无机及分析化学_王日为_第九章氧化还原反应

添上其他正、负离子, 4. 添上其他正、负离子, 写成配平的 方程式(或离子方程式) 化学反应 方程式(或离子方程式) K2Cr2O7+6KI+7H2SO4=Cr2(SO4)3+3I2 +4K2SO4+7H2O 复杂反应其反应前后氧原子数不等时， 复杂反应其反应前后氧原子数不等时， 可根据介质添加H 可根据介质添加H+、OH-、H2O进行调 整
2、 氧化剂和还原剂
还原剂: 氧化数↑的 物质。 还原剂 如H2,氧化数 的 物质。 氧化剂: 氧化剂 如Cu2+，氧化数↓的 物质。 氧化数 的 物质。 3、自身 氧还反应 、 如 2KClO3 = 2KCl＋3O2 ＋ 歧化反应 如4KClO3= 3KClO4+KCl
4、氧化还原电对 氧化还原电对 Cu 2 + + Zn = Cu + Zn2+ 还原半反应： 还原半反应：Cu2+ + 2e- = Cu 氧化半反应：Zn = Zn2+ + 2e氧化半反应： 氧化还原电对: 氧化还原电对: Zn2+/Zn、Cu2+/Cu /Zn、 电对：氧化型/ 电对：氧化型/还原型
课堂练习
用离子—电子法配平下列反应式： 用离子 电子法配平下列反应式： 电子法配平下列反应式 CrO2- + Cl2 + OHCu2S + NO3- + H+ CrO42- + ClCu2+ + SO42- + NO
第二节 原电池和电极电势
电极反应： 一、原电池 电极反应 Cu正极: Cu-Zn 原电池 ： 正极: Cu 2++2e =Cu 还原 负极: e 负极: Zn =Zn2++2e 氧化 电池反应 : － ＋ Zn Cu Cu2++Zn=Cu+Zn2+ 电对( 电对(极): Cu2+/Cu ,Zn2+/Zn ZnSO4 CuSO4 通式: 氧化态/还原态. 通式: 氧化态/还原态.
Zn2+，1M
H+，1M
例: 标准状态下测得 Zn-H 原电池 ZnV， E ø = 0.7628 V， 且知锌电极为负极, 氢电级为正极（ 且知锌电极为负极, 氢电级为正极（根 据电子的流动方向） 据电子的流动方向） 。 (+)－ 据 E ø = ϕø(+)－ϕø(-) 又规定 ϕø (+) =0.0000 v )=0.0000－ ∴ ϕø(-)=0.0000－E ø = -0.7628 v 即 ϕø(Zn2+/Zn)= - 0.7628v
第一节 氧化还原反应 一 氧化数 某元素一个原子的形式荷电数。 某元素一个原子的形式荷电数。 假定把化学键中电子指定给电负性更 大的元素的原子而确定。 大的元素的原子而确定。 例如 ：HCl H +1 O -2 H2O H +1 O -2 H2O2 H +1 O -1
确定氧化数的一般规则 单质：元素原子氧化数为零； 单质：元素原子氧化数为零；
+ + +
- - - ＋ ＋
M
＋
＋
M＋ ＋＋
＋ ＋
Mn+
Mn+
活泼金属
不活泼金属
2、电极电势与得失电子难易程度的关系
金属 越活泼或, 越活泼或, c(Mn+)越 小 Zn比 Zn比 Cu 活泼
离子化 倾向大
电极电 势越低
/Zn)低 ϕ(Zn 2+/Zn)低 /Cu)高 ϕ(Cu 2+/Cu)高
三、 标准电极电势 ϕø
（氧化剂、还原剂相对强弱的对角线规则） 氧化剂、还原剂相对强弱的对角线规则）
（-）Pt ︱ H2[p(H2)] ︱ H+[c(H+)] ‖ ） Cu2+[c(Cu2+)] ︱ Cu (+)
练习题 将下列反应设计成原电池, 将下列反应设计成原电池, 并写出电池 符号 Cu(s)+Cl2(105Pa) Cu2+(1mol.dm-3) + 2Cl-(1mol.dm-3)
由电池符号 写反应式
标准状态下, 标准状态下, 某电极与标准氢电极之间 的电极电势差叫该电极的标准电极电 的电极电势差叫该电极的标准电极电 势。 还原型） 记作 ϕø（氧化型 / 还原型） 如 ϕø(Cu2+/Cu) 标准电极电势见267页表。 标准电极电势见267页表。 页表
