16.4 氧化还原法
氧化还原法
氧化还原法E E 2-E EEF三、基本原理通过药剂与污染物的氧化还原反应，把废水中有毒害的污染物转化为无毒或微毒物质的处理方法称为氧化还原法。
废水中的有机污染物(如色、嗅、味、COD)及还原性无机离子(如CN-、S2-、Fe2+、Mn2+等)都可通过氧化法消除其危害，而废水中的许多重金属离子(如汞、镉、铜、银、金、六价铬、镍等)都可通过还原法去除。
废水处理中最常采用的氧化剂是空气、臭氧、氯气、次氯酸钠及漂白粉；常用的还原剂有硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、硼氢化钠、水合脏及铁屑等。
在电解氧化还原法中，电解槽的阳极可作为氧化剂，阴极可作为还原剂。
投药氧化还原法的工艺过程及设备比较简单，通常只需一个反应池，若有沉淀物生成，尚需进行因液分离及泥渣处理。
电解氧化还原法的工艺过程及设备均有其特殊性，将辟专节讨论。
（一）反应程度的控制对于水溶液中的氧化还原反应，可以方便地用各电对的电极电势来衡量其氧化性(或还原性)的强弱，估计反应进行的程度。
氧化剂和还原剂的电极电势差越大，反应进行得越完全。
电极电势置主要取决于物质("电对")的本性(反映为E0值)，同时也和参与反应的物质浓度(或气体分压)、温度有关，其间的关系可用奈斯特公式表示：(13-1)利用上式可估算处理程度，即求出氧化还原反应达平衡时各有关物质的残余浓度。
例如，铜屑置换法处理含汞废水有如下反应：Cu+Hg2+=Cu2++Hg 当反应在室温(25℃)达平衡时，相应原电池两电极的电极电势相等：由标准电极电势表查得：＝0.34V，＝0.86V，于是可求得[Cu2+]／[Hg2+]＝1017.5。
可见，此反应可进行得十分完全，平衡时溶液中残Hg2+极微。
（二）影响处理能力的动力学因素由于多数氧化还原反应速度很慢，因此，在用氧化还原法处理废水时，影响水溶液中氧化还原反应速度的动力因素对实际处理能力有更为重要的意义，这些因素包括：(1)反应剂和还原剂的本性。
氧化还原法——精选推荐
一、定义氧化还原法 以氧化还原反应为基础的容量分析法。
二、原理氧化还原反应是反应物间发生电子转移。
示意式：还原剂1 － ne →← 氧化剂1 氧化剂2 ＋ ne →← 还原剂2还原剂1 ＋ 氧化剂2 →← 氧化剂1 ＋ 还原剂2氧化还原反应按照所用氧化剂和还原剂的不同，常用的方法有碘量法、高锰酸钾法、铈量法和溴量法等。
三、碘量法 （一）定义碘量法 利用碘分子或碘离子进行氧化还原滴定的容量分析法。
（二）原理 1.基本原理碘量法的反应实质，是碘分子在反应中得到电子，碘离子在反应中失去电子。
半反应式： I 2 ＋ 2e →← 2I - 2I - － 2e →← I 2 2.滴定方式I 2/2I -电对的标准电极电位大小适中，即I 2是一不太强的氧化剂，I -是一不太弱的还原剂。
（1）凡标准电极电位低于E 0I2/2I -的电对，它的还原形便可用I 2滴定液直接滴定（当然突跃范围须够大），这种直接滴定的方法，叫做直接碘量法。
（2）凡标准电极电位高于E 0I2/2I -的电对，它的氧化形可将加入的I -氧化成I 2，再用Na 2S 2O 3滴定液滴定生成的I 2量。
这种方法，叫做置换滴定法。
（3）有些还原性物质可与过量I 2滴定液起反应，待反应完全后，用Na 2S 2O 3滴定液滴定剩余的I 2量，这种方法叫做剩余滴定法。
3.滴定反应条件（1）直接碘量法只能在酸性、中性及弱碱性溶液中进行。
如果溶液的pH ＞9，就会发生下面副反应：I 2 ＋ 2OH - → I - ＋ IO - ＋ H 2O 3IO - → IO 3- ＋ 2 I -（2）间接碘量法是以I2＋ 2e→←2I-2S2O32-－ 2e → S4O62-—————————————I2＋ 2S2O32-→2I-＋ S4O62-反应为基础的。
这个反应须在中性或弱酸性溶液中进行；在碱性溶液中有下面副反应发生：Na2S2O3＋ 4I2＋ 10NaOH → 2Na2SO4＋ 8NaI ＋ 5H2O在强酸性溶液中，Na2S2O3能被酸分解：S2O32-＋ 2H+→ S↓＋ SO2↑＋ H2O如果在滴定时注意充分振摇，避免Na2S2O3局部过剩，则影响不大。
氧化还原反应的配平方法和技巧
氧化还原反应的配平方法和技巧氧化还原反应是中学化学教学的重点和难点，而且它的配平有助于同学们充分理解氧化还原反应的基本概念和实质。
然而，由于氧化还原反应类型多样，其配平方法存在一定差异，这使得同学们在学习时感到吃力。
事实上，只要我们掌握一些特殊技巧，结合有效的练习，就可以做到对氧化还原反应的配平迎刃而解。
下面本文分别从以下四个部分介绍氧化还原反应的配平：一是配平原则；二是配平步骤；三是常见配平方法；四是特殊配平技巧。
