无机化学——氧化还原反应与电极电势分析

(1) 找出两个电对，把氧化还原反应写成离子反应式； (2) 把离子反应式拆成氧化、还原两个半反应； (3) 分别配平两个半反应(等式两边原子总数与电荷数 均应相等)； (4) 根据氧化剂得电子总数应等于还原剂失电子总数的 原则，分别对两个半反应乘以适当系数，求得得失电子的 最小公倍数，再把两个半反应想加； (5) 根据题意写成分子反应方程式。
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第六章 氧化还原平衡与氧化还原滴定法
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6.1 氧化还原反应的基本概念
化学反应可分为两大类:一类是在反应过程中反 应物之间没有电子的转移，如酸碱反应、沉淀反应 等；另一类是在反应物之间发生了电子的转移，这 一类就是氧化还原反应。如：
Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu
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还原半反应： Cl2 + 2e 2Cl 半反应法先将反应方程式拆成氧化半反应与还原半反应，
并分别配平两个半反应。
配平原则：
首先，氧化半反应失去电子数必须等于还原半反应得到的
电子数；
其次反应前后各元素的原子总数必须相等。
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第六章 氧化还原平衡与氧化还原滴定法
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离子-电子法配平的一般步骤
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例 6-2 求Fe3O4中Fe的氧化值。 解： 已知O的氧化值为-2。设Fe的氧化值为x，则
3x + 4( 2)＝ 0 x = +8/3
所以Fe的氧化值为+8/3
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第六章 氧化还原平衡与氧化还原滴定法
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由上题可知氧化值可为正值也可为负值，可以 是整数、分数也可以是小数。
注意：在共价化合物中，判断元素原子的氧化值时， 不要与共价数(某元素原子形成的共价键的数目)相混 淆。例如：
第六章 氧化还原平衡与氧化还原滴Biblioteka Baidu法
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6.1.1氧化值
IUPAC定义： 元素的氧化值(氧化数、氧化态)是指元
素一个原子的表观电荷数，该电荷数的确定 是假设把每一个化学键中的电子指定给电负 性更大的原子而求得。
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第六章 氧化还原平衡与氧化还原滴定法
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确定氧化值的一般规则：
➢单质中元素的氧化值为零。 ➢中性分子中各元素的氧化值之和为零。多原子离子中各元 素原子氧化值之和等于离子的电荷数。 ➢在共价化合物中，共用电子对偏向于电负性大的元素的原 子，原子的“形式电荷数”即为它们的氧化值。 ➢氧在化合物中氧化值一般为2；在过氧化物(如H2O2)中为 1；在超氧化合物(如KO2)中为1/2；在OF2中为+2。 ➢氢在化合物中 的氧化值一般为+1，仅在与活泼金属生成的 离子型氢化物(如 NaH、CaH2)中为1。 ➢所有卤化合物中卤素的氧化数均为1； ➢碱金属、碱土金属在化合物中的氧化数分别为+1，+2。
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第六章 氧化还原平衡与氧化还原滴定法
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6.2 氧化还原反应方程式的配平
氧化还原反应方程式的配平方法最常用的有半反应法(也叫
离子-电子法)、氧化值法等。
半反应法：任何氧化还原反应都可以看作由两个半反应组
成，一个半反应为氧化反应，另一个半反应为还原反应。
如反应： 氧化半反应：
Na + Cl2 NaCl 2Na 2Na+ + 2e
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第六章 氧化还原平衡与氧化还原滴定法
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例 6-1 求NH4+中N的氧化值。 解：已知H的氧化值为+1。设N的氧化值为x。
根据多原子离子中各元素氧化值代数和等于 离子的总电荷数的规则可以列出：
x +(+1)4 = +1 x = 3
所以N的氧化值为3。
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第六章 氧化还原平衡与氧化还原滴定法
CH4 CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4
C的共价数 4
4
4
4
4
C的氧化值 4
2
0
+2
+4
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第六章 氧化还原平衡与氧化还原滴定法
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6.1.2. 氧化与还原
氧化还原反应：凡化学反应中，反应前后元素的原子氧化值发 生了变化的一类反应。
如： Cu2+ + Zn = Cu + Zn2+ 氧化：失去电子，氧化值升高的过程。如：Zn =Zn2+ + 2e 还原：得到电子，氧化值降低的过程。如：Cu2++2e = Cu 还原剂：反应中氧化值升高的物质。如: Zn 氧化剂：反应中氧化值降低的物质。如：Cu2+ 氧化还原电对：氧化还原反应中由同一种元素的高氧化值物质 (氧化型)和其对应的低氧化值物质(还原型)所构成。 常用符号[氧化型]/[还原型] 表示。如Cu2+/Cu、Zn2+/Zn、 Cl2/Cl、 Cr2O72/Cr3+、H+/H2。
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第六章 氧化还原平衡与氧化还原滴定法
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学习要求
1.掌握氧化还原反应的基本概念，能配平氧化还原方程 式。
2.理解电极电势的概念，能用能斯特公式进行有关计算。 3.掌握电极电势在有关方面的应用。 4.了解原电池电动势与吉布斯函数变的关系。 5.掌握元素电势图及其应用。 6.掌握氧化还原滴定的基本原理及实际应用。
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例6-3配平反应：KMnO4 +K2SO3MnSO4+K2SO4+H2O (酸性介质)
解： (1)
MnO4 + SO32 Mn2+ +SO42
(2)
MnO4Mn2+ ； SO32SO42
(3)
MnO4 + 8H+ +5e = Mn2+ + 4H2O
第六章
氧化还原平衡与氧化还原滴定法 Redox Equilibrium and Redox Titration
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第六章 氧化还原平衡与氧化还原滴定法
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6.1 氧化还原反应的基本概念 6.2 氧化还原反应方程式的配平 6.3 电极电势 6.4 电极电势的应用 6.5 元素电势图及其应用 6.6 氧化还原反应的速率及其影响因素 6.7 氧化还原滴定法 6.8 常用氧化还原滴定方法
SO32 + H2O = SO42 +2H+ +2e
(4)
MnO4 + 8H+ +5e = Mn2+ + 4H2O 2
+) SO32 + H2O = SO42 +2H+ +2e 5
2MnO4 + 5SO32 + 6H+ = 2Mn2+ + 5SO42 + 3H2O
所得离子反应方程式等式两边各原子数目和电荷数目应该相等。