大学化学：第四章 氧化还原反应与电化学
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• 不同相之间用竖线分开。相同相之间用 逗号分开。
• 无电极时，用惰性电极(pt、C）代替
北京航空航天大学材料学院
• 例如铜锌原电池，可以用如下图式表示： (-)Zn｜Zn2+(C1)‖Cu2+(C2)｜Cu(+)
例题1、写出以下氧化还原反应的图式 (1) 2Fe3+(aq)+2I-(aq)=2Fe2+(aq)+I2 (2)Fe2+(aq)+Ag+(aq)=Fe3+(aq)+ Ag(s) (3) 2Fe2+(aq)+Cl2(g)=2Fe3+(aq)+ 2Cl-(aq) (4)2Ag(s)+ 2H+(aq)+2I-(aq)= 2AgI(s)+H2
电对
• Zn2+(aq)+2e- -→Zn(s) Zn2+/ Zn
• Cu2+(aq)+2e- → Cu(s) Cu2+/ Cu
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• 注意
• 化合价高的物质在横线上面，低的 在下面。
•如
• 2H+(aq)+e-→H2 • Fe3++e-→Fe2+
H+/ H2 Fe3+/ Fe2+
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原电池中的几个概念（1）半反应式：
• 锌电极和Zn2+离子组成锌半电池；铜电极和 Cu2+离子组成铜半电池。两个半电池组成一 个原电池。
• 在半电池中发生的反应称为半反应式。如：
Zn(s)-→Zn2+(aq)+2e 称为锌半反应式，
发生氧化反应
• Cu2+(aq)+2e→Cu(s) 称为铜半反应式 发生还原反应
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• (1) 2Fe3+(aq)+2I-(aq)=2Fe2+(aq)+I2 • 解：写出两个电极反应式：
2I-(aq)- 2e → I2
氧化反应（-）
2Fe3+(aq)+2e-→2Fe2+(aq) 还原反应（＋）
按要求写出原电池图式：
(-)Pt|I2｜I-(C1)‖Fe3+(C2)，Fe2+(C3)｜Pt(+)
• 每个电极反应式是由同一种元素不同化合价 的物质组成的。
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氧化还原电对
• 氧化态和还原态：在半反应式中，氧化 数高的物质称为氧化态，氧化数低的物 质称为还原态
•
Zn(s) -→ Zn2 + (aq)+2e-
•
还原态 氧化态
• Cu2+(aq)+2e- → Cu(s)
•
氧化态 还原态
铜锌原电池(丹尼尔电池)：
（－）Zn | Zn2＋(c1) ‖ Cu2＋(c2) | Cu（＋）
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因此构成原电池的三个必要条件是
• 必须有一个能自发进行的氧化还原反应。 • 氧化反应和还原反应必须在两个池中进
行 • 必须有一个盐桥，构成封闭的电流回路 意义： 揭示了化学现象和电现象之间的基本联系。
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正极－还原反应 ➢原电池电极反应
负极－氧化反应
➢以通式表示为： 氧化态＋ne-
还原 还原态； 氧化
氧化还原电对
（或 Ox＋ne- 还原 Re）； 氧化
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• 氧化态和相应的还原态可以组成电 对，称为氧化还原电对，表示符号： 氧化态/还原态
• 电极反应式
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(2)Fe2+(aq)+Ag+(aq)=Fe3+(aq)+ Ag(s) 解：写出两个电极反应式： • （－）Fe2+(aq)-e-→Fe3+(aq) • （＋）Ag+(aq)+e-→Ag • 原电池图式：
(-)Pt｜Fe3+ (C1) ，Fe2+(C2) ‖Ag+ (C3) ｜Ag(+)
• O2+2H20+4e-→4OH-
O2/ OH-
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说明 (1) 氧化态+ne-→还原态 • 氧化态和还原态在一定条件下可以互相转化。 (2)电极反应式中的氧化态，在氧化还原反应中可
以作氧化剂；还原态可以作还原剂。 • 例：Zn(s)+ Cu2+(aq)= Zn2+(aq)+ Cu(s) • 在反应中Cu2+是氧化剂，在电极反应式中，它
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➢ 产生于回路的 电流：
▪ 电极及导线中的 电子迁移；
▪ 溶液中的离子迁 移；
▪ 电极－溶液界面 的氧化还原反应。
e (－)
e
G
(＋)
H2(g) 盐 桥
Zn Cl－
Zn2＋
K＋ H＋