一、配平原则——①电子守恒②电荷守恒③质量守恒①电子守恒：还原剂失电子总数=氧化剂的电子总数，即还原剂（元素）化合价升高的总价数=氧化剂（元素）化合价降低的总价数。
②电荷守恒：对于离子方程式而言，电荷守恒是常第一位考察方程式是否配平的原则。
③质量守恒：依据原子个数守恒配平未发生氧化还原反应的元素。
配平后的方程式须检查是否符合质量守恒定律。
二、氧化还原反应方程式配平方法和步骤配平步骤：1）标变价2）找变化3）求总数4）配系数说明：a)“划好价”：1）C2O4H2 CH3COOH 2）NaH CaH2 NaBH4 3）BrCl BrF3 4）Fe3O4 Pb3O45）Na2S2O3FeS2Na2S X Na2S2O86）Na2O2H2O2BaO27）CrI3K2Cr2O7KCrO38）CuS Cu2S Cu3P 9）KMnO4 K2MnO4 MnO2 MnCl2。
b)配平的一般规律：i.“配系数”：用依据“质量守恒”、“电荷守恒”进行观察法。
ii.“配系数”：一般从右向左配（逆向配平法），有时也会从左向右配（正向配平法）如归中反应的配平。
iii.“求总数”：对集合原子优先配平：如HCl →Cl2 Cu3P→CuSO4 P4→H3PO4在计算得失电子最小公倍数前，应先处理好“2、3、4”。
三、常见重要氧化还原反应的配平方法——正向配平法和逆向配平法1、正向配平法——从左向右配（适用于：归中反应），即在计算好最小公倍数后配系数时，先从左边氧化剂还原剂配好相应系数，再配右边氧化还原产物的系数。
氧化还原计算方法归纳总结
氧化还原计算方法归纳总结氧化还原反应是化学反应中常见的一种类型，其中涉及到电子的转移过程。
正确计算氧化还原反应的步骤和方法对于化学实验和求解问题起着至关重要的作用。
本文将对氧化还原计算方法进行归纳总结。
一、确定氧化还原反应的电子转移过程在进行氧化还原反应计算时，首先需要确定反应中电子的转移方向。
氧化反应是指某一物质失去电子，而还原反应是指某一物质获得电子。
根据实际情况，可以确定氧化和还原反应的物质，并标记电子的转移方向。
二、平衡氧化还原反应的物质和电荷根据反应中的电子转移方向，我们可以根据实际情况编写未平衡的氧化还原反应方程式。
在平衡反应方程时，需要确保反应前后，反应物和生成物的原子数目和电荷数目保持平衡。
通过增减反应物和生成物的系数，使得反应方程式达到平衡状态。
三、确定氧化和还原的氧化态变化数在平衡反应方程式后，需要确定氧化和还原的氧化态变化数。
氧化态是元素在化合物中的氧化程度，反应过程中元素的氧化态会发生变化。
根据元素的氧化态变化数，我们可以推断出电子的转移数。
四、计算氧化还原反应的电子转移数和物质的摩尔数根据元素的氧化态变化数，可以计算出氧化还原反应的电子转移数。
其中，电子转移数是指电子在反应中的转移数目，可以直接通过氧化态变化数来得到。
此外，根据已知物质的摩尔数，可以推算出其他物质的摩尔数。
五、计算氧化还原反应的反应物质的摩尔比在计算氧化还原反应中物质的摩尔数后，可以进一步计算反应物质的摩尔比。
通过比较反应物质的摩尔数，可以了解反应物质的相对含量和反应的趋势。
六、计算氧化还原反应的反应物质的质量和体积在得到反应物质的摩尔数和摩尔比后，可以进一步计算反应物质的质量和体积。
通过摩尔质量和摩尔体积的关系，可以推算出反应物质的质量和体积。
七、计算氧化还原反应的理论产率和实际产率在计算氧化还原反应的过程中，我们可以根据已知物质的摩尔数和摩尔比，计算出理论产物的摩尔数和摩尔比。
理论产量是指在理想情况下，根据平衡反应方程式计算出的产物的摩尔数。
氧化还原法
Cl2 + H2O HOCl + HCl NaOCl Na+ + OCl-
第二节 化学氧化法
第一阶段：局部氧化阶段
CN- + OCl- + H2O CNCl+2OH-43; Cl- + H2O
②
注: 反应①速度快，与pH无关,中间产物CNCl在酸性 介质中较稳定，易挥发，其毒性和HCN相当。
Fenton试剂： H2O2(氧化剂)+ Fe2+(催化剂) H2O2在Fe2+的作用下，可分解产生氧化能力很强的 游离基HO·，反应过程：
Fe2++ H2O2 HO·+ H2O2 HO2·+ H2O2 Fe2++ HO·
Fe3++ OH- + HO·
HO2·+ H2O O2+ H2O+HO· Fe3++ OH-
① pH值(H+、OH-)影响着物质的存在形态。 ② H+参与反应，[H+]影响反应速度的快慢。
第二节 化学氧化法
化学氧化剂
①活泼非金属中性分子 如 Cl2、O2、O3、H2O2、ClO2等。
②含氧酸根及高价金属离子 如 ClO-、MnO4-、Cr2O7-、Fe3+等。
③新生态O原子
第二节 化学氧化法
Fe3++ H2O2
Fe2++ HO2- + H+
