第5章 氧化还原和电极电势

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三、电极电势的应用
1、比较氧化剂和还原剂的强弱 0 j0 j 值越大，氧化态的氧化能力越强；
[例4] 已知： Sn 2e Sn 3 2 Fe e Fe
4 2
值越小，还原态的还原能力越强。
对于电极反应：
aA(氧化型) + ne = bB（还原型）

-
25℃时，电极反应的电极电势 常用下式计算：
0.05916 [氧化型] j j lg b n [还原型]
0
a
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（二）能斯特（Nernst）方程式

应用能斯特方程时必须注意：

(1)若组成电极的物质为纯固体或纯液体，不写入方 程式；若为气体物质，可在方程式中代人其分压(分 压以101．3kPa的倍数值表示)。
＋ 5eⅹ2
反应中铁至少要有两个原子参加，故应乘以２ 2KMnO4 10FeSO4 8H2SO 4 2MnSO4 K 2SO 4 5Fe2 (SO 4 ) 3 8H2 O
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四、 氧化还原反应方程式的配平
[例２]铜和稀硝酸反应 Cu HNO3 (稀） — Cu(NO3 ) 2 NO H 2 O
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二、 电极电势

1.标准氢电极

Pt,H2 (P 101.3kPa)H (1mol/L)
电极反应：
2H (aq) 2e- H 2 (g)
j
0 H / H2
0.0000 v
标准氢电极结构示意图
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2、标准电极电势的测定
E
0 电池
j (H /H 2 ) - j (Zn /Zn) = 0.763(V)
1、原料药物的生产
2、增强药物的稳定性

（三）在药物检验方面的应用
（常用于检验某些具有氧化、还原性质的药物 ）
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小结：
1.氧化数的概念及计算 2.氧化、还原、氧化剂、还原剂 3.氧化还原反应的配平
升失氧 降得还
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第二节 原电池和电极电势
一、 原电池（primary battery） 二、 电极电势（electrode potential） 三、 电极电势的应用
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(二) 氧化剂和还原剂

（1）常见的氧化剂
——氧化数易降低的物质，见表3-1。
① 活泼的非金属； ② 具有高氧化数的含氧化合物； ③ 某些氧化物和过氧化物； ④ 高价金属离子。

（2）常见的还原剂
——氧化数容易升高的物质，见表3-2。 ①活泼金属和较活泼金属及某些非金属的单质； ②具有低或较低氧化数的化合物； ③低价金属离子。
3Cu 8HNO3 (稀） 3Cu(NO3 ) 2 2NO 4H2 O
[例３] 高锰酸钾和盐酸反应 KMnO4 HCl — MnCl2 Cl 2 KCl H 2 O
－e×2×5
2
K Mn O 4 H Cl— Mn Cl 2 Cl2 KCl H 2 O
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一、 氧化数（oxidation number）

㈡ 元素氧化数的计算（规定）

1、单质分子中元素氧化数为0； 2、离子化合物中，元素氧化数=所带电荷；

3、共价化合物中，X大为负，X小为正，
（将电子偏移看成电子得失） A.O：-2 ,(除OF2中为+2,H2O2中为—1) ;


Zn2+ / Zn
Cu2+ / Cu
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电对的书写
氧化数高的称为氧化型 氧化数低的称为还原型
MnO4 8H 5e Mn
-
-

2
4H2 O
MnO4-/Mn2+ Mn2+/MnO42017年6月
√
X
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（二）原电池的组成

表示原电池的组成的一般规定：

的现象。规定凡发生失氢现象的反应，即是氧化反应；凡发生加氢
现象的反应，即是还原反应。
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三、 氧化剂和还原剂
(一) 氧化剂和还原剂的概念 1、定义
还原剂：凡失去电子，氧化数升高的物质。 氧化剂：凡得到电子，氧化数降低的物质
2、说明：
氧化剂能使其他物质氧化，而本身被还原， 还原剂能使 其他物质还原，而本身被氧化。 在还原剂被氧化的同时，氧化剂被还原。 在氧化还原反应中，电子是从还原剂转移到氧化剂。 因得失电子能力不同，氧化剂和还原剂有强弱之分。得电子能 力强的氧化剂，称强氧化剂。
Zn
2
2e Zn
-
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（二）能斯特（Nernst）方程式