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电池反应： Zn(s)＋Cu2＋(aq) ＝ Zn2＋(aq)＋ Cu (s) 如果将正极用Cu 板及CuSO4溶液替代，则得到
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一、原电池的概念及组成的三个必要条件
(1)对于反应如果在一个烧杯进行。那么 氧化还 原反应就会直接接触反应：
如：Zn (s) ＋2H＋ (aq) ＝Zn2＋ (aq) ＋H2 (g) 其中不形成有序的电子流，随着反应的进行， 溶液温度升高，即化学能转换为热能。 如果将该反应的氧化和还原两个半反应，在电 池中分别控制进行，化学能转换为电能，如图。
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(3) 2Fe2+(aq)+Cl2(g)=2Fe3+(aq)+ 2Cl-(aq) 解：
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人类对电认识的发展历史：
• 十八世纪意大利医生伽伐尼解剖青蛙，发现有 静电。
• 1792－1796年，伏打重复以上实验。 • 1800年，尼克儿森、卡里撕尔电解水成功 • 1807年，戴维成功通过电解法得到钾钠单质。
法拉第证实普通电、伏特电、生物电和温差电 都是一样的。提出著名的法拉第电解定律 （1834年）
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第四章 氧化还原反应与电化学 ➢电化学研究的内容：化学能与电能的相互转换。
化学能 电池放电(原电池) 电能 电池充电(电解池)
➢实现方式：电池中电子、离子的迁移及电极的氧 化还原反应。 ➢化学电源——将化学能直接转换成电能的装置。
北京航空航天大学材料wk.baidu.com院
要点为： ➢掌握化学电池的电极和电池反应，图式及氧化还原 电对的书写方式 ➢了解电极电势概念；掌握能斯特方程及其简单应用； ➢初步掌握可逆电池热力学的基本规律及应用；
是氧化态；Zn是还原剂，在电极反应式中，它 是还原态。
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原电池的电池表达式（图式）
• 按IUPAC规定：负极写在左边，正极写 在右边；两极间以盐桥连接，用虚线‖表 示。从原电池的图形来看，盐桥的两个 端口插入到两个半电池的溶液中，所以 在图式中盐桥的两侧应是组成溶液的离 子。
• 无电极时，用惰性电极(pt、C）代替
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• 例如铜锌原电池，可以用如下图式表示： (-)Zn｜Zn2+(C1)‖Cu2+(C2)｜Cu(+)
例题1、写出以下氧化还原反应的图式 (1) 2Fe3+(aq)+2I-(aq)=2Fe2+(aq)+I2 (2)Fe2+(aq)+Ag+(aq)=Fe3+(aq)+ Ag(s) (3) 2Fe2+(aq)+Cl2(g)=2Fe3+(aq)+ 2Cl-(aq) (4)2Ag(s)+ 2H+(aq)+2I-(aq)= 2AgI(s)+H2
电对
• Zn2+(aq)+2e- -→Zn(s) Zn2+/ Zn
• Cu2+(aq)+2e- → Cu(s) Cu2+/ Cu
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• 注意
• 化合价高的物质在横线上面，低的 在下面。
•如
• 2H+(aq)+e-→H2 • Fe3++e-→Fe2+
H+/ H2 Fe3+/ Fe2+
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原电池中的几个概念（1）半反应式：
• 锌电极和Zn2+离子组成锌半电池；铜电极和 Cu2+离子组成铜半电池。两个半电池组成一 个原电池。
• 在半电池中发生的反应称为半反应式。如：
Zn(s)-→Zn2+(aq)+2e 称为锌半反应式，
发生氧化反应
• Cu2+(aq)+2e→Cu(s) 称为铜半反应式 发生还原反应
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• (1) 2Fe3+(aq)+2I-(aq)=2Fe2+(aq)+I2 • 解：写出两个电极反应式：
2I-(aq)- 2e → I2
氧化反应（-）
2Fe3+(aq)+2e-→2Fe2+(aq) 还原反应（＋）
按要求写出原电池图式：
(-)Pt|I2｜I-(C1)‖Fe3+(C2)，Fe2+(C3)｜Pt(+)
• 每个电极反应式是由同一种元素不同化合价 的物质组成的。
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氧化还原电对
• 氧化态和还原态：在半反应式中，氧化 数高的物质称为氧化态，氧化数低的物 质称为还原态
•
Zn(s) -→ Zn2 + (aq)+2e-
•
还原态 氧化态