HO·可从有机物分子上抽出H原子或加成到双键上，
形成有机游离基，最终形成含羟基过氧化物，
第二节 化学氧化法
(二) 影响氧化反应的因素 （1）pH值: 最佳pH为3， （2）Fe2+的浓度: H2O2: Fe2+=10:1 （3）H2O2的投加量和投加方式:
16.4 氧化还原法
二、高级氧化技术
❖难生物降解或对生物有毒有害有机污染物处理问 题引起人们极大重视。
❖ 不仅难生物降解，一般氧化剂也难以去除。 ❖ 1987 年 Glaze 等 提 出 了 以 自 由 羟 基 （ ·OH ） 为 主
❖ 饮用水很有前途的工艺。
（二）几种有代表性高级氧化工艺
❖ (3)类Fenton
❖ 在常规Fenton试剂法中引入紫外光、光能 （Photo-）、超声（US）、微波（MW）、电能 （Electro-）和O2时可以提高H2O2催化分解产 生·OH的，显著增加Fenton试剂的氧化能力，节 省H2O2用量。
气体。 ❖ 不稳定性：在常温下自行分解为氧气放热，温度越高，分
解越快；浓度越高，分解越快；在水溶液中分解比气相中 快；pH高分解快。 ❖ 溶解性：在水中溶解度比纯氧高10倍，比空气高25倍 ❖ 毒性：臭氧浓度达到1～10×10-6时可引起头痛、恶心，最 高浓度0.3mg/m3 ❖ 氧化性：强氧化剂。酸性溶液中E0=2.07V,氧化能力仅次 于氟；碱性溶液中， E0=1.24V,氧化能力略低于氯 （ E0=1.36V）
2、臭氧氧化法
❖ 臭氧氧化法的优点：
▪ 氧化能力强，处理效果好（除臭，脱色，杀菌，去除 有机或无机污染物）
▪ 处理后废水中的臭氧易分解，不产生二次污染 ▪ 现场制备使用，操作管理较方便 ▪ 处理过程中泥渣量少
❖ 臭氧氧化法的缺点：
▪ 造价高（臭氧发生器） ▪ 处理成本高（臭氧制备，电耗）
3、湿式氧化法
特种工业用水、回用水深度处理。 废水的氧化还原处理法：分为氧化法和还原法两类。
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.。
氧化还原反应方程式配平方法归纳
2016一轮复习补充氧化还原反应方程式配平方法归纳一、左配法对于被氧化、被还原的元素在不同物质中的氧化还原反应，一般从左边反应物着手配平。
例1：配平Ag3AsO4+Zn+H2SO4－Ag+AsH3+ZnSO4+H2O解析：根据化合价升、降总数相等，先配平化学方程式左边化合价有变化的物质的化学计量数。
2Ag3AsO4+11Zn+H2SO4－Ag+AsH3+ZnSO4+H2O再根据质量守恒，用观察法即可配平其他物质的化学计量数。
配平后的化学方程式为：2Ag3AsO4+11Zn+11H2SO4=6Ag+2AsH3↑+11ZnSO4+8H2O二、右配法如果化合价有升降的元素是同一物质中的同一元素，或者氧化剂、还原剂是同一物质时，一般先从化学方程式右边着手配平。
例2：配平P+CuSO4+H2O---Cu3P+H3PO4+H2SO4解析：因为反应物P的化合价同时有升降，若先配平化学方程式左边的化学计量数，较为繁琐，采用右配法。
根据化合价升、降总数相等，先配平化学方程式右边化合价有变化的物质的化学计量数。
P+CuSO4+H2O5－Cu3P+6H3PO4+H2SO4再根据质量守恒，用观察法即可配平其他物质的化学计量数。
配平后的化学方程式为：11P+15CuSO4+24H2O=5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4三、奇数配偶法如果一个氧化还原反应方程式的一边某元素的原子数位偶数，而另一边为奇数时，可将该元素的原子先配成偶数，使该元素原子数在等式两边相等，然后再配平其他元素。
例3：配平S+C+KNO3－CO2+N2+K2S解析:反应物KNO3中三种元素的原子均为奇数，而生成物中三种元素的原子数均为偶数，故可先将KNO3的系数配成2得：S+C+2KNO3－CO2+N2+K2S，再用观察法配平其他物质的化学计量数。
配平后的化学方程式为：S+3C+2KNO3=3CO2↑+N2↑+K2S四、零价配平法若遇到用常规方法无法确定化合价的物质，可假设物质中各元素的化合价均为0，再计算出各元素的化合价的升、降值，并使元素的化合价的升、降总数相等，配平化合价有变化的元素，最后用观察法配平其他物质的化学计量数。
氧化还原反应计算
氧化还原反应计算氧化还原反应是化学反应中最基本也是最重要的一类反应类型。
在氧化还原反应中，电子的转移是关键，一个物质失去电子被氧化，而另一个物质获得电子被还原。
本文将介绍氧化还原反应的计算方法和相关的计算实例。
1. 氧化还原反应的基本概念氧化还原反应是指化学反应中发生电子转移的过程。
其中，氧化剂是指能进行氧化反应，得到更高的氧化态的物质；还原剂是指能进行还原反应，得到较低氧化态的物质。
