[理化生]第三章 12节.ppt

H2 + Cl2 HCl 被氧化 被还原 还原剂 氧化剂 Zn + 2HCl ZnCl2 + H2 被氧化 被还原 还原剂 氧化剂 * * 第三章 氧化还原反应 电化学 Redox Reactions and Electrochemistry 氧化还原反应 原电池和电极电势 电 解 金属的腐蚀与防护 第一节 氧化还原反应 氧化还原反应是化学反应的基本类型之一。 与酸碱反应、沉淀反应、配合反应等反应的一个显著区别 在于反应中有电子的转移或偏移。 氧化还原反应除与一般化学反应一样能够用于制备化学新 物质和获取化学热能外，其与电化学联系密切。 电化学是研究化学能和电能之间相互转化及转化过程中有 关规律的科学。主要内容一般包括电解质溶液理论；电化学 平衡（电池、电势、电动势及热力学等）；电极过程（电极 反应动力学）；实用电化学（燃料电池等）。 1600，Gilbert，琥珀（electric）－1799,Volta,Ag、Zn直流电－1807,Davy, 电解获取K、Na－1833，Farady，法拉第定律-1870，发电机研制。 一 氧化还原反应的基本概念 Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu 得到电子的物质（Cu2+）叫做氧化剂 （氧化剂被还原，发生还原反应）。 失去电子的物质（Zn）叫做还原剂 （还原剂被氧化，发生氧化反应）。 氧化半反应：Zn - 2e- Zn2+ 还原半反应：Cu2++2e- Cu 半反应中，元素的高价态称为氧化态，元素的低价态称为还原态。 氧化剂、还原剂、氧化反应、还原反应、氧化态、还原态。 二、氧化数 化合物分子中某元素的形式荷电数 判断一个反应是否是氧化还原反应的依据 是元素的氧化数是否变化。 1970年，国际纯粹和应用化学联合会（IUPAC）规定： 氧化数是指某元素一个原子的荷电数，该荷电数是假定把每一个 化学键中的电子指定给电负性大的原子而求得的。 关于电负性，鲍林提出， 电负性：描述不同元素原子在分子中对成键电子的吸引能力。 指定最活泼的非金属元素原子的电负性Xp(F)=4.0,其余根据计算 与其相比较得对应数值。 在单质中，元素的氧化数为零； 在化合物中，氢的氧化数通常为＋1；氧的氧化数通常为-2; 在中性分子中，各元素氧化数的代数和等于零; 在单原子离子中，元素的氧化数等于离子所带的电荷数; 多原子离子中，各元素的氧化数代数和等于该离子电荷数。 在配离子中，各元素氧化数代数和等于该配离子的电荷. 二、氧化数 化合物分子中某元素的形式荷电数 确定氧化数的一般原则： 二、氧化数 CO、CO2、CH4、C2H5OH(+2,+4,-4,-2) S2O32－;S4O62－ ;S2O72－(焦);S2O82－(过二) +2,+5/2,+6,+7 K2Cr2O7和Fe3O4中Cr和Fe(+6,+8/3) 氧化数和化合价大多数情况下一致，但属于不同的概念，如在CH4,CHCl3和CCl4中，C的化合价（共价数）为4，而氧化数分别为-4,+2和+4。此外，化合价指元素在化合态时原子的个数比，只能是整数，而氧化数可以是分数。 氧化数确定的例子： 元素的氧化数升高为氧化过程 元素的氧化数降低为还原过程 Cu2++Zn→Zn2++Cu 根据检流计指针偏转方向知电流产生且电流方向： Cu→Zn ΔrHm y = -218.66 kJ·mol-1 原 电 池 第二节 原电池和电极电势 利用氧化还原反应产生电流使化学能转变为电能的装置叫原电池。 8 一、原电池 装置由3个部分组成：电极；金属导线；盐桥 电极：Zn/Zn2＋、Cu/Cu2＋（Zn溶解；Cu沉积） 盐桥：含饱和KCl的琼胶的U型管(作用:连接电 池；保持半电池电中性) 由检流计可知电子从Zn流出（与电流向相反） 原电池中电子流出的一极为负极（Zn），流入 的一极为正极（Cu）。 负极：Zn－2e Zn2＋（氧化反应） 正极：Cu2＋＋2e Cu （还原反应） 氧化态＋ze 还原态 同一元素的氧化态和还原态间构成了氧化还原电对，记为：氧化态/还原态 原电池电池符号 原电池中电极包括电极导体（导电固体）和电极溶液（电解质溶液）， 有些电极导体既起导电作用