(1) 电极反应均写为 氧化态+ze 还原态 氧化态 • 正负与反应方向无关 应 Zn 2++2e Zn ϕø=-0.7628V 用 Zn Zn2++2e 标 (3) ϕø是准 强度性质 性质 电 (4) 分酸表和碱表，仅限于讨论水 分酸表和碱表， 极 电 溶液中的反应。 溶液中的反应。 势 表 注
在酸性溶液中K KI氧化为 氧化为I 例如 在酸性溶液中K2Cr2O7 将KI氧化为I2 1. 写出基本离子反应 Cr2O72-+2ICr2O72- +14H++6e 2II2 + 2e 2Cr3++I2 2Cr3++7H2O (1) (2) 2 .分解成两个半反应, 并配平半反应 .分解成两个半反应 分解成两个半反应,
2+)； 单原子离子：离子电荷数(Cu 单原子离子：离子电荷数(Cu
多原子离子：各元素原子氧化 数代数 多原子离子： 离子电荷数(Cr 和等于 离子电荷数(Cr2O72-)； 化合物： 化合物：各元素原子氧化数代 数和为 零。
某些元素在化合物中氧化数有定值 氧：- 2 - 1 - 1 ／2 氢：+1 -1 碱金属：+1， 碱金属：+1，碱土金属 ：+2 氟：- 1 卤族元素在卤化物中： 1(卤素含氧 卤族元素在卤化物中：-1(卤素含氧 化合物与互化物除外） 化合物与互化物除外
三、电池的表示--电池符号 电池的表示 电池符号
如 反应 Cu2+ +Zn=Cu+Zn2+ ( -) Zn|Zn2+(c1) ||Cu2+(c2)|Cu (+) 由反应式 写电池符号 氧化剂电对为正极 写在右边 还原剂电对为负极 写在左边
将氢电极与Cu 将氢电极与 2+/Cu电极组成的原电池 电极组成的原电池 用电池符号表示
课堂练习： 课堂练习：
确定下列化合物中各元素的氧化数 Na2S2O3 、 KMnO4 、 Fe3O4 判断氧化数时不要与化合价混淆
二 、氧化还原反应的基本概念 1、氧化和还原
+2 0 0 +1
CuO + H2 = Cu + H2O
氧化： 氧化：氧化数升高的过程 还原： 还原：氧化数降低的过程
氧化还原反应: 氧化数有改变的反应。 氧化还原反应: 氧化数有改变的反应。
Mn （+2）-（+7）= -5 ）（ ） Cl 2 [0-（-1）] = +2 （ ）
（3）根据氧化数变化数值相等，在相应的 根据氧化数变化数值相等， 化学式前乘以适当的系数； 2KMnO4 +10HCl 2MnCl2 + 5Cl2
（4）检查其它原子及氢、氧原子数 检查其它原子及氢、
2KMnO4+ 16HCl 2MnCl2+5Cl2+2KCl +8H2O
1、标准氢电极
标准氢电极
H2
Pt H+
某温度(298.15K) ， H2分压为 105Pa H+ 浓度1mol.dm-3
氢电极
2、其它各种电极的标准电极电势的确定
以标准氢电极为参考标准, 以标准氢电极为参考标准 其他电极在 规定 ϕø(H+/H)=0.0000V 热力学标准 热力学标准 状态下与之 状态下与之 比较得相应 H2 标准电极电 势。
练习题
根据电池符号写出电池反应式 (-) Pt | H2(1kPa) | H+(0.1mol.dm-3)|| Fe3+(0.1mol.dm-3), Fe2+(1mol.dm-3) | Pt (+)
四、电极电势
1、产生机理 、
溶解 沉积
M（S）
M n+ ＋ ne
平衡时S-Ｌ 平衡时 Ｌ界面形成双电层结构 , 其电势差为电极电势 ϕ
负极物质为还原剂 负极物质为还原剂 及其产物(氧化反应) 及其产物(氧化反应) 正极物质为氧化剂 正极物质为氧化剂 及其产物(还原反应) 及其产物(还原反应
例: 写出原电池的电极反应和电池反应 (-) Pt| H2 (105Pa)| H＋(1.0mol.dm-3) ||Ag＋(1.0 mol.dm-3)|Ag(+) 解 : 电极反应: 电极反应: 正极: Ag（还原反应） 正极: Ag＋＋e= Ag（还原反应） 负极: 氧化反应） 负极: H2= 2H＋ +2e （氧化反应） 电池反应: 2Ag＋＋H2 = 2H＋＋2Ag 电池反应:
(4) 根据得失电子总数相等的原则 ， 将两个 根据得失电子总数相等的原则，
半反应乘以适当系数，然后相加。 半反应乘以适当系数，然后相加。 ①×5 10Cl- 5Cl2+10e②×2 ②× 2MnO4-+16H++10e- 2Mn 2++8H2O 2 MnO4-+10 Cl-+16H+ 2 Mn 2+5Cl2+8H2O (5)核对两边的原子、电荷数， (5)核对两边的原子、电荷数，将离子反应 核对两边的原子 式改成分子反应式，将箭头改为等号。 式改成分子反应式，将箭头改为等号。 KMnO4+10NaCl+8H2SO4 =5Cl2+2MnSO4+K2SO4+5Na2SO4+8H2O
标准电极电势表（部分） 标准电极电势表（部分） 电 极 反 应 Zn2+ ＋2e = Zn 2H+ ＋ 2e = H2 Cu2+ ＋ 2e = Cu ϕø (V） ） －0.7628 0.0000 0.34 Li+ ＋ e = Li（强还原剂 ）－ （ ）－3.04
Br2(l)＋ 2e = 2Br－ 1.06 强氧化剂MnO4-+8H++5e=Mn2++4H2O 1.491 强氧化剂
3. 氧化还原电极 例: Pt |Fe3+,Fe2+ | Fe3+＋eFe2+ 金属4. 金属-金属难溶盐电极 : 金属表面涂上该金属难溶盐, 金属表面涂上该金属难溶盐,扦入与 属盐有相同阴离子的溶液中。 该金 属盐有相同阴离子的溶液中。
例: Ag | AgCl | Cl－ AgCl＋ AgCl＋eAg ＋Cl－
第九章 氧化还原反应
课件提供： 课件提供：刘连伟
同 学 们 好
玫瑰之梦
第九章 氧化还原反应
本章要点： 本章要点： 1、氧化还原反应的基本概念及 、 氧化还原反应方程式的配平。 氧化还原反应方程式的配平。 2、原电池及电极电势、影响电 、原电池及电极电势、 极电势的因素。 极电势的因素。 3、电极电势的应用。 、电极电势的应用。
(1)写出未配平的反应离子方程式 MnO4- + Cl- Mn2+ + Cl2 (2)把离子方程式分成两个半反应 Mn2+ 还原半反应 MnO4Cl2 氧化半反应 2Cl-
(3)配平半反应式 电荷、原子） (3)配平半反应式 (电荷、原子） 氧化半反应: 氧化半反应 2Cl－ Cl2 + 2e－ 还原半反应: 还原半反应: MnO4- + 8H + + 5e - Mn 2+ +4H2O ② ①
3. 将两个半反应分别乘以相应系数 , 使得 失电子数相等, 然后相加、 失电子数相等, 然后相加、整理 得配平的 离子反应方程式 。 Cr2O72- +14H++6e 2Cr3++7H2O ×1 +) 2I- I2 + 2e ×3 Cr2O72- + 6I- +14H+= 2Cr3++3I2+7H2O
二 . 电极的分类
金属1. 金属-金属离子电极 例: Zn2＋| Zn Zn2+＋2e=Zn Ag＋|Ag Ag＋＋e=Ag 气体电极: 液中, 2. 气体电极: 气体通入相应离子溶 液中,浸入 惰性金属(Pt) 惰性金属(Pt) 例: H＋| H2 | Pt 2H＋＋2e=H2 Pt | Cl2 | Cl－ Cl2＋2e=2Cl－
三、氧化还原反应方程式的配平
1. 氧化数法 根据氧化数升降相等的原则 反应前后各元素的原子总数相等
例如： 例如：KMnO4与HCl的反应 的反应
步骤： 步骤：
1、根据实验事实写出反应物和主要产物 KMnO4 + HCl
+7 -1
MnCl2 + Cl2
+2 0
2、标出有关元素的氧化数及其变化值 KMnO4+ HCl MnCl2 + Cl2
（5）检查等式两边Hale Waihona Puke Baidu元素原子总数，若相 检查等式两边各元素原子总数， 箭头变等号。 等，箭头变等号。
2KMnO4+ 16HCl = 2MnCl2+5Cl2+2KCl +8H2O
离子2. 离子-电子法 根据得失电子数相等的原则 例如：
KMnO4+NaCl+H2SO4 Cl2+MnSO4+K2SO4+Na2SO4