氧化还原反应的特点是电子的转移，因此电子数目的改变是反应进行的关键。
2. 氧化还原反应的计算方法氧化还原反应的计算主要包括氧化数的计算、电子转移数的计算和平衡条件的确定。
2.1 氧化数的计算氧化数是指一个原子在化合物中的氧化状态。
在氧化数的计算中，需要根据元素的电子亲和势、电子电负性等因素来确定。
常见元素的氧化数规则如下：- 单质元素的氧化数为0；- 单原子离子的氧化数等于离子的电荷；- 氢的氧化数为+1，氧化时也可能为-1；- 氧的氧化数为-2，除在过氧化物中为-1。
2.2 电子转移数的计算电子转移数是氧化还原反应中电子的转移数量。
在计算电子转移数时，需要根据氧化数的变化来确定。
一般来说，氧化剂的氧化数减小，还原剂的氧化数增加，差值即为电子转移数。
2.3 平衡条件的确定氧化还原反应的平衡条件是指在反应过程中，参与的物质的物质的摩尔数之比与其系数之比相等。
在计算平衡条件时，可以通过平衡反应方程中的系数来确定。
3. 氧化还原反应的计算实例下面以以下反应为例进行氧化还原反应的计算：2KMnO4 + 3H2O2 + H2SO4 -> 2MnSO4 + 2KOH + 3O2 + 2H2O3.1 氧化数的计算在该反应中，氧化剂是KMnO4，还原剂是H2O2。
根据前述规则，氧的氧化数为-2，氢的氧化数为+1。
因此，可得：- KMnO4中，K的氧化数为+1，Mn的氧化数为+7，O的氧化数为-2；- H2O2中，H的氧化数为+1，O的氧化数为-1。
第三节 氧化还原法
1.反应机理
在亚铁离子催化下，双氧水能产生两种活泼的 自由基，从而引发和传播自由基链反应，加快有机 物和还原性物质的氧化 。
2.影响因素
1) pH：3~6 2) Fe2+浓度 3）H2O2 4） Fe2+ /H2O2
光催化氧化法原理
光催化氧化法是以n型半导体为敏化剂的特殊光 敏化反应，当用能量大于禁带宽度的光照射n型半导 体催化剂时，其满带上电子被激发，越过禁带，进入 导带，同时在满带上形成相应的电子孔穴，即在满带 和导带上分别产生孔穴和自由电子。若半导体此时处 于激发状态中，则在电场作用下，电子与孔穴分离并 迁移到粒子表面的不同位置，光生空穴有很强的得电 子能力，可夺取半导体颗粒表面上的有机物或溶剂中 的电子，使原本不吸收入射光的物质活化氧化，而电 子受体则可以通过接受表面上的电子而被还原。水溶 液中的光催化氧化反应，在半导体表面失去电子的主 要是水分子，水分子经过反应后生成氧化能力很强的 羟基自由基· OH,可以氧化多种有机物。可作催化剂的 物质包括TiO2、ZnO、Fe2O3、WO3等。
氯氧化法处理工艺及设备 1.处理方法
间歇式或连续式 2.处理设备 a 投氯装置 氯瓶和加氯机 、调制和投加设备 、 ClO2发生器等 b接触反应池 反应时间一般为0.5～1.5h。
二氧化氯产生方法
1.化学法
工艺原理： 2NaClO3＋4HCl＝ 2ClO2↑ ＋Cl2↑＋2NaCl ＋2H2O 5NaClO2+4HCl=4ClO2+5NaCl+2H2O
五、化学还原法
1.化学药剂还原
亚硫酸钠、硼氢化钠等
化学-第五章 氧化还原反应与氧化还原滴定法
MnO4 Mn2,还原剂的电对为
CO2
C2O24，两
M 4 8 n H O 5 e M 2 4 n 2 O H (1)
C 2O 2 4 2C 22 Oe(2)
（1）式2＋（2）式5得：
2MnO
4
16H
5C2O42
2Mn 2 10CO 2 8H 2O
第五章 氧化还原反应 与氧化还原滴定法
2019/11/14 1
要求：
氧化还原反应方程式的配平 掌握电极电位公式及其计算 化学计量点电位的计算公式 影响氧化还原滴定突跃范围的因素 氧化还原指示剂的理论变色点和变色范围。
2019/11/14 2
§1 氧化还原反应的基本概念
1.氧化数的引入：
原则：反应中氧化剂元素氧化数降低值等于还原剂元 素氧化数增加值，或得失电子的总数相等。
步骤： 1、写出反应物和生成物的化学式，同时标出氧化剂 原子和还原剂原子在反应前后氧化数的改变值。 2、根据氧化剂氧化数减少的总值和还原剂氧化数增 加的总值必须相等的原则，按照最小公倍数的原则对 各氧化数的变化值乘以相应的系数，使氧化数降低值 和升高值相等。 3、将找出的系数分别乘在氧化剂和还原剂的分子式 前面。
Cr2O72-+14H++6e = 2Cr3++7H2O (1)×6+(2)
6Fe2+－6e = 6 Fe3+ +) Cr2O72-+14H++6e = 2 Cr3++7H2O Cr2O72-+14H++6Fe2+ = 2Cr3++6 Fe3+ +7H2O
氧化还原完整ppt课件
能量转化
氧化还原反应过程中常常伴有 能量的转化。
氧化还原反应的速率
氧化还原反应的速率与反应条 件、反应物的浓度、温度等因
素有关。
02
