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第三章 氧化还原反应 [引言]什么是氧化还原反应？ 第一节 基本概念 [认识过程] 氧化——结合氧的过程 还原——失去氧的过程 氧化——失去电子过程 还原——得电子的过程 [问题]如何认识反应：H2+Cl2?2HCl 一、氧化数（态、值） 1、定义：元素的一个原子在纯化学物种中的特定形式电荷数。 特定性—— “特定形式电荷数” 服从下列规则 ⑴纯化学物种的实际电荷数等于其组成元素的氧化数之和 ⑵一般情况下，元素在化合状态中的氧化数规定不为零，处于周期表左下方元素的氧化数为+，右上方的为－； ⑶化合状态，F为－1；大多数含氧化合物中O为－2，H除金属氢化物外，为+1； ⑷元素在分子间化合物中的氧化态与其在对应小分子中的一样。 [注] ①上述为计算元素氧化数的原则；规定将正负号置于数的前面。 ②氧化态亦简称价态，但它与化合价概念不同。 二、氧化还原反应——对立的统一体 定义：某些元素的氧化数发生改变的反应。 氧化——氧化数升高的过程 还原——氧化数降低的过程 [注] 氧化剂、还原剂、氧化、还原、被氧化、被还原、氧化数变化、电子得失等概念及关系。 三、氧化还原反应方程式配平（自学） 原则：质量守恒、电量守恒。(氧化数法和离子电子法) [规律]——介质产物的一般规律 酸中出水，碱中出水，水中出酸或碱 反应物多氧—— 酸性 加H+ → H2O 碱性 加H2O → OH- 反应物少氧—— 酸性 加H2O → H+ 碱性 加OH- → H2O 第二节 电极电势（位） [引言]引起氧化数变化的原因是什么？ 一、氧化还原电对 一个氧化还原反应包含氧化、还原两过程，故拆分为两半反应。例 Zn + Cu2+ ? Zn2+ + Cu 氧化反应： Zn ? Zn2+ + 2e 还原反应： Cu2+ +2e ? Cu 每个半反应表明了某元素高低不同氧化态之间的转化关系 [氧化型] + ne ? [还原型] 正向为还原，逆向为氧化，它们彼此依存，相互转化，关系与共轭酸碱对一样。称为氧化还原电对（电对）。 电对符号：[氧化型]／[还原型] [小结]每个氧化还原反应至少有两个电对，分别称为氧化剂电对和还原剂电对。 氧化剂——氧化剂电对的氧化型充当 还原剂——还原剂电对的还原型充当 二、氧化还原反应与原电池 反应：Zn + H2SO4(稀) ? ZnSO4 + H2 用三种装置实现上述反应 原电池： 正极——得到电子流的极 负极——提供电子流的极 2. 组成原电池的条件 ①自发反应——△G＜0 ②氧化和还原反应分别在两处进行； ③两极的电解质溶液必须沟通。 3. 原电池的表示——电池符号书写规则 ①还原剂电对写在左边，构成负极半电池； ②“|或?”表示分界面，“‖”表示盐桥； ③应注明溶质的浓度、气体的分压； ④当电对中无固体电导体时，加惰性材料作电导体。 例：Daniel电池符号 Volta电池符号 [小结] ①原电池由正负两个半电池组成，分别由电池反应的两个电对构成。 ②负极半电池提供电子流，由电池反应中的还原剂电对充当。 ③电池反应中的氧化剂在正极。 三、电极电势及其测定 电极电势——电极的电位，是体系的性质之一，为状态函数，其绝对值难测定。 1、比较的基准——标准氢电极 电极符号：Pt | H2(P) ? H+(1M) 规定：298K标准氢电极的电位为零 2、标准电极电势 将标准氢电极固定作为负极半电池，其他电极（标态）作正极，构成原电池。 则：ε?=??(+)－??(－)= ??(+) 例：测Zn2+／Zn的? ? 电池：(－) Pt | H2(P) ? H+(1M)‖Zn2+(1M) | Zn (+) [注]①有酸表和碱表之分(?A?、 ?B?) ②又称还原电位； ③??值与电极写法无关； ④??仅适用于水溶液。 四、电极电势的意义和应用 ??为还原电位，即发生还原反应，故其电位的代数值越大，该电对中氧化型的氧化能力越强。 1. 意义：表征了电对中氧化型的氧化能力和还原型的还原能力。 2. 应用： ①氧化、还原能力的判断 金属活动顺序表。 ②判断氧化还原反应自发进行的方向。 ε＞0 ε= ?(+)－?(－) [强氧化型]1+[强还原型]2 ? [弱氧化型]2+[弱还原型]1 “对角线方向相互反应”规则（自己思考） 例：在含Cl－、Br－、I－混合液中，选用何种氧化剂只氧化I－为I2 ③判断反应产物； [前提]不考虑反应速度，水溶液中，标准态。 ④反应限度 [问题]电池电动势与热力学的自由能变有何联系？ ∵ △G=Wf(有用功) 若只作电功，则 -Wf=C×ε=nFε ∴ －△G=nFε △G=－nFε 标