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刘晓瑭 无机化学 2010级应用化学专业 刘晓瑭 E-mail：xtliu@ Tel： Blog：/u/jlxt33/ 第七章 氧化还原反应 本章要求: 理解氧化还原反应的有关概念，能较熟练地配平氧化还原反应方程式。 理解标准电极电势的概念，并能用它来判断氧化剂和和还原剂的强弱、氧化还原反应进行的方向以及计算平衡常数。 能利用能斯特方程式进行有关计算。 了解化学电源与电解 重点: 电极电势和能斯特方程及其应用 难点: 能斯特方程 课时: 8 目 录 7.1 基本概念 7.2 电池反应的热力学 7.3 能斯特方程及其应用 7.4 化学电源与电解 7.1基本概念 7.1.1 氧化与还原 7.1.2 原电池 7.1.3 电极电势和电动势 1.氧化还原的定义 氧化——失去电子的过程； 还原——得到电子的过程； 还原剂——失去电子的物质； 氧化剂——得到电子的物质； 氧化还原反应——有电子得失的反应。 表示为： 氧化还原反应的类型 2.半反应 一个氧化还原反应可分解为两个“半反应”。 氧化还原反应 Cu(s) + ?O2(g) = CuO(s) 氧化半反应 Cu(s) ? Cu2+(aq) + 2e 还原半反应 ?O2(g) + 2e ? O2-(aq) 半反应的通式： 半反应的书写 先写出氧化型物质和还原型物质； 然后通过加入介质离子、水和电子等，使半反应配平（见p254） 3.氧化还原电对 氧化还原反应：Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu 氧化半反应: Zn→Zn2++2e 元素氧化数升高，氧化 还原半反应: Cu2++2e→Cu 元素氧化数降低，还原 氧化还原电对： Zn2+/Zn， Cu2+/Cu 例：（1）写出电对 MnO4－/ Mn2+ 的半反应式。 答： MnO4－ ＋ 8H+＋5e → Mn2+ ＋ 4H2O （2）找出下列反应的氧化还原电对。 2MnO4－＋5H2O2＋6H+＝2Mn2+＋5O2↑＋8H2O 答：分别为：MnO4－/ Mn2+ ；O2 / H2O2 4.元素的氧化数 1970年国际纯粹和应用化学会(IUPAC)对氧化数(oxidation number)作了如下定义： 氧化数——某元素一个原子所带的形式电荷数。 原子的形式电荷数——可以通过如下假设而得到：把含该原子的化学键中的电子指定给电负性大的原子。 元素的电负性——表示中原子吸引成键电子的能力。 在周期表中，从左到右，元素的电负性增大，从上到下，元素的电负性减小。 确定元素氧化数的规则 化合价表示原子间的成键情况，化合价只能是不为零的整数。 氧化数与原子间成键情况无关，氧化数有正有负，可以为零，还可以为分数。 例如，在H2O2分子中，O的的氧化数为-1，是由于存在过氧链：H-O-O-H，但O的化合价还是2。 例 确定下列物质中S的氧化数： H2SO4 、H2SO3 、H2S2O3、S4O62－ 、H2S2O8 5.氧化还原反应的配平方法 氧化数法 离子电子法 氧化数法适用于各种氧化还原反应的配平。 离子电子法只限于水溶液中进行的反应(两个半反应中均必须有离子存在，否则不能用此法配平)。 离子电子法的优点是不需要找出元素的氧化数，常用于半反应的配平。 氧化数法配平步骤 (1)写出反应物和生成物，将氧化数发生变化的元素先配平： KMnO4 + 2FeSO4 + H2SO4 ? MnSO4 + Fe2(SO4)3 +K2SO4 (2)标出氧化数的变化情况： +5e KMnO4+2FeSO4+H2SO4?MnSO4+Fe2(SO4)3+K2SO4 -2e 例1：HClO3 + P4 ? HCl + H3PO4 离子电子法配平步骤 7.1基本概念 7.1.1 氧化与还原 7.1.2 原电池 7.1.3 电极电势和电动势 1. 原电池装置 铜锌原电池 负极：Zn Zn2++2e 正极：Cu2++2e Cu 电池反应：Zn+Cu2+ Zn2++Cu 原电池组成与电池反应 原电池的表示方法 为了书面表达的方便，可以用电池符号表示原电池。 电池符号的书写有如下规定： 习惯上把负极写在左边，正极写在右边。 电极物质用化学式表示。用“∣”表示相界面，用“‖”表示盐桥。处于同一溶液中的两种电极物质之间用“，”分隔。 电极物质为溶液时要注明浓度，为气体时要注明分压。 某些