氧化还原反应的原理
电子转移原理
电子转移是氧化还原 反应的核心。
氧化剂在反应中被还 原，还原剂在反应中 被氧化。
氧化剂获取电子，还 原剂失去电子。
原子价态原理
原子价态表示原子在化学反应中 的氧化程度。
阳极反应式
在电极反应式中，用 “+”符号表示阳极反应 ，即电子释放过程。
电极反应式的配平
根据得失电子数目和原子 守恒，对电极反应式进行 配平。
电子转移表示法
单线桥法
用单线桥表示电子转移的方向和 数目，连接氧化剂和还原剂之间
。
双线桥法
用双线桥表示电子转移的方向和数 目，连接氧化剂和还原剂之间，以 及氧化产物和还原产物之间。
电荷守恒配平
总结词
根据反应前后电荷的变化，确定氧化剂和还原剂的系数。
详细描述
首先确定氧化剂和还原剂的系数，再根据反应前后电荷的变 化确定氧化产物和还原产物的系数，最后检查其他物质的系 数是否满足质量守恒和电荷守恒。
得失电子守恒配平
总结词
根据反应前后得失电子的数量，确定氧化剂和还原剂的系数。
详细描述
原子价态升高表示它被氧化，降 低则表示它被还原。
常见的原子价态有：+1，+2， +3，-1，-2，-3等。
氧化还原电位原理
氧化还原电位是衡量氧化还原 反应进行的方向和程度的指标 。
电位高的物质可以氧化电位低 的物质。
氧化还原电位可以通过标准氢 电极来测定。
03
氧化还原反应的表示方法
氧化还原反应和氧化还原滴定法—氧化还原反应(基础化学课件)
二、电极电势
（一）电极电势 两个电极用导线相连有电流产生，说明两个两个
电极之间有电势差。 正负两极的电极电势之差称为原电池的电动势，
用E表示。 E = φ+ - φ-
例如：E = φCu2+/Cu - φZn2+/Zn
Cu-Zn原电池
（二）标准电极电势
（一）电极电势
➢ 标准电极电势：电极处于标准状态时的电极电势。 ➢ 符号：φθ ➢ 测定方法： （1）在标准状态下，将待测电极与标准氢电极组成原电 池（此电池为标准电池）； （2）用电位差计测定原电池的标准电池电动势（Eθ）； （3）用检流计确定原电池的正极和负极； （4）通过原电池的电动势计算待测电极的电极电势。
（1）单质中元素的氧化数为零。 （2）中性分子中各元素的氧化数的代数和等于零。 （3）单原子离子中元素的氧化数等于离子所带电荷数。
（4）在复杂离子中各元素氧化数的代数和等于该离子的电荷数。
（5）某些元素在化合物中的氧化数： 通常氢在化合物中的氧化数为＋1；通常氧的氧化数为－2。
3.氧化数的表示方法 ：
(2) 反应式必须配平！
如298K时反应: NO3- + 4H+ +3e = NO +2H2O
E(NO3
/
NO)
E
(NO3
/
NO)
0.0592V 3
lg
c(NO3 )c4 (H p(NO) / p
)
如： O2 + 4H+ + 4e = 2H2O
E(O2 /HLeabharlann O)E(O2 /H2O)
0.0592V 4
lg [ p(O2 )
/
p 1
氧化还原反应的计算
氧化还原反应的计算氧化还原反应是化学反应中一种重要的类型。
它涉及到电子的转移和原子的氧化还原状态的改变。
计算氧化还原反应的关键是确定反应中每个物种的氧化还原数和平衡反应的系数。
本文将详细介绍氧化还原反应计算的方法和步骤，在不同情况下给出具体的案例。
1. 氧化还原数的确定氧化还原数是指在化学反应中，一个原子的氧化态和还原态发生变化的程度。
根据氧化规则和还原规则，可以通过以下步骤来确定氧化还原数：(1) 原子处于单质状态时，其氧化还原数为0；(2) 单质原子中，电负性较小的原子的氧化还原数为正值，电负性较大的原子的氧化还原数为负值；(3) 在化合物中，氧化还原数的和等于化合物的电荷。
正离子的氧化还原数等于其离子的电荷，负离子的氧化还原数等于其离子的电荷的负值。
2. 平衡反应的系数确定平衡反应的系数表示了化学反应中物质的摩尔比例关系。
在计算氧化还原反应时，需要根据氧化还原数的变化来确定平衡反应的系数。
以下是两种情况下平衡反应系数的确定方法：(1) 在反应中某个元素的氧化还原数不发生变化时，该元素的系数为1；(2) 在反应中某个元素的氧化还原数发生变化时，需要通过将系数调整为最小整数比例来保持反应平衡。
举例说明：例一：氯化铁和硫酸铜反应生成亚硝酸铁和二氧化硫。
计算该反应的平衡化学方程式。
首先确定氧化还原数：Fe的氧化还原数由0变为+3，氯的氧化还原数由-1变为0，所以Cl 的系数为1，Fe的系数为2。
Cu的氧化还原数由+2变为+3，S的氧化还原数由+6变为+4，所以Cu的系数为1，S的系数为1。
因此，平衡化学方程式为：2FeCl3 + 3CuSO4 → 2Fe(NO2)3 + 3SO2 + 3CuCl2例二：在碱性条件下，氧化亚铁可以被氯气氧化成铁离子和氯化物离子。
计算该反应的平衡化学方程式。
