2020高中化学原电池和氧化还原反应
原电池和氧化还原反应
电池的电动势和 r Gm 的关系
( r Gm )T , p zEF
rG m zE F
式中，z是电池的氧化还原反应式中传递的电子数， F是法拉第常数，即1mol电子所带的电量，其值为 96485C· mol 。这是联系热力学和电化学的重要公 式。
-1
原电池反应的标准平衡常数
表示电极电势的能斯特方程
(r Gm )T , p r G (T ) RT ln (aB )T , p
m B
B
zEF zE F RT ln (aB )T , p
B
B
RT B EE ln (aB )T , p zF B
0.059V B EE lg (aB ) T, p z B
罗马数字表示它的氧化态，写成Fe(III)。
氧化还原氧化还原方程式的配平——氧化数法
原则：还原剂氧化数升高数和氧化剂氧化数降低 数相等。 1. 确定反应物和产物的化学式； 2. 找出氧化剂和还原剂，确定它们氧化数的变化 ；
3. 根据氧化数升高及降低的数值的最小公倍数，
写出并配平稀H2SO4介质下KMnO4与NaCl的反应
2KMnO4 +10NaCl+8H 2SO 4 =2MnSO 4 +5Cl2 +K 2SO 4 +5Na 2SO 4 +8H 2 O
氧化还原方程式的配平——离子电子法
原则：还原剂和氧化剂得失电子数目相等。
1. 确定氧化剂、还原剂和相应的产物（离子形式）；
• 氟在化合物中的氧化数为-1。
氧化还原的基本概念——氧化数
例： K2Cr2O7 Fe3O4 Na2S2O3 Cr ----- +6 Fe ----- +8/3 S ------ +2
原电池工作原理本质是氧化还原反应
原电池工作原理本质是氧化还原反应电池是通过氧化还原反应来实现能量转换的装置，它通过将化学能转化为电能，供给我们所需要的电力。
电池的工作原理可以追溯到化学反应中的氧化还原反应。
氧化还原反应是指一个物质失去电子被氧化，而另一个物质获得电子被还原的过程。
在电池中，两个氧化还原反应同时进行，一个作为阴极反应，一个作为阳极反应。
这两个反应共同产生了电力。
电池实质上是由两个半电池组成的，其中一个半电池是正极，也称为阳极，负责氧化反应；另一个半电池是负极，也称为阴极，负责还原反应。
两个半电池之间通过电解质连接。
在一个典型的电池中，通常有两种基本的原电池工作原理：1.干电池：干电池包含一个锌阳极和一个二氧化锰阴极。
在这个电池中，锌离子被还原为锌金属，而二氧化锰被氧化为二氧化锰。
这个反应产生了电子，形成了电流。
同时，电解质帮助离子在两个半电池之间传递。
2.燃料电池：燃料电池以氢气为燃料，通过氧化还原反应产生电流。
在一个标准的燃料电池中，氢气在阳极处被氧化为氢离子，并且这些氢离子穿过电解质层从阳极运输到阴极。
与此同时，在阴极处，氧气被还原为氧离子，然后与氢离子结合形成水。
无论是干电池还是燃料电池，它们的工作原理都是在两个半电池中进行氧化还原反应，以产生电流。
这个电流可以通过外部电路来提供电力。
总结来说，电池的工作原理本质上是通过氧化还原反应来实现的。
氧化还原反应在两个半电池中同时进行，产生电子和离子运动，从而形成电流。
电流通过外部电路供给我们所需要的电力。
电池的工作原理的深入理解对于我们理解和使用电池具有重要意义。
氧化还原反应与原电池
电极材料
铜片、锌片、碳棒等；
电解质溶液
稀硫酸、食盐水、氢氧化钠溶液等；
其他材料
盐桥、导线、电流表等；
工具
烧杯、滴定管、搅拌器、电烙铁等。
原电池的制作过程与注意事项
制作电极
配置电解质溶液
组装原电池
测试原电池性能
注意事项
将选定的电极材料加工 成适当的大小和形状；
根据需要，将适量的电 解质溶解在水中；
将电极插入电解质溶液 中，通过导线连接电流 表；
观察电流表是否显示电 流，记录实验数据。
确保电极间距适中，避 免短路；电解质溶液应 适量，避免过饱和或不 足；注意安全，避免电 极短路或电解过度导致 发热或爆炸。
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原电池中氧化还原反应的类型与实例
01
活性金属-活性非 铜作为氧化剂，发生氧化还原反 应产生电流。
02
活性金属-不活泼金 属型
如铁-银原电池，铁作为还原剂， 银作为氧化剂，发生氧化还原反 应产生电流。
03
燃料电池型
燃料电池通过燃料（还原剂）和 氧气（氧化剂）的反应产生电流， 如氢氧燃料电池。
原电池的设计原则与步骤
确定反应物和产物
根据氧化还原反应的原理，确定参与 反应的物质和生成物。
选择合适的电极材料
