种？
解：查表得 I2+2e≒2I- φӨ=+0.5355
Fe3++e≒Fe2+ φӨ=+0.771 Cl2+2e≒2Cl- φӨ=+1.3583 MnO4-+5H++5e≒Mn2++4H2O φӨ=+1.51 φӨ ( MnO4-/Mn2+) 值最大，可以氧化Cl-和I-
28
I2+2e≒2I- φӨ=+0.5355V
0.0591 [ I 2 ] 0.0591 1 lg 0.5355 lg 2 0.595 V 2 [I ] 2 0.1
Fe3++e≒Fe2+ φӨ=+0.771V
[ Fe3 ] 0.1 0.0591lg 0.771 0.0591lg 0.830 V 2 [ Fe ] 0.01
因为 φӨ(Cl2/Cl-)φӨ(Fe3+/Fe2+)>φӨ(I2/I-)
2Fe3++2I-≒2Fe2++I2
化学物质的氧化还原反应与电极电势的计算
化学物质的氧化还原反应与电极电势的计算氧化还原反应是化学反应中常见的一种类型，它涉及物质的电子转移过程。
在氧化还原反应中，物质的氧化态与还原态发生变化，而这些变化又与电极电势有密切关系。
本文将探讨化学物质的氧化还原反应以及电极电势的计算。
一、氧化还原反应的基本概念氧化还原反应是指化学物质中的某些原子失去电子而转变为更高的氧化态，同时其他原子获得这些电子并转变为更低的还原态的过程。
该反应涉及到原子的电子转移，常常伴随着能量的释放或吸收。
其中，氧化是指物质失去电子，还原是指物质获得电子。
二、氧化还原反应的简化表示法为了简化氧化还原反应的表达方式，反应物和产物的化学式常常使用电子转移的方式来表示。
氧化剂表示为能够接受电子的物质，而还原剂表示为能够捐赠电子的物质。
例如，氢气（H2）可以作为还原剂，氧气（O2）可以作为氧化剂。
三、电极电势的定义与计算电极电势是指电极与溶液中溶质之间的电势差。
对于氧化还原反应，每一种反应物或产物都有一个特定的电势。
根据电势的性质，可以将电极电势分为标准电极电势和反应电极电势。
1. 标准电极电势（E0）标准电极电势是指在一定条件下（常温、标准压强和物质浓度）测得的氧化还原反应的电势。
它用于衡量单个半反应的氧化还原能力。
标准电极电势与溶液的有关浓度和电解质之间的相互作用无关。
2. 反应电极电势（E）反应电极电势是指在实际氧化还原反应中，反应物和产物之间的电势差。
与标准电极电势不同，反应电极电势与溶液中物质浓度以及温度等因素密切相关。
根据电极电势的概念，可以使用标准电极电势来计算反应电极电势。
通过在一个半反应中使用估算的氧化态/还原态，可以确定反应的电势。
这可以通过使用公式E = E0 + (0.059/n)log([Ox]/[Red])来完成，其中E是反应电极电势，E0是标准电极电势，[Ox]是氧化物浓度，[Red]是还原物浓度，n是电子转移数。
四、实际应用化学物质的氧化还原反应与电极电势的计算在许多实际应用中发挥着关键作用。
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。
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。
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。
化学氧化还原反应的电极电势
化学氧化还原反应的电极电势化学氧化还原反应是化学中常见的一种反应类型，其中电极电势是其中一个重要的概念。
本文将探讨化学氧化还原反应的电极电势及其相关原理和应用。
一、电极电势的概念电极电势是指在电化学反应中，电极与电解质溶液界面上的电势差。
在化学氧化还原反应中，电极电势是指电极上所发生氧化或还原反应的趋势。
二、电极电势的原理电极电势与化学反应的进行是息息相关的。
根据势差产生的方向，电极电势可以分为标准电极电势和电动势。
1. 标准电极电势标准电极电势是指在标准状况下（温度为298K，浓度为1mol/L），相对于标准氢电极而言，其他电极所产生的电势差。
标准电极电势可以通过电池电势计进行测量。
2. 电动势电动势是指在非标准条件下，电极发生氧化还原反应产生的电势差。
电动势会受到温度、浓度、压力等因素的影响。
三、电极电势的计算方法电极电势的计算方法基于标准电极电势和Nernst方程。
1. 标准电极电势计算方法标准电极电势可以通过与标准氢电极配对进行测量得到。
标准氢电极的电极电势被规定为0V，其他电极的电势则是相对于标准氢电极的值。
2. Nernst方程Nernst方程是计算非标准电极电势的公式，其表达式为：E = E° - (RT/nF) ln(Q)其中，E是电动势，E°是标准电极电势，R是气体常量，T是温度，n是电子转移的摩尔数，F是法拉第常数，Q是反应物浓度的乘积。
