氧化还原反应和电化学

Cu2＋ (Oxidant—electron acceptor)
还 原 剂 ： 使 其 他 物 质 还原 ， 本 身 被 氧 化 ， 元 素氧 化 数 升 高 。
Zn (Reductant—electron donor)
多数氧化还原反应都是在水溶液中进行的。这样
的反应我们可以把氧化过程和还原过程分开来写：
首先，我们介绍一下氧化还原反应的基本概念和氧 化还原方程式的配平。
§4.1 氧化还原反应的基本概念
(The primary concepts of redox reaction )
一、氧化数和氧化还原反应：
(Oxidation number and redox reaction)
氧化还原反应与非氧化还原反应的最大区别在
【课堂练习】 CrO2 H2O2 CrO42 H2O （碱性介质）
氧化： CrO2 CrO42 CrO2 4OH CrO42 2H2O 3e
还原： H2O2 2e 2OH 整理： 2CrO2 3H2O2 2OH 2CrO42 4H2O
Zn+Cu2+ =Zn2++Cu
氧 化 ： Zn Zn2 (Zn Zn2 2e ) 还 原 ：Cu2 Cu(Cu2 2e Cu)
拆开来的两个反应叫做氧化还原反应的半反应。
从半反应中，我们可以清楚地看出反应前后元素
氧化数的变化，Zn：0→+2；Cu: +2→0。
我们把氧化数高的物质称为这种元素的氧化态(Zn2+); 氧化数低的物质称为它的还原态（Zn）。同一种元素的 氧化态和还原态组成一个氧化还原电对(Redox couple) ， 用“氧化态 还原态” 表示，（ Zn2 Zn ）。
MnO2
MnO
4
2 H 2O
3e
MnO2
4OH
3) 2I I2 2e
2) MnO4 2H2O 3e MnO2 4OH ——————————————————————————
2MnO4 6I 4H2O 2MnO2 3I2 8OH ★ 特例：H2O2
酸性介质中 氧化：H2O2 O2 2H 2e（作还原剂）
————————————————————————
2
MnO
4
Baidu Nhomakorabea
5
SO
2 3
6H
2 Mn 2
5SO42
3H2O
（4）检查： 2(1) 5(2) 6(1) 6
2(2) 5(2) 6
【课堂练习】
MnO
4
I
MnO2
I2
（碱性介质）
氧化： I I2 2I I2 2e
还原：
MnO
4
氧 化 剂 电 对:
MnO4
Mn2
还 原剂 电 对： Fe3
Fe 2
氧 还
化 原
剂 剂
：MnO4 ：Fe 2
二、离子－电子法配平氧化还原方程式：
(Balancing of redox equations：the ionelectron method)
离子－电子法是配平氧化还原方程式的一种重要法， 这种方法在电化学中经常用到，要求大家一定要掌握。
于：氧化还原反应发生了电子的转移。失去电子的 过程称为氧化。得到电子的过程称为还原。（© 氧化数）
比如：Fe3O4中，Fe的氧化数，设为x：
8
3 x 4(2) 0 x
0
0
8 3
2
3 Fe 2 O2 Fe3 O4
3
我们可以在化合物中直接以 8 表示
3
它的氧化数，这样，说明氧化还原反应就比较方便一些。
2) Fe2 Fe3 e
)
Cl2 2e 2Cl
——————————————————
2Fe2 Cl2 2Fe3 2Cl
（4）核对两边电荷数和原子数
有些复杂的氧化还原反应，有含氧酸根（如Cr2O72－、 MnO4－、ClO3－等）参加，配平的时候需要根据具体情 况在半反应两边加H＋、OH－或者H2O。如：
MnO4
SO
2 3
Mn2
SO
2 4
（酸性介质）
（1）氧化：
SO
2 3
SO42
还原：MnO4 Mn2 （2）配平原则：
酸性介质中：多氧的一边加H＋，少氧的一边加H2O ； 碱性介质中：多氧的一边加H2O，少氧的一边加OH－ ； 中性介质中：左边加H2O，右边根据需要加H＋或OH－。
SO
2 3
H 2O
还原：H2O2 2H 2e 2H2O（作氧化剂）
碱性介质中：氧化：H2O2 2OH O2 2H2O 2e 还原：H2O2 2e 2OH
从刚才举的例子可以看出，离子－电子法只适用于
在溶液中发生的氧化还原反应。
【课堂练习】
MnO4 SO32 MnO2 SO42（ 中性介质）
我们以一个简单的反应来说明配平步骤：
Fe2 Cl2 Fe3 Cl
（1）写出半反应式：氧化： Fe2 Fe3
还原： Cl2 Cl
（2）配平半反应：①原子数配平；②电荷数配平
Fe2 Fe3 e Cl2 2e 2Cl
（3）合并半反应：（根据反应中）得电子总数＝失
电子总数，将两个半反应乘以适当的系数后相加。
氧化： SO32 SO42 SO32 H2O SO42 2H 2e
（1）
还原： MnO4 MnO2
MnO4 2H2O 3e MnO2 4OH （2）
（1）×3+（2）×2，得：
2MnO4 3SO32 7H2O 2MnO2 3SO42 8OH 6H
整理，得
2MnO4 3SO32 H2O 2MnO2 3SO42 2OH
SO
2 4
2H
2e
MnO4 8H 5e Mn2 4H2O
小结： 酸性介质：
多n个O+2n个H+，另一边 +n个H2O 碱性介质：
多n个O+n个H2O，另一边 +2n个OH-
（3）合并： 5)
SO
2 3
H 2O
SO
2 4
2H
2e
2) MnO4 8H 5e Mn2 4H2O
根据氧化数的概念，我们可以把氧化还原反应定义 为：元素的氧化数在反应前后发生变化的反应。氧化数 升高的过程为氧化，氧化数降低的过程为还原。
氧化：氧化数升高的过程 (Oxidization) 还原：氧化数降低的过程 (Reduction)
氧 化 剂 ： 使 其 他 物 质 氧化 ， 本 身 被 还 原 ， 元 素氧 化 数 降 低 。
氧化态 还原态 氧化还原电对
Zn2
Zn
Zn 2 Zn
还原剂电对
Cu2
Cu
Cu 2 Cu
氧化剂电对
每个氧化还原反应至少有两个电对组成：一个氧化 剂电对＋一个还原剂电对。
例： MnO4 5Fe2 8H Mn2 5Fe3 4H2O 氧 化 ：Fe2 Fe3 e 还原：MnO4 8H 5e Mn2 4H2O
第四章 氧化还原反应和电化学
(Redox reaction and electrochemistry)
这一章我们主要通过电极电势(Electrode potential)， 讨论有关氧化还原平衡的问题。电极电势的概念是这一
章的核心和基础，氧化还原反应（Redox reaction）平衡
的所有问题：氧化剂和还原剂的强弱、氧化还原反应的 方向、反应进行的程度，都可以用电极电势来解决。