根据反应性质和可获得性，选择适当 的电极材料。
设计电解质溶液
根据反应物和产物，选择合适的电解 质溶液。
确定电极间距和连接方式
根据实验需求，确定电极之间的距离 和连接方式。
原电池的制作材料与工具
根据化合价变化确定电子 转移数目。
电子转移过程
通过离子或共价键实现电 子转移。
02
原电池的基本原理
氧化还原反应和原电池
一、构成原电池的条件构成原电池的条件有：（1）电极材料。
两种金属活动性不同的金属或金属和其它导电性（非金属或某些氧化物等）；（2）两电极必须浸没在电解质溶液中；（3）两电极之间要用导线连接，形成闭合回路。
说明：①一般来说，能与电解质溶液中的某种成分发生氧化反应的是原电池的负极。
②很活泼的金属单质一般不作做原电池的负极，如K、Na、Ca等。
二、原电池正负极的判断（1）由组成原电池的两极材料判断：一般来说，较活泼的或能和电解质溶液反应的金属为负极，较不活泼的金属或能导电的非金属为正极。
但具体情况还要看电解质溶液，如镁、铝电极在稀硫酸在中构成原电池，镁为负极，铝为正极；但镁、铝电极在氢氧化钠溶液中形成原电池时，由于是铝和氢氧化钠溶液发生反应，失去电子，因此铝为负极，镁为正极。
（2）根据外电路电流的方向或电子的流向判断：在原电池的外电路，电流由正极流向负极，电子由负极流向正极。
（3）根据内电路离子的移动方向判断：在原电池电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
（4）根据原电池两极发生的化学反应判断：原电池中，负极总是发生氧化反应，正极总是发生还原反应。
因此可以根据总化学方程式中化合价的升降来判断。
（5）根据电极质量的变化判断：原电池工作后，若某一极质量增加，说明溶液中的阳离子在该电极得电子，该电极为正极，活泼性较弱；如果某一电极质量减轻，说明该电极溶解，电极为负极，活泼性较强。
（6）根据电极上产生的气体判断：原电池工作后，如果一电极上产生气体，通常是因为该电极发生了析出氢的反应，说明该电极为正极，活动性较弱。
（7）根据某电极附近pH的变化判断析氢或吸氧的电极反应发生后，均能使该电极附近电解质溶液的pH增大，因而原电池工作后，该电极附近的pH增大了，说明该电极为正极，金属活动性较弱。
三、电极反应式的书写（1）准确判断原电池的正负极是书写电极反应的关键如果原电池的正负极判断失误，电极反应式的书写一定错误。
2020新教材高中化学第六章化学反应与能量6.1.2化学反应与电能课件新人教版第二册
①Zn 为正极，Cu 为负极。 ②H＋向负极移动。 ③电子流动方向，从 Zn 经外电路流向 Cu。 ④Cu 极上有 H2 产生。 ⑤若有 1 mol 电子流过导线，则产生 H2 为 0.5 mol。 ⑥正极的电极反应式为：Zn－2e－===Zn2＋。 A．①②③ B．③④⑤ C．④⑤⑥ D．②③④
(5)构成原电池的条件 理论上，自发的 氧化还原反应 均可设计成原电池。 ①两个活泼性不同的金属 (或一个为金属，一个为能 导电的 非金属)电极。 ②具有电解质溶液。 ③形成闭合回路 。
二、常见的化学电源 1．干电池 干电池是一种一次性电池，放电后不能再充电。
2．充电电池 充电电池又称为二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反 应，在充电时可以 逆向 进行，使电池恢复到放电前的状态。 ①铅酸蓄电池 ②镍氢电池 ③锂离子电池
答案：B
[提升 1] 写出下列原电池的电极反应和总反应(属于离子 反应的，用离子方程式表示)。
负极 正极 电解质溶液
(1) 铁 铜 稀硫酸
(2) 铜 银 AgNO3 溶液 (3) H2 O2 KOH 溶液 (1)负极：F__e－__2_e_－_=_=__=_F_e_2＋____________； 正极：___2_H_＋_＋__2_e_－_=_=_=_H__2_↑_________； 总反应式：_F_e_＋__2_H_＋_=_=_=__F_e_2＋_＋__H__2↑__________。
3.对于锌、铜和稀硫酸组成的原电池(如右图)，下列有关说 法不正确的是( )
A．Zn 是负极 B．Cu 是正极 C．负极上发生氧化反应 D．正极上发生氧化反应
答案：D
4．由锌、铜、稀硫酸构成的原电池，所发生反应的离子方 程式为( )
《氧化还原反应》原电池与氧化还原
《氧化还原反应》原电池与氧化还原在化学的世界里，氧化还原反应是一类极其重要的化学反应，而原电池则是氧化还原反应的一种实际应用。
让我们一同走进这个充满奥秘的领域，深入了解氧化还原反应和原电池之间的紧密联系。
首先，我们来聊聊什么是氧化还原反应。