通过Nernst方程可以计算非标准电极电势。
四、电极电势的应用电极电势在化学和生物学领域有着广泛的应用。
1. 电池电池是一种将化学能转化为电能的装置，其中涉及化学氧化还原反应和电极电势的运用。
电池中正极和负极的电极电势差可以产生电流。
2. 腐蚀与防腐蚀金属的腐蚀过程也涉及到电极电势的概念。
电极电势差会影响金属与环境中其他物质发生氧化还原反应的趋势，从而导致金属的腐蚀。
通过外加电势或使用防腐剂，可以改变电极电势差，从而防止金属的腐蚀。
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。
无机化学第九章-氧化还原与电极电势
显然，标准状态是理想状态
为了研究实际情况，德国物理化学家能斯特提出 了能斯特方程：研究离子浓度和温度对电极电势 的影响的能斯特方程式。
半反应中同一元素的两个不同氧 化值的物种组成了氧化还原电对
研究同 一元素
φ氧化型/还原型
（氧化数高）氧化型 + ne-
或
Ox + ne-
还原型（氧化数低） Red
还原半反应
电对
MnO4- + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O MnO4- + 2H2O + 3e = MnO2 + 4OH-
通过自发的氧 化还原反应产 生电流的装置 叫原电池。
锌电极(-) 铜电极(+) Zn ＋ Cu2+ ═ Zn2+ ＋ Cu
(Zn2+/Zn) (Cu2+/Cu)
Zn - 2e → Zn2+ Cu2+＋2e → Cu (氧化反应) (还原反应)
负极：流出电子的一端 正极：流入电子的一端 电子从负极流向正极 电流从正极流向负极
Mn2+/MnO4MnO4-/MnO2
电极 电势
视频：用多少橙子可以给 iPhone 充电？
锌片插入ZnSO4溶液中 铜片插入CuSO4溶液中
(-) 锌片
盐桥
(+) 铜片
现象
ZnSO4
氧化还原和电极电势
（2）H2压力维持 100kPa；
（3）H+活度为1 （1.184mol·L-1）；
（4） EθH+/ H2 =0.0000V
15
（5）标准氢电极的组成式
标准氢电极的组成式可表示为: Pt，H2（100kPa）∣H＋（a=1）
16
3、标准电极电势
（1）定义 处于标准态下的电极的电势称为该电极
差。 2、表示
电池电动势 E＝ E+ - EE+ ─ 某时刻正极的电势， E- ─ 某时刻负极的电势。
11
第三节 电极电势
一、电极电势的产生
1、电极的双电层结构
+++++ +++++
+++++ +++++
----- -----
-----
---
（a）溶解>沉积
（b）沉积>溶解
图-2 双电层的形成
由于在金属与溶液间的界面处形成双电层结构，电 极电势产生了。
其次，找出标准电极电势高的电对中的氧化态 (Br2 )， 和标准电极电势低的电对中的还原态 (Fe2+ )，此二者应是该自发反应的反应物。
故该反应正向（向右）自发进行。
19
第四节 影响电极电势的因素—Nernst方程式 一、 Nernst方程式及浓度对EOx/Red及E的影响 标准电极电势：只考虑电极本性的影响，故只
EΘ值愈低，表示该电对中还原剂失电子的 能力愈强，是较强的还原剂。
34
例12 要选择一种氧化剂能使Cl-和Br-的混合溶液中的Br氧化成Br2，但Cl-不变化，试确定在常用的氧化剂 KMnO4和K2Cr2O7中，选择何种为宜？ 解：查标准电极电势表
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
化学反应中的氧化还原电位与电极电势
化学反应中的氧化还原电位与电极电势化学反应中的氧化还原（Redox）电位与电极电势是研究电化学过程中的重要概念。
在化学反应中，电子转移过程是氧化还原反应的核心。
了解和掌握氧化还原电位及电极电势的概念对于理解电化学现象和反应机理具有重要意义。
本文将介绍氧化还原电位与电极电势的基本概念、测量方法和相关应用。
一、氧化还原电位的定义与计算氧化还原电位是指在标准态下，反应物的氧化半反应和还原半反应之间的电势差。
氧化还原电位可以通过标准电极电势来计算。
标准电极电势是指在标准态下，与氢电极（标准氢电极）相比，电极上的电势差。
标准氢电极的电极电势定义为零，其他电极的电势都是相对于标准氢电极而言的。
计算氧化还原电位可以使用Nernst方程，即：E = E0 - (RT/nF)lnQ 其中，E表示氧化还原电位，E0表示标准电极电势，R表示理想气体常数，T表示温度，n表示电子的转移数，F表示法拉第常数，Q表示反应物的活度积。