• Cu2+(aq)+2e- → Cu(s)
•
氧化态 还原态
铜锌原电池(丹尼尔电池)：
（－）Zn | Zn2＋(c1) ‖ Cu2＋(c2) | Cu（＋）
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因此构成原电池的三个必要条件是
• 必须有一个能自发进行的氧化还原反应。 • 氧化反应和还原反应必须在两个池中进
行 • 必须有一个盐桥，构成封闭的电流回路 意义： 揭示了化学现象和电现象之间的基本联系。
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正极－还原反应 ➢原电池电极反应
负极－氧化反应
➢以通式表示为： 氧化态＋ne-
还原 还原态； 氧化
氧化还原电对
（或 Ox＋ne- 还原 Re）； 氧化
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• 氧化态和相应的还原态可以组成电 对，称为氧化还原电对，表示符号： 氧化态/还原态
• 电极反应式
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(2)Fe2+(aq)+Ag+(aq)=Fe3+(aq)+ Ag(s) 解：写出两个电极反应式： • （－）Fe2+(aq)-e-→Fe3+(aq) • （＋）Ag+(aq)+e-→Ag • 原电池图式：
(-)Pt｜Fe3+ (C1) ，Fe2+(C2) ‖Ag+ (C3) ｜Ag(+)
• O2+2H20+4e-→4OH-
O2/ OH-
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说明 (1) 氧化态+ne-→还原态 • 氧化态和还原态在一定条件下可以互相转化。 (2)电极反应式中的氧化态，在氧化还原反应中可
以作氧化剂；还原态可以作还原剂。 • 例：Zn(s)+ Cu2+(aq)= Zn2+(aq)+ Cu(s) • 在反应中Cu2+是氧化剂，在电极反应式中，它
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➢ 产生于回路的 电流：
▪ 电极及导线中的 电子迁移；
▪ 溶液中的离子迁 移；
▪ 电极－溶液界面 的氧化还原反应。
e (－)
e
G
(＋)
H2(g) 盐 桥
Zn Cl－
Zn2＋
K＋ H＋
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电池反应： Zn(s)＋Cu2＋(aq) ＝ Zn2＋(aq)＋ Cu (s) 如果将正极用Cu 板及CuSO4溶液替代，则得到
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一、原电池的概念及组成的三个必要条件
(1)对于反应如果在一个烧杯进行。那么 氧化还 原反应就会直接接触反应：
如：Zn (s) ＋2H＋ (aq) ＝Zn2＋ (aq) ＋H2 (g) 其中不形成有序的电子流，随着反应的进行， 溶液温度升高，即化学能转换为热能。 如果将该反应的氧化和还原两个半反应，在电 池中分别控制进行，化学能转换为电能，如图。
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(3) 2Fe2+(aq)+Cl2(g)=2Fe3+(aq)+ 2Cl-(aq) 解：
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人类对电认识的发展历史：
• 十八世纪意大利医生伽伐尼解剖青蛙，发现有 静电。
• 1792－1796年，伏打重复以上实验。 • 1800年，尼克儿森、卡里撕尔电解水成功 • 1807年，戴维成功通过电解法得到钾钠单质。
法拉第证实普通电、伏特电、生物电和温差电 都是一样的。提出著名的法拉第电解定律 （1834年）
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第四章 氧化还原反应与电化学 ➢电化学研究的内容：化学能与电能的相互转换。
化学能 电池放电(原电池) 电能 电池充电(电解池)
➢实现方式：电池中电子、离子的迁移及电极的氧 化还原反应。 ➢化学电源——将化学能直接转换成电能的装置。
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要点为： ➢掌握化学电池的电极和电池反应，图式及氧化还原 电对的书写方式 ➢了解电极电势概念；掌握能斯特方程及其简单应用； ➢初步掌握可逆电池热力学的基本规律及应用；
是氧化态；Zn是还原剂，在电极反应式中，它 是还原态。
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原电池的电池表达式（图式）
• 按IUPAC规定：负极写在左边，正极写 在右边；两极间以盐桥连接，用虚线‖表 示。从原电池的图形来看，盐桥的两个 端口插入到两个半电池的溶液中，所以 在图式中盐桥的两侧应是组成溶液的离 子。