简单来说，氧化还原反应是一种化学反应，在这个过程中，元素的氧化态发生了变化。
这意味着某些元素失去了电子，被氧化了；而另一些元素则得到了电子，被还原了。
举个例子，铁与硫酸铜溶液的反应，铁原子失去电子变成亚铁离子，铁被氧化；铜离子得到电子变成铜原子，铜离子被还原。
氧化还原反应的本质是电子的转移。
电子从一个原子或离子转移到另一个原子或离子，从而导致了氧化态的改变。
这种电子转移可以发生在分子之间、离子之间，甚至是原子与离子之间。
那么，如何判断一个反应是否为氧化还原反应呢？这就需要我们关注元素的化合价变化。
如果在反应中，有元素的化合价升高，那么它发生了氧化反应；如果有元素的化合价降低，那么它发生了还原反应。
只要存在化合价的升降，就是氧化还原反应。
接下来，我们再看看原电池。
原电池是一种将化学能转化为电能的装置。
它的工作原理正是基于氧化还原反应。
在原电池中，通常有两个电极，一个是正极，一个是负极。
在负极，发生氧化反应，物质失去电子；在正极，发生还原反应，物质得到电子。
电子通过外电路从负极流向正极，从而产生了电流。
比如说，铜锌原电池就是一个常见的例子。
锌片作为负极，在硫酸溶液中，锌原子失去电子变成锌离子进入溶液；铜片作为正极，溶液中的氢离子得到电子变成氢气逸出。
电子从锌片通过导线流向铜片，形成了电流，灯泡就亮起来了。
原电池的构成要件包括两个电极、电解质溶液和形成闭合回路。
电极材料需要具有良好的导电性，并且能够参与氧化还原反应。
电解质溶液则提供了离子迁移的环境，使反应能够持续进行。
原电池在我们的生活中有着广泛的应用。
从常见的干电池、蓄电池到各种新型的燃料电池，它们都在为我们的生活提供便利。
高中化学竞赛课件：氧化还原反应和原电池
二、原电池和电极——2.原电池的表示方法
原电池的表示的一般方法为：
a. 负极在左，正极在右； b. 单垂线“│”表示界面； c. 双垂线“”׀׀表示盐桥； d. 标注温度和压力； e. 标注所有影响电极电势（电动势）的 因素，如物质状态，电解质浓度等。
f. 氟在化合物中的氧化数皆为-1 。
一、氧化还原反应——4. 氧化还原方程式的配平
4. 氧化还原方程式的配平
以高锰酸钾和氯化钠在硫酸溶液中的 反应为例，说明用氧化数法配平氧化还 原反应方程式的具体步骤。
a. 根据实验确定反应物和产物的化学 式：
KMnO4+ NaCl + H2SO4
→Cl2 +MnSO4+K2SO4+Na2SO4 + H2O
化学夏令营
氧化还原反应与电化学
简介
氧化还原反应是化学反应中最重要的一类, 反应的基本特点是在反应物之间发生电子的 传递，即反应物的原子或离子发生氧化数的 改变 。
电化学是研究电能和化学能之间相互转化 及转化过程中有关规律的科学。电化学工业 已成为国民经济的重要组成部分。
二者的关系：电极反应必为氧化或还原， 但总反应不一定是氧化还原反应。
三、电极电势及其应用——3. 氢标准还原电极电势
3. 氢标准还原电极电势
规定：将标准氢电极作为负极，待 测电极为正极（发生还原反应），组成 电池：
Pt|H2(p0)| H+ (a=1) | |待测电极
此电池的电动势即为待测电极的氢标准 还原电极电势。
三、电极电势及其应用——3. 氢标准还原电极电势
一、氧化还原反应——4. 氧化还原方程式的配平
氧化还原反应与原电池
（－）Pt︱H2(p)︱H+(c1)‖Fe3+(c2)，Fe2+(c3)︱Pt（＋） 昆明医学院 药学院 医药化学系 无机课组
) 还原反应（reduction reaction）：得到电子的反应
2、氧化还原半反应
根据电子的得与失，可将氧化还原反应拆成两个氧化还原半反应，例如：
氧化半反应：Zn- 2e-
Zn2+
氧化还原反应 Zn + Cu2+
Zn2+ + Cu
) 半反应通式：氧化型（Ox）+ ne-
还原半反应：Cu2+ + 2e- Cu 还原型（Red）
Mn2+ + 4H2O
昆明医学院 药学院 医药化学系 无机课组
自学指导——氧化还原反应与原电池
二、原电池
Question：氧化还原反应总伴有电子的转移或偏移，将锌片置于 CuSO4 溶液，发
生氧化还原反应：Zn + CuSO4
ZnSO4 + Cu，此时能否通过该氧化还原反应
获得电能？WHY？
1掌握氧化还原半反应氧化还原电对的概念2掌握原电池的电极反应电池反应式和电池符号的书写3熟悉原电池的原理组成重点
自学指导——氧化还原反应与原电池
氧化还原反应与原电池
目的与要求：
1、掌握氧化还原半反应、氧化还原电对的概念 2、掌握原电池的电极反应，电池反应式和电池符号的书写 3、熟悉原电池的原理、组成