首先确定氧化还原数：Fe的氧化还原数由+2变为+3，Cl的氧化还原数由0变为-1，所以Fe的系数为2，Cl的系数为6。
氧化还原法
氧化还原法
氧化还原法，哇哦，这可真是个神奇的玩意儿！就好像是化学反应世界里的一场精彩大戏。
你看啊，在这个氧化还原的舞台上，各种元素你来我往，电子像小精灵一样蹦蹦跳跳地转移着。
有的元素得到了电子，变得兴高采烈，化合价降低了，这就是被还原啦；而有的元素呢，无奈地失去了电子，心情低落，化合价升高，这就是被氧化啦。
这不就像是一场争夺电子的游戏吗？
它的应用那可真是广泛得让人惊叹！在冶金工业中，它能把矿石中的金属提炼出来，让那些深埋地下的宝贝重见天日。
这不就像是一个挖掘宝藏的过程吗？在电池里，氧化还原反应不停地进行着，为我们的生活提供着源源不断的能量，没有它，我们的手机、电脑啥的可都没法正常工作啦，那得多无聊啊！
再想想我们的日常生活，氧化还原法也无处不在呢。
食物的腐败变质，不就是一种氧化反应在捣乱吗？而我们通过一些保鲜手段，不就是在和这种氧化做斗争吗？还有，人体内的新陈代谢，也包含着无数的氧化还原过程，维持着我们身体的正常运转。
难道你不觉得氧化还原法就像是一个默默工作的幕后英雄吗？它不声不响地影响着我们生活的方方面面，却常常被我们忽视。
我们每天享受着它带来的便利，却很少去认真思考它的神奇之处。
氧化还原法真的是太重要啦！它是化学世界里的一颗璀璨明珠，照亮了我们探索和利用化学反应的道路。
我们应该更加深入地了解它，好好地利用它，让它为我们的生活创造更多的美好和奇迹！不是吗？。
化学氧化还原法
化学氧化还原法《化学氧化还原法》同学们，今天咱们来好好唠唠化学里的氧化还原法，这里面可是有不少有趣的化学概念呢。
咱们先来说说化学键。
大家可以把化学键想象成原子之间的小钩子。
离子键呢，就像是带正电和带负电的原子，它们之间就像超强磁铁一样，“嗖”的一下就吸在一起了。
比如说氯化钠，钠原子失去一个电子变成带正电的钠离子，氯原子得到一个电子变成带负电的氯离子，这一正一负就紧紧吸住了，这就是离子键。
共价键呢，就好比几个原子共用小钩子连接起来。
像氢气分子，两个氢原子都拿出一个小钩子，然后一起共用这两个小钩子，这样就形成了共价键。
那化学平衡又是什么呢？这就好比一场拔河比赛。
反应物和生成物就像两队人。
刚开始的时候呢，可能反应物这边人多力量大，反应就朝着生成物那边进行得比较快。
但是随着反应进行，生成物这边的力量也慢慢起来了。
最后达到一个状态，就像是两队人势均力敌了，正反应和逆反应的速度相等了，这个时候整个反应体系里各种物质的浓度也就不再变化了，这就是化学平衡。
再来说说分子的极性。
咱们可以把分子想象成小磁针。
比如说水，水是极性分子。
氧原子那一端就像小磁针的南极，带着负电；氢原子那一端呢，就像小磁针的北极，带着正电。
而二氧化碳就不一样了，二氧化碳是直线对称的分子，就像两边一样重的天平，它是非极性分子，没有这种一头正电一头负电的情况。
还有配位化合物呢。
这里面的中心离子就像是一场聚会的主角，周围的配体呢，就像是来参加聚会的小伙伴。
这些小伙伴很热情，它们带着孤对电子，愿意和中心离子共享，这样就形成了配位化合物。
下面就是咱们今天的重点——氧化还原反应中的电子转移啦。
这就像一场交易。
就拿锌和硫酸铜反应来说吧。
锌原子就像是一个大方的卖家，铜离子像是买家。
锌原子把自己的电子给了铜离子，自己就变成了锌离子，而铜离子得到电子后就变成了铜原子。
在这个过程中，电子就从锌原子转移到了铜离子身上，这就是氧化还原反应中的电子转移。
最后再讲讲化学反应速率的影响因素。
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❖当半导体处理于溶液中时，便 可产生羟基自由基， 因此UV/TiO2法成为备受关注的高级氧化过程。
❖ 缺点：对紫外的吸收范围窄，光能利用率低、电 子-空穴复合率高，量子产率较低。改性TiO2研究。
❖大量研究表明， UV/H2O2/Fe2+工艺对氯酚混合液、 硝基苯、十二烷基苯磺酸、苯、氯苯的降解都 十 分有效。
（二）几种有代表性高级氧化工艺
❖ （4）UV/TiO2 ❖ TiO2在受到大于禁带宽度的能量（3.2eV）激发时，
充满的价带上的电子被激发越过禁带进入导带， 同时价带上形成相应空穴（h*）。
1 1
2
1 2(酸性)
2 2 2.5
平均氯得失 电子数
1（0） 1（-1） 2（-1）
含氯量W％
100 56 47.65
2（-1）
49.6
2（-1）
69
4（-3）
39.2
2（-1）
81.7
82.5
5（-4）
52.6
有效氯W％
100 56 95.4
99.2
138 156.8 163.4 165 263
（二）几种有代表性高级氧化工艺
第二阶段：要求pH值8～8.5，需要1小时（30min）.
