大学无机化学氧化还原

【例7-4】写出高锰酸钾与亚硫酸钾在中性溶液中反应， 生成二氧化锰和硫酸钾，配平此反应方程式。
解:
(-3) ×2
Ⅶ
Ⅳ
Ⅳ
Ⅵ
KMnO4 + K2SO3 + H2O → MnO2 +K2SO4 +KOH
(+2)×3
方法二、离子－电子法：
配平原则：氧化剂和还原剂电子得失总数相等。
Ⅵ
-Ⅰ
Ⅲ
0
K2Cr2O7 + KI + H2SO4→ Cr2(SO4)3+ I2 + K2SO4+H2O
(1) 基本反应式: KMnO4 + 2HCl →MnCl2 +Cl2
(2) 求出元素氧化数的变化值：
(-5) ×1
Ⅶ
-Ⅰ Ⅱ 0
KMnO4 + 2HCl →MnCl2 +Cl2
(+1)×2
(3) 调整系数，使氧化数变化值相等
2KMnO4 + 10HCl →2MnCl2 +5Cl2 (4) 原子数和静电荷数配平
(1) 写出离子方程式：Cr2O72- + I- + H+ → Cr 3+ + I2+ H2O (2) 写出氧化半反应： I- － e - → I2
还原半反应： Cr2O72- + e - → Cr 3+
(3) 分别配平，使等式两边的原子个数和净电荷相等：
离子－电子式 2I- －2e - → I2
………………… ①
氧化-还原
§6.1 基本概念和氧化还原 方程式的配平
§6.2 电极电势和电池电动势 §6.3 电势图及其应用
§6.1 基本概念和氧化还原 方程式的配平
6.1.1 基本概念 6.1.2 氧化还原方程式的配平
氧化还 原反应
… …
一、基本概念 (一)氧化数(或氧化值)
1. 化合价→氧化值的历史变迁
即Na2S4O6中S的氧化数为Ⅴ / Ⅱ。
4. 化合价与氧化值的区别与联系
1. 元素的化合价只能是整数，而元素的氧化数可以是 整数、分数。
2. 氧化值概念是在化合价的基础上提出的，适用范围 比化合价概念广。
3. 氧化值概念还存在缺陷，有些问题不能解释，有待 更加完善。
(二) 氧化还原反应的特点
1. 氧化还原概念的发展 (1) 在化学发展的初期，氧化是指物质与氧化合的过程，
(1) 19世纪中叶提出化合价概念: 元素原子能够化合或置 换一价原子(H)或一价基团(OH -)的数目。
例：HCl、H2O、NH3和PCl5中，Cl为一价，O为二价， N为三价和P为五价；CO中，C和O是二价。
(2) 随着化学结构理论的发展，出现矛盾。 例： NH4+中，N为－3，但实验证明N与4个H结合。 SiF4中，为+4；而K2SiF6中，Si与6个F结合。
还原是指物质失去氧的过程。 例:2Hg + O2→2HgO ，2HgO →2Hg + O2 (2) 随后氧化还原的概念扩大了，认为物质失去氢的过程 也是氧化，与氢结合的过程则是还原。在有机化学和生 物化学中应用较为广泛。例：
(3) 现代化学认为氧化还原反应是指元素的氧化值发生 变化的化学反应。
-2e-
2. 配平半反应，即得离子电子式: I- + 3H2O ≒ IO3- + 6H+ + 6e
【例6】碱性介质，SO32-氧化成SO42- ，写出离子电子式。
解： 1. SO32- → SO422. 离子电子式: SO32- + 2OH- ≒ SO42- + H2O + 2e
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小结
介质 反应式左边比右边多一个O
【例1】求Cr2O72-中 Cr的氧化值。 解：设Cr2O72-中Cr的氧化值为x： 2 x + 7 ×(- Ⅱ) = - Ⅱ x = Ⅵ 则Cr的氧化值为Ⅵ 。
【例2】求Na2S4O6中S的氧化值。 解：设Na2S4O6 中S的氧化值为x： 2×(+Ⅰ) + 4 x + 6×(-Ⅱ) = 0
x=Ⅴ/Ⅱ
+2e-
0Ⅱ
0Ⅱ
给出电子 接受电子 氧化值↑ 氧化值↓
还原产物 氧化产物
被氧化 被还原
还原剂 氧化剂
氧化反应 还原反应
口诀：氧化剂——降得还；还原剂——升失氧。
2. 氧化还原反应的本质：电子转移→氧化值变化
注：电子转移包括完全得失电子和非完全得失电子
(即电 子偏移，例：
)。
3. 氧化还原反应的分类：
Cr2O72- + 14H+ + 6e - → 2Cr 3++ 7H2O … … ②
(4) ①×3 + ② = Cr2O72- + 6I- + 14H+→2Cr 3++3I2+ 7H2O
【例5】酸性介质， I- 氧化成IO3- ，写出离子电子式。
-Ⅰ Ⅴ 解: 1. 写出半反应，判断氧化数变化：I- →IO3-
(3) 1948年，在价键理论和电负性基础上提出氧化值。 电负性：原子在分子中吸引电子的能力。
(4) …………………………
2. 定义：某元素中一个原子的荷电数，即形式电荷数。 这种荷电数是假设将成键的电子指定给电负性较大的原 子而求得的。
3. 规则：
(1)单质中元素的氧化值为零。例：H2、O2等。 (2)电中性的化合物中，所有元素氧化值的代数和等于零。
(1) 歧化反应：氧化值的变化发生在同一化合物的同一
元素中.例： Ⅴ
Ⅶ
-Ⅰ
(2) 分子内氧化还原反应：氧化值的变化发生在同一 化合物的不 同元素中.例：
Ⅴ -Ⅱ
-Ⅰ
0
(3) 分子间氧化还原反应：氧化值的变化发生在不同 化合物的不同元素中.
二、氧化还原反应方程式的配平
方法一、氧化值法 : 氧化剂的氧化数降低总数与还原剂 氧化数升高的总数必定相等。
2KMnO4 + 16HCl = 2MnCl2 +5Cl2 + 2KCl + 8 H2O
【例3】在酸性溶液中，高锰酸钾与亚硫酸钾反应生成硫 酸锰和硫酸钾，配平此方程式。
解：
(-5) ×2
Ⅶ
Ⅳ
Ⅱ
Ⅵ
KMnO4 + K2SO3 + H2SO4(稀) → MnSO4 +K2SO4
(+2)×5
2KMnO4+5K2SO3+3H2SO4(稀)=2MnSO4+6K2SO4+ 3H2O
(3)在简单离子中，元素的氧化值等于该离子所带的电荷 数。例：Na+中Na的氧化值为Ⅰ，S2-中S的氧化值为Ⅱ。
(4)多原子离子中，所有元素的氧化值之和等于该离子所
带电荷数。 例：SO4 2-中，(Ⅵ)＋(- Ⅱ)× Ⅳ = -2。
(5)O在化合物-中Ⅰ的/ Ⅱ氧化值一般为Ⅰ-2-，ⅠH为＋1
-Ⅰ
但超氧化物KO2，过氧化物H2O2，金属氢化物如CaH2。