负极
盐桥
正极
) 单竖线“︱”表示物质的界面，将不同相的物质分开；同一相中的不同物质用
逗号“，” 分开；溶液须在括号内标注出其浓度，气体物质须在括号内标注出其
氧化还原反应和原电池
Cu-Zn原电池
电流方向的动画
第五章 氧化还原反应和原电池
电极反应：
Zn片（负极）：Zn(s) ＝ Zn2+ (aq) + 2e （氧化反应）
Cu片（正极）：Cu2+(aq) + 2e ＝ Cu （还原反应）
电池反应：
Zn + Cu2+ (aq) ＝ Zn2+(aq) + Cu
2. 原电池表示方法
Mn2+ + 4H2O 2F－
Mnn/Mn /V
-3.024 -2.931 -2.710 -0.447 0.0000 0.3419 0.5355 0.771 1.232 1.3595 1.51 2.656
三、电极电势及其应用
1.判断氧化剂和还原剂的强弱
（1）根据标准电极电势的大小，可以判断该物质的氧化还 原能力的强弱。
（2）标准电极电势值越大，其氧化型Mn+越容易得到电子， 氧化性越强。
（3）标准电极电势值越小，其还原型M越容易失去电子， 还原性越强。
2.判断氧化还原反应进行的方向
在标准状态下，如果电池的标准电动势E ＞0， 则电池反应 能自发进行；如果电池的标准电动势E ＜0， 则电池反应不
能自发进行。
在非标准状态下，则用该状态下的电动势来判断。氧化剂的 电极电势必须大于还原剂的电极电势，才能满足 E ＞0的条 件。
第五章 氧化还原反应和原电池
（2）氧化还原反应的3种类型
分子间的氧化还原反应
Zn + CuSO4 分子内的氧化还原反应
ZnSO4 + Cu
2KMnO4
自身氧化还原反应
K2MnO4 + MnO2 + O2↑
氧化还原反应与电化学氧化还原反应与电池的原理
氧化还原反应与电化学氧化还原反应与电池的原理氧化还原反应是化学反应中常见的一种类型，也被称为氧化还原（Redox）反应。
它是通过电子的转移而产生的化学反应，包括氧化和还原两个过程。
在氧化过程中，某个化学物质会失去电子；而在还原过程中，某个化学物质会获得电子。
电化学氧化还原反应是在电解质溶液中进行的，其中包括两个半反应：氧化半反应和还原半反应。
两个半反应分别发生在电解质溶液中的两个电极上。
在氧化半反应中，电子从金属或其他物质上转移到电解质中的阳极；而在还原半反应中，电子从电解质中的阴极转移到金属或其他物质上。
电化学反应的原理基于电子转移和离子迁移的过程。
在电解质溶液中，正离子会向阴极迁移，而负离子会向阳极迁移。
这种离子的迁移产生了一个电荷差异，导致了电子的转移。
通过电子的转移，氧化还原反应就能够进行。
电化学反应在电池中起着关键的作用。
电池是一种将化学能转化为电能的装置，其中的化学反应是通过电化学氧化还原反应来实现的。
在电池中，两个半反应分别发生在正极和负极上。
正极发生还原反应，负极发生氧化反应。
这个过程产生了电子流动，从而形成了电流和电能。
电池的工作原理可以通过一个常见的例子来说明：干电池。
干电池的正极是一个氧化剂，负极是一个还原剂。
正极的氧化反应产生了电子，而负极的还原反应接受了这些电子。
在干电池中，两个半反应通过电解质的离子迁移和电子的转移相互联系。
这种转移和迁移产生了一个电势差，使得电子能够流动。
总而言之，氧化还原反应和电化学氧化还原反应是与电子转移和离子迁移相关的化学反应。
在电化学反应中，电解质溶液中的氧化半反应和还原半反应分别发生在阳极和阴极上，产生了电能。
电池是利用电化学反应进行能量转化的装置。
了解氧化还原反应和电化学氧化还原反应的原理，有助于我们理解电池和电化学过程的工作原理。
2020年高考化学精品学案：氧化还原反应”高中化学
2020年高考化学精品学案：氧化还原反应”高中化学【考纲解读目标要求】1.把握氧化还原反应差不多概念2.判定氧化性还原性的相对强弱3.依照得失电子守恒，把握氧化还原方程式配平并进行有关运算【解题模式】氧化还原反应规律：对立统一是髓精，互为依存必并行，得失电子伴能量，先强后弱依次成，两强两弱两守恒。
少易多难是规律，先易后难有顺序，同种元素间反应，价态交错不可取，相互靠拢才容易。