2CNO 3OCl CO2 N2 CO32 3Cl 理论值： CN-:Cl2:NaOH=1:6.8:6.2 实际控制投加CN-:Cl2=1:8
2、臭氧氧化法
❖ （1）臭氧的性质 ❖ 氧的同素异构体，常温常压下是一种具有鱼腥味的淡紫色
（二）几种有代表性高级氧化工艺
❖1. Fenton试剂法 ❖ Fenton试剂由H2O2与Fe2+组成，当pH低时（一般
要求3左右），在催化下过氧化氢会分解产生·OH， 从而引发链式反应。 ❖ 常用的催化剂：硫酸亚铁、络合铁、铜、锰、天 然酶等。
（二）几种有代表性高级氧化工艺
Fenton试剂链式反应
（一）高级氧化特点
（1）高氧化性。·OH极强的氧化剂，氧化电位比普通氧
化剂，如Cl2、H2O2、O3等高的得多。因此， ·OH氧化力 明显高于普通氧化剂。
氧化剂 F2 ·OH MnO4O3 H2O2 HClO Cl2 O2
表16-3 几种氧化剂的氧化电们比较
半反应
氧化电位/V
3.05
2.80
2.09
2、臭氧氧化法
❖ 主要用于深度处理，进一步降低生物处理出水中 的BOD、COD，脱色，除臭、除味、杀菌、杀藻、 除铁、锰、氰、酚等。
❖ 印染废水处理（脱色） ❖ 含氰废水处理（破氰） ❖ 含酚废水处理（除酚） ❖ 游泳池循环水处理（消毒） ❖ 臭氧氧化有机物机理：夺取氢原子，使链烃羰基
化；打开双键，发生加成反应；氧原子进入芳香 环发生取代反应
A 0 a1
b1 b2
H
a2
a3 B a4
加氯量mg/L
需氯量试验11，需要5分钟，控制10-15分钟
HOCl H OCl CN OCl H 2O CNCl 2OH CNCl 2OH CNO Cl H 2O
生的在CNCl为挥发物质，毒性跟HCN差不多。但在pH=10 ~11 时，只需10~15min就可转化为毒性小的氰酸根。虽然CNO-毒 性只有CNCl的千分之一，为了水体安全，应进一步氧化。
（二）几种有代表性高级氧化工艺
❖ 2、H2O2/UV法 ❖ H2O2/UV对有机物体系的去除能力比单独用H2O2
强。 H2O2在受到一定能量紫外照射时可以产生 OH，有研究认为，这一工具有比Fenton试剂更佳 的费用效益比。
❖ 不仅去除有机污染物，而且没有二次污染。
❖缺点：UV利用率低， H2O2只吸收300以下的紫外， 因此 吸收系数低，反应速率慢。
氯消毒
NH 3 HOCl NH 2Cl H 2O
NH 2Cl HOCl NHCl 2 H 2O
NH2Cl与NHCl2的分布由如下平衡决定：
2NH 2Cl
H
NHCl 2
NH
4
NHCl2的杀菌能力比NH2Cl强，氯胺消毒还是依靠HOCl，当水中 HOCl消耗后，上式反应向左进行，释放出HOCl，因而氯胺消
湿式氧化法：在高温（125～320℃）和高压（0.5～ 20MPa）的操作条件下，以氧气和空气作为氧化剂，将废 水中的有机物转化为二氧化碳和水的过程。
湿式氧化法的应用：（i）进行高浓度难降解有机废水生化 处理的预处理，以提高可生化性；（ii）用于处理有毒有害 的工业废泥。
有研究表明，当时水COD浓度大于20g/L时，可以能量自给。
特种工业用水、回用水深度处理。 废水的氧化还原处理法：分为氧化法和还原法两类。
常用氧化剂—— 空气、臭氧、氯气、 次氯酸钠及漂白粉
常用还原剂—— 硫酸亚铁、亚硫酸 氢钠及铁屑
主要氧化法
常用氧化法及其应用
氯氧化法：氰化物，硫化物，消毒 臭氧氧化法：酚，氰化物，染料，有机物，消毒。 湿式氧化法：高浓度有机废水，炼油的废碱渣，
消毒过程是不可逆过程 D+M→DM
消毒效果和速度与下列因素有关：
①微生物特性，杀菌易，杀病毒难；单个易，成团 。
②温度：较高温度对消毒过程有利。
③pH：决定了氯系消毒剂的存在状态，低pH值时， HOCl或NHCl2量多，杀菌能力强。
④水中杂质：水中的悬浮物掩蔽菌体；还原剂消耗氧化 剂；氨与HOCl作用生成氯胺 。把氯胺中的氯称为化合性 氯，HOCl和OCl-游离氯。