二、电极电势的测量方法电极电势是指电极与电解质溶液之间的电势差。
测量电极电势常用的方法有两种：直接测量法和表观电极电势法。
直接测量法是通过连接一个参比电极和待测电极，通过电压表等仪器对电势差进行直接测量。
参比电极的电势是已知的，可以与待测电极进行比较，得到待测电极的电势值。
表观电极电势法是通过浸泡不同浓度的电解质溶液中的电极，测量得到的电势变化来推算电极电势。
这种方法可以用于分析电极表面的活性和浓度等信息。
三、氧化还原电位与自发反应氧化还原电位与反应的自发性有密切关系。
在电化学中，氧化还原反应是否自发进行可以通过比较氧化还原电位来判断。
当氧化还原电位为正时，反应是自发的；当氧化还原电位为负时，反应是非自发的。
而当氧化还原电位为零时，反应处于平衡状态。
通过对氧化还原电位的测量，可以了解反应物之间电子转移的方向和自发性，从而推断反应过程中的能量变化和反应机理。
四、氧化还原电位与电化学应用氧化还原电位的概念在电化学领域具有广泛的应用。
第七章 氧化还原与电极电势
上式通过△rGm 和E 将热力学和电化学联系起来， 两者都可作为氧化还原反应自发性的判椐： △rGm＜0，E ＞0，反应正向自发进行； △rGm＞0 ，E ＜ 0，反应逆向自发进行； △rGm = 0，E = 0，反应达到平衡。 非标准态下，△rGm和E作为氧化还原反应自发性的 判据。 例 根据附录的标准电极电位，计算反应 Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ 2Cr3+ + 6Fe3&断反应在标态下是否自发进行。
在氧化还原反应中电子转移的总数n=6 △rGm = -nFE = -6× 96485C·mol-1 × 0.461V = -2.669 ×105J ·mol-1 =-266.9kJ ·mol-1 ＜ 0 故反应正向自发进行。
27
电极电位的Nernst方程式 及影响电极电位的因素 一、Nernst方程式 1．电池电动势的Nernst方程式 热力学等温方程式: △rGm = △rGm + RTlnQ 把 △rGm = -nFE
解：先写成离子反应式：
2 Cr2O7 +I +H+ Cr 3+ +I2 +H2O
将离子反应式分成两个半反应：
I I2
Cr2O +H Cr +H2O
+ 3+
2 7
分别配平两个半反应：
10
2I =I2 +2e
2 Cr2O7 14H 6e 2Cr3 7H2O
第七章 氧 化 还 原与电极电势
1
第一节
一、氧化值 1、氧化值的定义
基本概念
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。 某元素在化合时，该元素一个原子失去多少电 子或有多少电子向其它原子偏移，则该原子的氧化 值即为正多少；反之，一个原子得到多少电子或其 它原子有多少电子向它偏移，则该原子的氧化值即 为负多少。如：NH3
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
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氧化还原与电极电 势
本章知识点与考核要求
•氧化还原反应 •电极电势 •电极电势的应用
§5.氧化还原与电极电 势
第一节 基本概念
一、氧化数 1. 定义 氧化数是元素的一个原子的形 式荷电数，是将每一个化学键中 的电子指定给电负性较大的原子 而求得。
§5.氧化还原与电极电 势
2.确定氧化数的经验规则
§5.氧化还原与电极电 势
3．电极反应
原电池是由两个电极组成的，在两 个电极上分别发生氧化反应和还原 反应。
在原电池中，向外电路输出电子的 电极叫负极，而接受电子的电极叫 正极。
§5.氧化还原与电极电 势
4．电池符号
如：铜－锌原电池 原电池有半电池、电极、盐桥三个 部分组成。 为了起见，原电池的组成常用一 个符号来表示，称为电池符号。
计算氧化数的规则虽然是人为的规 定，但它们是大量实验事实的总结。 氧化数可以是正数、负数、分数和 零。 (1)单质中元素的氧化数均为零。 (2)分子化合物中的各元素氧化数的 代数和等于零。
§5.氧化还原与电极电 势
(3) H在化合物中的氧化数一般为+1， 但在活泼金属氢化物（如NaH、 CaH2等）的氧化数为-l。 (4)O在化合物中的氧化数一般为-2， 但在过氧化物（如Na2O2、H2O2等） 中的氧化数为－l，在超氧化物（如 KO2）中的氧化数为－1/2。
§5.氧化还原与电极电 势