【知识检索要点精析】一、氧化还原反应的判定〔1〕氧化还原反应的本质_______________特点________________判定依据：_______________________例1.以下反应属于氧化还原反应的是_____A. 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑B. Na2O2+2HCl=2NaCl+H2O2C. Cl2+H2O=HCl+HClOD. ICl+H2O=HCl+HIOE.CH3CH2OH+CuO→CH3CHO+Cu+H2OF.3CCl4+K2Cr2O7=2CrO2Cl2+3COCl2+2KCl〔2〕四种差不多反应类型与氧化还原反应的关系辨析： A.有单质参加和有单质生成的反应一定是氧化还原反应B.元素从化合态变为游离态一定被还原C.复分解反应不一定是氧化还原反应D.金属离子被还原一定得到金属单质二、氧化还原反应的相关概念还原剂—____电子—化合价_____—被_____—发生_____反应—得到_____产物〔升失氧还〕氧化剂—____电子—化合价_____—被_____—发生_____反应—得到_____产物〔降得还氧〕〔反应物，物质〕〔元素〕〔元素〕〔生成物，物质〕例2.在Cu+2H2SO4〔浓〕==CuSO4+SO2↑+2H2O反应中，_______是氧化剂；_______是还原剂；______元素被氧化；_______元素被还原；_______是氧化产物；________是还原产物；电子转移总数为________。
2020高中化学竞赛实验讲义设计-无机实验-氧化还原反应和氧化还原平衡
氧化还原反应和氧化还原平衡一、实验目的与要求：1、学会装配原电池；2、掌握电极的本性、电对的氧化型或还原型物质的浓度、介质的酸度等因素对电极电势、氧化还原反应的方向、产物、速率的影响；3、通过实验了解化学电池电动势。
二、教学重点与难点： 实验重点1、电极电势与氧化还原反应方向的关系；2、介质、反应物浓度对氧化还原反应的影响；3、原电池的原理；4、电解、电化腐蚀的基本知识。
实验难点物质浓度变化对电极电势的影响的理解；低压电源的使用和盐桥的制作方法。
三、实验用品：仪器：离心试管，烧杯，伏特计（或酸度计），表面皿，U 型管 固体试剂：锌粒，铅粒，铜片，琼脂，氟化铵 液体试剂：略材料：电极，导线，砂纸，红色石蕊试纸 四、教学方法与手段：讲授法；演示法 五、教学课时: 4课时 六、课的类型：实验课 七、基本操作：（一）、氧化还原反应和电极电势 （二）、浓度对电极电势的影响 （三）、酸度和浓度对氧化还原产物的影响 （四）、酸度对氧化还原反应速率的影响 （五）、氧化数居中的物质的氧化还原性 八、实验原理 ：1、电极电势ϕ代数值越大，其氧化态的氧化能力越强，还原态的还原能力越弱；反之，ϕ代数值越小，其氧化还原能力越弱，还原态的还原能力越强。
2、根据氧化剂和还原剂所对应电极电势ϕ的相对大小，可以判断氧化还原反应进行的方向。
当氧化剂所对应电对的电极电势与还原剂所对应的电极电势的差值E = 负正ϕϕ-：（1）E > 0时，反应能自发进行； （2）E = 0 时，反应处于平衡状态 （3）E < 0时，反应不能进行。
3、通常用标准电极电势θϕ进行比较，当E θ差值< 0.2时，则考虑反应物浓度，介质酸碱性的影响，用能斯特方程计算：ϕ（氧化型/还原型）= θϕ（氧化型/还原型）+ ban ][][lg 059.0还原型氧化型 4、原电池是通过氧化还原反应将化学能转化为电能的装置，负极发生氧化反应，给出电子，正极发生还原反应，得到电子，电子通过导线由负极流向正极E = 负正ϕϕ-测定某电对的电极电势时，可用待测电极与参比电极组成原电池进行测定，常用的参比电极是甘汞电极，由Hg, Hg 2Cl 2(s)及KCl 溶液组成，其电极电位主要取决于Cl －的浓度，当KCl 为饱和溶液时，称为饱和甘汞电极25℃时 Hg Cl Hg /22ϕ= 0.2415V温度为t ℃ 时：ϕ= 0.2415 －0.00065（t －25） 如：Θ+Zn Zn /2ϕ的测定和Cu —Zn 原电池电动势的测定Θ+ZnZn /2ϕ的测定Θ+ZnZn/2ϕ=Hg Cl Hg /22ϕ－ E = 0.2415 －1.002 = －0.76Cu —Zn 原电池电动势的测定 测得 E = 1.075VCuCu/2+ϕ =Zn Zn /2+ϕ + E = －0.761+ 1.075 = 0.314V5、电解：利用电能使非自发的氧化还原反应进行的过程。
氧化还原反应在原电池中的解题分析 高中化学必修二教学课件PPT 人教版
随着社会的发展，环 保成为了时代的主旋 律，新型电池越来越 多，所以这种题型也 成为了高考的焦点， 这节课我将带领大家 一起学习和探讨。
1、离子的定向移动口诀：正正负负（阳离子→正 极，阴离子→负极 2、反应口诀：负氧正还（升失氧化还原剂，降得 还原氧化剂） 3、结合溶液的酸碱性 4、质量守恒和电荷守恒 5、条件是否齐全（标准状况） 6、电子通过导线由负极流向正极，电流刚好相反
