上海交通大学无机与分析化学第十章ppt演示文稿

例1：配平酸性介质下KMnO4溶液与Na2SO3的反应 [解] 先写出相应的离子反应式：
MnO4- + SO32- + H+ Mn2+ + SO42写出半反应： SO32- SO42- + 2e (反应物缺氧)
MnO4- + 5e Mn2+ (生成物缺氧) 配平半反应：
SO32- + H2O SO42- + 2H+ + 2e (1) MnO4- + 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O (2) 得失电子数相等：(1) 5 + (2) 2得
S2O32-
O -O S O-
S的氧化数为＋2， S
+4, (+6) 0, (-2)
• 氧化数是按一定规则指定的形式电荷的数值，它可以是负 数、正数，也可以是分数或零；(原子价一般为整数)
• 在化合物中，某一元素的氧化数是该元素的平均氧化数；
• 需要指出的是氧化数的概念并非人为的形式规定，它是有 实验事实为依据的。例如：实验证实，使1 mol MnO4- 还 原为MnO2 时，需得到 3 mol 电子；而还原为 Mn2+ 时， 需5 mol 电子，它们相应的氧化数变化分别是：(+7) – (+4) = 3 及 (+7) – (+2) = 5。
上海交通大学无机与分析化学 第十章ppt演示文稿
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基本概念
原子价和氧化数：
1. 原子价的概念：
元素原子能够化合或置换1价原子(H)或1价 基团(OH－)的数目。
2．氧化数的概念(Oxidation Number)：
1970年，IUPAC 对氧化值作了以下定义： 氧化数是某元素一个原子的荷电数，这种荷电数由假 设把每个键中的电子指定给电负性更大的原子而求得 (电子偏移情况的“形式电荷”数）。 由于化合物中组成元素的电负性不同，原子结合时， 电子对总是要移向电负性大的一方，从而使化合物中 组成元素原子带有正或负电荷，这些所带的形式电荷 就是该原子的氧化数。 氧化数就是化合物中每元素所带的形式电荷，只说明 现象，不一定符合本质。
氧化还原作用： •氧化还原反应：使某些元素的氧化态发生改变的反应。 其本质是就是电子的得失，（氧化剂与还原剂之间的 反应） •氧化（oxidation）：氧化数升高的过程 •还原（reduction）：氧化数降低的过程 •氧化剂：氧化数降低的反应物 •还原剂：氧化数升高的反应物 这两种物质相互依存、这两个过程也相互依存，在同 一个反应中同时发生。
2个 “e” 的转 移
共价键
“形式电荷” +1 -2 （电子偏移情况的反映）
称为“氧化数”
规则： 化合物中各元素氧化数的代数和为零。
1）单质中，元素的氧化数等于零。（N2 、H2 、O2 等） 2）二元离子化合物中，与元素的电荷数相一致。 NaCl CaF2
+1,-1 +2,-1
3) 共价化合物中，成键电子对偏向电负性大的元素。
配平原则：氧化剂和还原剂得失电子数相等
方法要点： 1）根据实验，确定产物、反应物在溶液体系中的存在 形式，写出相应的离子反应式（弱电解质、有机物、气 体以分子式表示） 2）将反应物分成两个半反应，即氧化剂的还原反应和 还原剂的氧化反应 3）按物料、电荷平衡原则配平两个半反应 4）根据得失电子数相等的原则确定各个半反应的系数 5）根据反应条件确定反应的酸碱介质，分别加入H+、 OH-、H2O，使方程配平
可见：氧化态与还原态是建立在得失电子的关系上得 电子的物质：氧化数降低、是氧化剂、本身被还原失 电子的物质： 氧化数升高、是还原剂、本身被氧化 氧化还原反应是两个或两个以上氧化还原电对共同作 用的结果，所有的氧化还原反应都可以找到相应的氧 化还原电对。
氧化还原方程式的配平
氧化还原反应方程式的配平 （1）氧化数法（中学学过） （2）离子电子法－－本法适用于溶液中的反应
2MnO4- + 5SO32- + 16H+ + 5H2O = 2Mn2+ + 8H2O + 5SO42- + 10H+
氧化态：同一元素高氧化态物质称为氧化态 还原态：同一元素低氧化态物质称为还原态
歧化反应：氧化剂与还原剂是同一种物质
同一种元素不同氧化数的两种物质构成的氧化 还原体系，称氧化还原电对。 表示形式：氧化态/还原态 如：Cu2+/Cu， Fe3+/Fe2+，MnO4－/Mn2+……
共轭关系：
氧化态 + ne = 还原态
且可为分数、零，它只要求化合物的形式电荷为 零即可。
• 原子价只是用于较简单的分子，对于复杂分子，
不知道结构就无法知晓其原子价。而氧化数只是
一种形式电荷，不必知道分子结构。
氧化还原的特征
化学反应分类： 非氧化还原反应：在反应过程中，元素的氧化 数不变，如：酸碱反应、沉淀反应、配合反 应、复分解反应。 氧化还原反应：在反应过程中，反应物与生成 物中有的元素的氧化数发生变化。
运用上述定义时，须遵循以下几条规则：
在离子型化合物中，元素原子的氧化数等于该原子的 离子电荷数； 在共价型化合物中，共用电子对偏向于电负性大的元 素原子后，在两原子中留下的表观电荷数即为它们的 氧化数。 分子或离子的总电荷数等于各元素的氧化数的代数和， 分子的总电荷数为零。
氧化数与电子转移
Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu H2 + 0.5 O2 H 2 O
• 氧化数反映了元素在化合物中的氧化态，因此氧化数又往 往被称为“氧化态”。
• 引入氧化数是为了利于讨论氧化还原反应。
原子价与氧化数： • 理论基础：原子价——离子键与共价键（共享电
子对的概念、表征形成单键的能力）； 氧化数——电负性和现代价键理论;
• 两者之间的联系： 原子价一般不变；而氧化数为形式电荷，可变
O: -2 (H2O 等）； －1 （H2O2); -0.5 (KO2 超氧化钾） H: +1, 一般情况； －1， CaH2 、NaH
思考题： 确定氧化数
（1）Na2S2O3

Na2S4O6
+2
+2.5
（2）K2Cr2O7 CrO5
+6
+10
（3）KO2
KO3
-0.5 -1/3
注意：1） 同种元素可有不同的氧化数； 2） 氧化数可为正、负和分数等； 3） 氧化数不一定符合实际元素的电子转移情况。