第11章 氧化还原反应.ppt

第十一章氧化还原反应Electrochemistry
一氧化还原反应的基本概念
1 基本概念(氧化数、氧化性、还原性等)
2 氧化还原反应方程式的配平
二水溶液中的氧化还原反应和电极电势
1 原电池的定义、组成、表示方法
2 标准电极电势(Electrode Potential )
3 电池的电动势和吉布斯自由能的关系
三影响电极电势的因素
1 能斯特方程
2 影响电极电势的因素
3 能斯特方程的应用
4 元素电势图的应用
一氧化还原反应的基本概念
基本概念
1970年IUPAC定义了氧化数。
规定:单质的氧化数为零;
O的氧化数一般为-2 , 在OF2中为+2 , 过氧化物中为-1;
H的氧化数一般为+1,在金属氢化物中为-1;
在离子型化合物中,氧化数等于离子的电荷数;
在共价化合物中,氧化数等于元素的形式电荷数;
分子的总电荷为零。
氧化性、还原性、氧化剂、还原剂、氧化还原反应的
概念。
2 氧化还原反应方程式的配平
(1)氧化数法
例: KMnO4 + HCl
•写出主要的反应物及生成物,按物质实际存在形式调整系数。
KMnO4 + 2 HCl MnCl2 + Cl2
•求元素氧化数的变化值。
升高2(×5)
(2× )KMnO4 + (5 ×) 2 HCl (2 × )MnCl2 + (5 × )Cl2
降低5(×2)
•使升高降低数目相等
•配平其它原子
2KMnO4 + 16 HCl = 2MnCl2 + 5Cl2 + 2KCl + 8H2O
(2) 离子—电子法(半反应法)
•先将反应物和产物以离子形式写出。
Cr2O72- + Fe2+ 2Cr3+ + Fe3+ (适当调整系数)
•将反应式按氧化和还原反应写为两部分。
Cr2O72- 2Cr3+ Fe2+ Fe3+
•加一定数目的电子及有关物质,使电荷数和原子数相等。
Cr2O72- + 14H + + 6e = 2Cr3+ + 7H2O Fe2+ = Fe3+ + e
•根据得失电子数相等合并方程式。
Cr2O72- + 6 Fe2+ + 14H + = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O
H、O原子的经验处理:
反应物中
介质种类多一个氧原子少一个氧原子
酸+2H+ 结合[O]H2O +H2O 提供[O] 2H+
碱+H2O 结合[O] 2OH- +2OH- 提供[O] H2O
中+H2O 结合[O] 2OH- +H2O 提供[O] 2H+

二水溶液中的氧化还原反应和电极电势(Electrode Potential )
1 原电池的定义、组成、表示方法
通过氧化还原反应,将化学能转变为电能的装置称
为原电池(Galvanic cells )。
Cu-Zn原电池
原电池的表示方法:
(-)Zn Zn2+(1M) Cu2+(1M) Cu(+)
Zn Cu 正极:Cu2+ + 2e = Cu
负极:Zn = Zn2+ + 2e
电池反应:
Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu Zn
电动势 E = φ+ - φ-
写电池符号应注意事项:
•正、负极: (-) 左, (+) 右
•界面“|”: 单质与“极棒”写在一起,写在“|”外面。
•注明离子浓度(c),气态时用分压p. 物质状态:s, l 等
•盐桥: “||”
ZnSO4
CuSO4
4)电极的类型及符号(氧化型/还原型)
四种电极
(1)金属-金属离子电极
如: Zn2+/Zn, Cu2+/Cu 等
电极符号: Zn|Zn2+ (c) Cu|Cu2+ (c)
(2)气体-离子电极如: H+/H2 Cl2/Cl-
需用一个惰性固体导体如铂(Pt)或石墨。
Pt,H2(p)|H+(c) Pt,Cl2(p)|Cl-(c)
Pt与H2之间用逗号隔开,p 为气体的压力。