1．如图所示，下列判断正确的是( C ) A．若形成原电池时，B极是负极 B．若形成原电池时，溶液中阳离子向A极移动 C．若原电池内电解液含有NaOH溶液时，则A的 电极反应式为C6H12O6－24e－＋36OH－===6CO32－ ＋24H2O D．若形成原电池时，电子通过导线由B极流向A 极
案例分析 2.科学家用氮化镓材料与铜组装如图所示的人工光合 系统，成功地实现了以CO2和H2O合成CH4，下列说 法错误的是( ) A．GaN表面发生氧化反应，有O2产生 B．相同条件下，生成O2和CH4的体积比为2∶1 C．产生22.4 L O2时，电解液中H＋从右向左迁移4 g D．Cu表面的电极反应式为CO2＋8e－＋8H＋=CH4＋ 2H2O
—：2H2O —4e—====O2↑＋4H＋ （氧化反应）
同理可得正极反应为 ＋：CO2＋8e—＋4H＋====CH4＋2H2O（还原反应） 从而判断选项：A.B.D正确。C项：无标准状况，无 法计算
小结： 1.氧化还原反应是重点，配平是难点； 2.先判断原电池的正负极，再由原电池的反应口 诀和氧化还原反应口诀书写电极反应
方法二：解题分析 1、学会看图、分析图
电子的移动方向：GaN极→导线→Cu极, GaN作负极，Cu作正极，在图上标出
氧化还原反应与原电池
氧化还原反应与原电池 一、氧化还原反应的实质是反应过程中发生了电子转移，而氧化剂得电子总数(或元素化合价降低总数)必然等于还原剂失电子总数(或元素化合价升高总数)，根据这一原则可以对氧化还原反应的化学方程式进行配平。
配平的步骤：(1)标好价：正确标出反应前后化合价有变化的元素的化合价。
(2)列变化：列出元素化合价升高和降低的数值。
(3)求总数：求元素化合价升高和降低的总数，确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数。
(4)配系数：用观察法配平其他各物质的化学计量数。
(5)细检查：利用“守恒”三原则(即质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒)，逐项检查配平的方程式是否正确。
[典例] 根据FeS 2＋O 2―→Fe 2O 3＋SO 2，回答下列问题：(1)氧化剂________，还原剂________，氧化产物________，还原产物________。
(2)元素化合价升高的元素为________，元素化合价降低的元素为________。
(3)1“分子”还原剂化合价升高总数为________，1“分子”氧化剂化合价降低总数为________。
(4)配平后各物质的系数依次为____________________。
答案 (1)O 2 FeS 2 Fe 2O 3、SO 2 Fe 2O 3、SO 2(2)Fe 、S O (3)11 4(4)4、11、2、8失误防范 配平氧化还原反应方程式的关键是正确标出化合价，找准1“分子”氧化剂化合价降低总数，1“分子”还原剂化合价升高总数，在计算时，往往容易忽略氧化剂、还原剂中的粒子个数。
题组一 正向配平类1．(1)____HCl(浓)＋____MnO 2=====△____Cl 2↑＋____MnCl 2＋____H 2O(2)____Cu ＋____HNO 3(稀)===____Cu(NO 3)2＋____NO ↑＋____H 2O(3)____KI ＋____KIO 3＋____H 2SO 4===____I 2＋____K 2SO 4＋____H 2O(4)____MnO －4＋____H ＋＋____Cl －===____Mn 2＋＋____Cl 2↑＋____H 2O 答案 (1)4 1 1 1 2 (2)3 8 3 2 4(3)5 1 3 3 3 3 (4)2 16 10 2 5 8题组二 逆向配平类2．(1)____S ＋____KOH===____K 2S ＋____K 2SO 3＋____H 2O(2)____P 4＋____KOH ＋____H 2O===____K 3PO 4＋____PH 3答案 (1)3 6 2 1 3 (2)2 9 3 3 5题组三 缺项配平类3．(1)____ClO －＋____Fe(OH)3＋____===____Cl －＋____FeO 2－4＋____H 2O(2)____MnO －4＋____H 2O 2＋____===____Mn 2＋＋____O 2↑＋____H 2O (3)某高温还原法制备新型陶瓷氮化铝(AlN)的反应体系中的物质有：Al 2O 3、C 、N 2、AlN 、CO 。
原电池和氧化还原反应.