《水污染控制工程》
第十六章 污水的化学与物理化学处理 主讲教师：
第四节 氧化还原法
（一） 概述 （二）化学氧化法 （三）化学还原法 （四）电解法
（一）概述
参与反应的物质元素发生化合价的改变，称为氧化 还原反应。失去电子物质被氧化，得到电子物质被 还原。
改变化合价——使剧毒的化合物变为微毒或无毒。 改变分子结构——提高有机物的生物降解性。 与生物氧化相比，需用费用较高，仅用于饮用水、
2、臭氧氧化法
❖ 臭氧氧化法的优点：
▪ 氧化能力强，处理效果好（除臭，脱色，杀菌，去除 有机或无机污染物）
▪ 处理后废水中的臭氧易分解，不产生二次污染 ▪ 现场制备使用，操作管理较方便 ▪ 处理过程中泥渣量少
❖ 臭氧氧化法的缺点：
▪ 造价高（臭氧发生器） ▪ 处理成本高（臭氧制备，电耗）
3、湿式氧化法
主要处理设备：反应池及沉淀池
化学式
液氯 Cl2 漂白粉CaCl(OCl) 次氯酸钠NaOCl
次氯酸钙 Ca(OCl)2
一氯胺 NH2Cl 亚氯酸钠NaClO2
氧化二氯Cl2O 二氯胺NHCl2
二氧化氯
分子 量
71 127 74.5
143
51.5 90.5 87 86 67.5
氯当量 molCl2/mol
乙酸和丙酸对湿式氧化有抗性，可借助催化剂。构成催化 湿式氧化（CWO）。过渡金属及其氧化物。均相和非均相。
二、高级氧化技术
❖难生物降解或对生物有毒有害有机污染物处理问 题引起人们极大重视。
❖ 不仅难生物降解，一般氧化剂也难以去除。 ❖ 1987 年 Glaze 等 提 出 了 以 自 由 羟 基 （ ·OH ） 为 主
毒比HOCl慢.
折点加氯法
b3 b4
化合性余氯 游离性余氯
图中虚线（该线，与坐
标轴成45°角）表示水 中无杂质时加氯量与余
1区 2区
3区
4区
氯量的关系。实线表示
余氯量mg/L
氯与杂质化合后的情况，
b值即需氯量—被氯氧
化的杂质，不能为余氯
测定。a代表余氯量，a
加b即加氯量。
1区：氧化还原性物质， 余氯为零；2区：氯与 氨化合，产生氯胺，有 余氯，是化合氯；3区： 加氯量增加，氯胺被氧 化成不起消毒作用的氯， 余氯减少，到折点B；4 区：完全是游离性余 氯。———折点加氯
❖ 饮用水很有前途的工艺。
（二）几种有代表性高级氧化工艺
❖ (3)类Fenton
❖ 在常规Fenton试剂法中引入紫外光、光能 （Photo-）、超声（US）、微波（MW）、电能 （Electro-）和O2时可以提高H2O2催化分解产 生·OH的，显著增加Fenton试剂的氧化能力，节 省H2O2用量。
气体。 ❖ 不稳定性：在常温下自行分解为氧气放热，温度越高，分
解越快；浓度越高，分解越快；在水溶液中分解比气相中 快；pH高分解快。 ❖ 溶解性：在水中溶解度比纯氧高10倍，比空气高25倍 ❖ 毒性：臭氧浓度达到1～10×10-6时可引起头痛、恶心，最 高浓度0.3mg/m3 ❖ 氧化性：强氧化剂。酸性溶液中E0=2.07V,氧化能力仅次 于氟；碱性溶液中， E0=1.24V,氧化能力略低于氯 （ E0=1.36V）
Fe2 H 2O2 Fe3 OH •OH Fe3 H 2O2 Fe2 H •H 2O RH •OH R • H 2O R H 2O2 ROH •OH Fe2 •OH OH Fe3
❖ 对常见有机物的氧化COD去除率达70%以上；
❖ 可与紫外光合并氧化卤代脂肪烃，乙酸盐、有机 酸及炸药等
E0=0.9v
0
4
HOCl 20℃
氯胺 25℃
5 67
0
10
20
HOCl
30
0℃
40
50
60
70
80
90
100
8 9 10 11 pH
HOCl 比OCl-的氧化能力强得多，HOCl、OCl-所占的百分数
OCl-带电，影响接触，氯氧化
与pH值和水温的关系
法在酸性溶液中较为有利
氯消毒
两种途径：①通过细胞壁渗入细胞体，灭活细胞体 内的酶蛋白；②直接氧化细胞质