第八章 氧化还原反应与滴定.docVIP

第八章 氧化还原反应与氧化还原滴定法 氧化还原反应是一类普遍存在的化学反应，动植物体内的代谢过程、土壤中某些元素存在状态的转化、金属冶炼、基本化工原料和成品的生产都涉及到氧化还原反应。将氧化还原反应设计成原电池，建立了衡量物质得失电子能力强弱的定量标准—电极电势。本章就是以电极电势为依据，讨论氧化剂和还原剂的相对强弱、氧化还原反应的方向和程度以及氧化还原滴定分析方法和应用。 §8－1 按有无电子的得失或偏移来判断是否属于氧化还原反应，有时会遇到困难。为了避免这些困难，人们引入氧化数这一概念，以表示各元素在化合物中所处的化合状态。 1970年IUPAC较严格地定义了氧化数的概念：氧化数是某元素一个原子的荷电数，这个荷电数可由假设每个键中的电子指定给电负性更大的原子而求得。根据此定义，确定氧化数的规则如下： (1)在单质中，元素的氧化数为零。如H2O2等物质中元素的氧化数为零。 (2)在中性分子中各元素的氧化数的代数和等于零，单原子离子中元素的氧化数等于离子所带电荷数，在复杂离子中各元素的氧化数的代数和等于离子的电荷数。 (3)某些元素在化合物中的氧化数：通常氢在化合物中的氧化数为＋1，但在活泼金属(ＩA和ⅡA)氢化物中氢的氧化数为－1；通常氧的氧化数为－2，但在过氧化物如H2O2中 为－1,在超氧化物中如NaO2中为,在臭氧化物如KO3中为,在氟氧化物如O2F2和 OF2中分别为＋1和＋2；氟的氧化数皆为－1；碱金属的氧化数皆为＋1，碱土金属的氧化数皆为＋2。 求硫代硫酸钠Na2S2O3和连四硫酸根S4O62－中S的氧化数。 二、氧化还原反应 在反应过程中，氧化数发生变化的化学反应称为氧化还原反应。元素氧化数升高的变化称为氧化，氧化数降低的变化称为还原。而在氧化还原反应中氧化与还原是同时发生的，且元素氧化数升高的总数必等于氧化数降低的总数。 1.氧化剂和还原剂 在氧化还原反应中，如果某物质的组成原子或离子氧化数升高，称此物质为还原剂，还原剂使另一物质还原，其本身在反应中被氧化，它的反应产物叫氧化产物；反之，称为氧化剂，氧化剂使另一物质氧化，其本身在反应中被还原，它的反应产物叫还原产物。如： 氧化剂 还原剂 还原产物 氧化产物 分子式上面的数字，代表各相应原子的氧化数。上述反应中，KMnO4是氧化剂，Mn的氧化数从+7降到+2，它本身被还原，使得H2O2被氧化。H2O2是还原剂，O的氧化数从-1升到0，它本身被氧化，使KMnO4被还原。虽然H2SO4也参加了反应，但没有氧化数的变化，通常把这类物质称为介质。 氧化剂和还原剂是同一物质的氧化还原反应，称为自身氧化还原反应。如： 2KClO3 = 2KCl + 3O2 某物质中同一元素同一氧化态的原子部分被氧化、部分被还原的反应称为歧化反应。歧化反应是自身氧化还原反应的一种特殊类型。如： Cl2 + H2O = HClO + HCl 歧化反应 4HNO3 = 4NO2 + O2 + 2H2O 非歧化反应 2.氧化还原电对和半反应 在氧化还原反应中，表示氧化还原过程的方程式，分别叫氧化反应和还原反应，统称为半反应，例如： 氧化反应 Zn - 2e ? Zn2＋ Cu2＋+ 2e ? Cu (如Zn2＋Cu2＋)(如Zn，Cu)。半反应中的氧化态和还原态是彼此依存、相互转化的，这种共轭的氧化还原体系称为氧化还原电对，电对用“氧化态/还原态”表示，如Cu2＋/Cu 氧化态 + ne ? 还原态 而每个氧化还原反应是由两个半反应组成的。 三、氧化还原反应方程式的配平 氧化还原反应的特征是元素的氧化数发生变化，配平氧化还原反应方程式的方法常用的有氧化数法和离子—电子法两种。 1.氧化数法 依据反应中氧化剂的氧化数降低的总数与还原剂的氧化数升高的总数相等的原则。 例 配平Cu2S与HNO3反应的化学方程式。 解：(1)写出未配平的反应式，并将有变化的氧化数注明在相应的元素符号的上方。 (2)按最小公倍数的原则，对还原剂的氧化数升高值和氧化剂的氧化数降低值各乘以适当系数，使两者绝对值相等。 Cu 2[(+2) - (+1)] = +2 氧化数升高值： = +10 × 3 = +30 S (+6) - (-2) = + 8 氧化数降低值： N (+2) - (+5) = -3 × 10 = -30 (3)将系数分别写入还原剂和氧化剂的化学式前边，并配平氧化数有变化的元素原子个数。 3Cu2S +