K2Cr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 ==== Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O
又例如配平碱性介质中： SO32- + MnO4- ——→ SO42- + MnO2 半反应：SO32- ——→ SO42-
SO32- + 2OH- -2e === SO42- + H2O MnO4- +3e ——→ MnO2
泼金属（如铂）或石墨作电极板起导体作用。 纯气体、液体如H2（g）、Br2 (l) 紧靠电极板。
铜锌原电池的电池表示式为： (-) Zn│Zn2+(c1) ‖ Cu+(c1)│Cu (+)
•FeCl3和SnCl2溶液间可发生下面反应：
2FeCl3 + SnCl2 ——→ 2FeCl2 + SnCl4
2、电池符号
为了方便，原电池装置可用符号表示。 一般将负极写在左边，正极写在右边。 写出电极的化学组成及物态，气态要注明压力
（单位是kPa），溶液要注明浓度。 单线 “│” 表示极板与电极其余部分的界面。
同一相中不同物质之间用逗号“，”，电极中 不同的相界面均“，”或“│”分开。
双线“‖”表示盐桥。 气体或液体不能直接作为电极，必须附以不活
生成水。
平衡两个氧化还原半反应的得失电子数 （2）×6，与（1）式中的电子得失数相等
Cr2O72- + 6e + 14H+ ==== 2Cr3+ + 7H2O 6Fe2+ - 6e ==== 6Fe3+
两式相加得配平的离子方程式
Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ ==== 2Cr3+ + 6Fe3++ 7H2O
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4. The oxidation number of elements in Groups 1 and 2 is equal to their group number.
电极电势表说明： (1) 电极电势高，其氧化型的氧化能力强；电极电势低其 还原型的还原能力强。 (2) 标准电极电势表是酸介质中的表。
(3)碱介质中另有一张标准电极电势表。例如 2 H2O ＋ 2 e － ＝ H2 ＋ 2 OH － EӨ ＝ － 0.83 V Cu( OH )2 ＋ 2 e － ＝ Cu ＋ 2 OH－ EӨ＝ － 0.22 V
第1节 氧化还原反应与原电池
一、化合价与氧化数(Oxidation Number)
氧化－还原反应：有电子得失（或电子偏移）的反应。
the surroundings
化合价降低，还原反应 氧化剂 ＋ 还原剂 还原产物 ＋ 氧化产物
化合价升高，氧化反应
The loss or gain of electrons is easy to identify for monatomic ions, because we can monitor the charges of the species. Thus, when Br ions are converted into bromine atoms (which go on to form Br2 molecules), we know that each Br– ion must have lost an electron and hence that it has been oxidized. When O2 forms oxide ions, O2-, we know that each oxygen atom must have gained two electrons and therefore that it has been reduced. The difficulty arises when the transfer of electrons is accompanied by the transfer of atoms. For example, is chlorine gas, Cl2, oxidized or reduced when it is converted into hypochlorite ions, ClO-?
4. 其它类型的电极
n n
甘汞电极：实际测量非常重要的一种电极，标准氢 电极使用不多，原因是氢气不易纯化，压强不易控制，铂 黑容易中毒。
电极反应Hg2Cl2＋2e－＝2Hg ＋2Cl－ 符号 Pt | Hg | Hg2Cl2 | KCl (浓度) 标准电极电势 EӨ ＝ 0.268 V 饱和甘汞电极电势 E ＝ 0.2415 V
E池 ＝ E＋ － E－ 标准状态时电池的标准电动势有
EӨ池 ＝ EӨ ＋ － EӨ －
例如：(–) ZnZn2＋( 1 mol·dm－3 )‖Cu2＋(1 mol·dm－3)Cu(＋)
EӨ池 ＝ EӨ ＋－ EӨ － ＝ 0.34 V － (－ 0.76 V ) ＝1.10 V
3. 标准氢电极:
三 电极电势和电动势
1. 电极电势
Cu－Zn 电池中，为什么电子从锌片流向铜片？为什 么 Cu 为正极，Zn 为负极？或者说为什么铜片的电势比 锌片的高？这是我们首先要回答的问题。
锌电极的双电层
铜电极的双电层
2 原电池的电动势
电极电势 E 表示电极中极板与溶液之间的电势差。 当盐桥将两个电极的溶液连通时，认为两溶液之间的电势 差被消除，则两电极的电极电势之差即原电池的电动势。 用 E池 表示电动势，则有