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。
§5.氧化还原与电极电 势
上述铜－锌原电池可表示为：
§5.氧化还原与电极电 势
(5)单原子离子的氧化数等于离子所 带的电荷数；多原子离子的电荷数 等于所有元素氧化数的代数和。 (6)在一般化合物中碱金属和碱土金 属的氧化数分别为＋ 1 和＋ 2 ，卤素 为－1。 (7)一种原子的氧化数可以从同它化 合的其他原子的氧化数计算出来。
§5.氧化还原与电极电 势
§5.氧化还原与电极电 势
简单地讲，金属越活泼，溶解成 离子的倾向愈大，离子沉积的倾向 愈小，达到平衡时，电极的金属板 上累积的负电荷就较多，电极电势 越低；相反，金属越不活泼溶解倾 向则愈小，沉积的倾向愈大，电极 电势越高。
§5.氧化还原与电极电 势
2.电极电势的测定
由于电极电势绝对值无法测定， 只能通过比较来求得各电极电势的 相对值，所以电极电势的数值是相 对的。 其方法是人为选定某种电极作为 标准，其它电极与选定电极作比较 而求得其相对的电极电势值。
§5.氧化还原与电极电 势
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)
氧 化 剂
还 原 剂
§5.氧化还原与电极电 势
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。
5.测定电极电势的方法
测定其它电极的电极电势，是以 该待测电极作为正极，标准氢电极 为负极组成电池，测其电动势而确 定的。 构成原电池的两极间的电势差称 为原电池的电动势。用符号“E”表 示 E＝(+) － (－)
(-)Zn|Zn2+(xmol/L)|| Cu2+(ymol/L)|Cu(+)
锌电极为负极，铜电极为正极。 正、负电极分别发生如下反应： 正极：Cu2+ + 2e Cu(还原反 应） 负极：Zn Zn2+ + 2e (氧化反 应）
§5.氧化还原与电极电 势
二、电极电势
1.电极电势 产生于电极表面与溶液间的电势 差称为电极电势，用符号“Mn+/M” 表示。 电极电势的大小反映了金属在水 溶液中得失电子能力的大小。
例 :计算Na2S4O6中S元素的氧化数。 解：已知O的氧化数为-2，Na的氧 化数为+1， 设S元素的氧化数为x，则有： 2 (+ 1) ＋ 4x ＋ 6 (一 2) ＝0
1 x2 2
§5.氧化还原与电极电 势
二、氧化还原反应
在反应前后物质的某些元素的氧化 数发生变化的反应称为氧化还原反 应。 氧化还原反应的实质是发生了电子 的转移或偏移。
§5.氧化还原与电极电 势
4.标准电极电势
由于电极电势的大小，主要取决于 构成电对的本性，同时受温度、浓 度的影响。提出了标准的概念。 规定当溶液的浓度为1.0mol/L， 气体分压为101.3kPa，温度为 298K时，所测的电极电势，称为标 准电极电势，常用符号0表示。
§5.氧化还原与电极电 势
§5.氧化还原与电极电 势
在氧化还原反应中的概念：Байду номын сангаас
1．氧化反应（过程）： 失电子，氧化数升高的反应叫作 氧化反应（过程）。 2．还原反应（过程）： 得电子，氧化数降低的反应叫作 还原反应（过程）。
§5.氧化还原与电极电 势
3．氧化剂：在氧化还原反应中得电子， 氧化数降低的物质叫作氧化剂。 4．还原剂：在氧化还原反应中失电子， 氧化数升高的物质叫作还原剂。 5．氧化性：氧化剂得电子的能力叫作 氧化性或氧化能力。 6．还原性：还原剂失电子的能力叫作 还原性或还原能力。
§5.氧化还原与电极电 势
§5.氧化还原与电极电 势
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。 氧化数高的物质称为氧化态或氧化 型，以Ox表示。 氧化数低的物质称为还原态或还原 型，以Red表示。
§5.氧化还原与电极电 势
另外，习惯上也将一个半电池称为 一个电极，因此，也可以说原电池 是由两个电极组成的。 每个电极由同种元素的氧化态和还 原态物质组成，称为一个氧化还原 电对（简称电对）。 电对以符号“氧化型/还原型”或 “Ox/Red”表示。
§5.氧化还原与电极电 势
3.标准氢电极（SHE）
IUPAC选定标准氢电极作为电极电
势的共同比较标准。 标准氢电极由电对H＋/H2构成，
§5.氧化还原与电极电 势
H2－2e 2H+ 当t=250C，pH2=101.3kPa， [H+]=1mol/l时，H2和H＋溶液之间所 产生的电势差，就是标准氢电极的 电极电势。 并规定标准氢电极的电极电势为零， 即H+/H2＝0。