应用能斯特方程时必须注意： (2)电极反应中若有H+、OH-等存在，则应把这些 物质的浓度表示在方程式中，H2O不列入方程。
[例2]已知电极反应：MnO - 8H 5e- Mn2 4 H O 4 2 求25℃ pH=5时的电极电势。
被还原 氧化剂
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被氧化 还原剂
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(一) 氧化剂和还原剂的概念
判断氧化剂还原剂应注意的问题：


（１）同一种物质在不同反应中，有时作氧化剂，有时作 还原剂。一般具有可变氧化数的元素，当处于中间氧化态 时，具有这种性质。 处于最高氧化数的元素的化合物，只能作氧化剂；处 于最低氧化数的元素的化合物，只能作还原剂。 （２）有些物质在同一反应中，既是氧化剂又是还原剂。 （３）氧化剂、还原剂的氧化还原产物与反应条件有密切 的关系，反应条件不同，氧化还原的产物也不同。例如强 氧化剂高锰酸钾在酸性、中性、碱性溶液中，其还原产物 就各不相同。
0 0 2
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能斯特（Nernst）方程式
j Ox / Re d j
0
0 Ox / Re d
RT Ox ln nF Re d
0.059 Ox j j lg n Re d
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（二）能斯特（Nernst）方程式

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四、 氧化还原反应方程式的配平

原则：

还原剂失去电子的总数（或氧化数升高的总数）与氧化剂 得到电子的数（或氧化数降低的总数）必相等； 反应前后每一元素的原子数相等。


方法：

简单的氧化还原反应，可以用观察法来配平。
电子得失/氧化数升降配平法 （最小公倍数法）
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第一节 氧化还原反应的基本概念



一、 二、 三、 四、 五、
氧化数 氧化还原 氧化剂和还原剂 氧化还原反应方程式的配平 氧化还原反应的应用
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一、 氧化数（oxidation number）

㈠ 氧化数的概念 元素的原子形式上所带的电荷数；

可以是正、负、整、分、或0；
－1e×2 ⅹ5
K Mn O 4 Fe SO 4 H 2 SO 4 — Mn SO 4 K 2 SO 4 Fe 2 (SO 4 ) 3 H 2 O
7 2 2 3
KMnO4 FeSO 4 H 2SO 4 — MnSO4 K 2SO 4 Fe2 (SO 4） 3 H2O

氧化数高的称为氧化型，氧化数低的称为还原型。 氧化型与还原型之间的相互转化即是电极反应。 -
氧化型 +
ne
== 还原型
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铜锌原电池

总化学反应 ：Zn + Cu2+==Zn2+ + Cu
锌极： Zn - 2e→ Zn2+ （-）（氧化反应） 铜极： Cu2+ + 2e → Cu （+）（还原反应） 盐桥：保持溶液的电中性
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一、 原电池（primary battery）

1.原电池概念： 利用氧化还原反应产生电流，把化学能转变为电能的 装置。 铜锌原电池

Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4
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（二）原电池的组成

原电池的组成：

两个电极或两个电对

电对：（氧化型／还原型）


解： 4×X +2×1 +6 ×(-2)＝0 5 X= 2
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二、 氧化还原

规律：

氧化数降低↓-得电子-被还原-氧化剂（OX.） 氧化数升高↑-失电子-被氧化-还原剂（Red.）

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二、 氧化还原

概念：

氧化反应：物质失去电子（氧化数升高）的反应。 还原反应：物质得到电子（氧化数降低）的反应。 氧化还原反应：凡是有电子得失的化学反应。 在有机化学和生物化学中，氧化还原反应还常常表现为失氢和加氢
B.H：+1 ,(除NaH中为-1);

4、每一个化合物中所有元素的氧化数的代数和为0
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㈡ 元素氧化数的计算

［例１]试求重铬酸根(Cr2O72-）离子中铬元素的 氧化数。 解：设铬元素的氧化数为X
2 × X + (-2)×7＝-2 ∴X = ＋6
[例2] 试求连四硫酸钠（Na2S4O6）分子中硫元 素的氧化数。