四 电极反应式的配平
原则：方程式两边的原子数和电荷相等。
例 配平电对 Cr2 O7 2 － / C r3 ＋ 的电极反应式。 1）将氧化数有变化的原子配平Cr2O7 2 － —— 2 Cr 3 ＋
2）在缺少 n 个氧原子的一侧加上 n 个 H2O, Cr2 O7 2 － —— 2 C r 3 ＋ ＋ 7 H2O
How To Assign Oxidation Number
1. The oxidation number of an element uncombined with other elements is 0.
2. The sum of the oxidation numbers of all the atoms in a species is equal to its total charge.
负极 Zn ＝ Zn 2＋ ＋ Cu 电池反应： Zn ＋ Cu 2＋ ＝ Cu ＋ Zn 2＋
盐桥：将饱和的 KCl 溶液灌入 U 形管中，用琼胶封口，倒架在 两池中。由于 K＋ 和 Cl－ 的定向移动，使两池中过剩的正负 电荷得到平衡，恢复电中性。于是两个半电池反应乃至电池反 应得以继续，电流得以维持。
铂丝连着涂满铂黑的铂片作为极板，插入到H＋
(1 mol·dm－ 3 )溶液中，并向其中通入H2( 100 kPa )，构成 标准氢电极。
氢电极的半反应为
2 H ＋ ＋ 2 e － ＝ H2 符号 Pt| H2( pӨ) | H ＋(c Ө)
化学上规定 EӨ H+/H2 ＝ 0 V
标准氢电极示意图
例如：标准氢电极与标准铜电极组成的原电池。
饱和甘汞电极
5. 标准电极电势表 在电极反应中，左侧是氧化数高的物质，称为氧化
型 ；右侧是氧化数低的物质，称为还原型 。 电极反应的通式 氧化型 ＋ z e － ＝ 还原型 按照 E Ө 值增大的顺序列表即标准电极电势表。
在电对中只写出氧化数有变化的物质，如Cr2 O7 2－/Cr 3＋
Cr2 O7 2 － ＋ 14 H ＋ ＋ 6e － ＝ 2 Cr 3 ＋ ＋7 H2 O E ＝ Ө Cr2O72/Cr3+ 1.23V
电池符号：
例如 Cu －Zn 电池符号
( – ) Zn Zn 2＋( 1 mol·dm － 3 ) ‖Cu 2＋( 1 mol·dm －3 )Cu (＋)
左边负极，右边正极；两边的 Cu，Zn 表示极板材 料；离子的浓度，气体的分压要在 （ ） 内标明。 ‘ ’ 代表两相的界面；‘‖’代表盐桥。盐桥连接着不同电解质 的溶液或不同浓度的同种电解质的溶液。
(－) Pt|H2 ( pӨ ) | H＋ (1 mol·dm －3 )‖Cu 2＋ ( 1 mol·dm －3 )|Cu (＋)
测得该电池的电动势 EӨ池 ＝ 0.34 V，
由公式 EӨ池 ＝ EӨ ＋ － EӨ －
得
EӨ ＋ ＝ EӨ池 ＋ EӨ －
EӨ Cu2+/Cu ＝ EӨ池 ＋ EӨ H+/H2 ＝ 0.34 V + 0 V ＝ 0.34 V
6.The oxidation number of oxygen is -2 in most of itscompounds. Exceptions are its compounds with fluorine (in which case, the previous statement takes precedence) and its occurrence as peroxides (O22-), superoxides (O2-), andozonides (O3-).
5. The oxidation number of all the halogens is -1 unless the halogen is in combination with oxygen or another halogen higher in the group. The oxidation number of fluorine is -1 in all its compounds.
3）在缺少 n 个氢原子的一侧加上 n 个 H ＋ ，平衡氢原子 Cr2 O7 2 － ＋ 14 H ＋ —— 2 C r 3 ＋ ＋ 7 H2O
4）加电子以平衡电荷，完成电极反应式的配平 Cr2 O7 2 － ＋ 14 H ＋ ＋ 6 e － ＝ 2 C r 3 ＋ ＋ 7 H2O
例 配平氧化还原反应方程式 MnO4 － ＋ H2SO3 —— Mn 2 ＋ ＋ SO4 2 －
化合价：氧化还原反应中得失电子数，只能为整数。
氧化数：得失电子或平均化合价。可以为整数或分数。
例如： CrO5 中 Cr 的氧化数为正 10 ，但是从右图所示的 结构式中，可以看出 Cr 的化合价为正 6。这是 Cr 的最高 价态，等于其所在的族数。
Oxidation corresponds to an increase in oxidation number. Reduction corresponds to a decrease in oxidation number.
1）写出两个半反应并配平 MnO4 － ＋ 8 H ＋ ＋ 5 e － ＝ Mn 2 ＋ ＋ 4 H2O SO4 2 － ＋ 4 H ＋ ＋ 2 e － ＝ H2SO3 ＋ H2O
2）调整化学计量数，使得失 e数相等后，两式相减， 得 2 MnO4－＋5 H2SO3 ＝2 Mn2＋ ＋5 SO42－＋4 H＋＋3 H2O
二、原电池(Galvanic Cell)
An electrochemical cell in which a spontaneous chemical reaction is used to generate an electric current.
e
Zn
Cu
ZnSO4
CuSO4
图:Cu Zn 原电池