大学精品课件：第07章 氧化还原反应.PPT

1、第七章 氧化还原反应,7.1 氧化还原反应的基本概念,7.2 原电池及其电动势,7.3 电极电势,7.4 电极电势的应用, 7.1 氧化还原反应的基本概念,7.1.1 氧化值,7.1.2 氧化还原反应方程式的配平,7.1.1 氧化值,氧化值：是指某元素的一个原子的荷电数，该荷电数是假定把每一化学键中的电子指定给电负性更大的原子而求得的。,有电子得失或电子偏移的反应，被称为氧化还原反应。,确定氧化值的规则：,单质中，元素的氧化值为零。 在单原子离子中，元素的氧化值等于该离子所带的电荷数 。 在大多数化合物中，氢的氧化值为 +1；只有在金属氢化物中氢的氧化值为 -1。 通常，氧在化合物中的氧化值为

2、-2；但是在过氧化物中，氧的氧化值为-1，在氟的氧化物中，如OF2 和O2F2中，氧的氧化值分别为+2和+1。,例：,中性分子中，各元素原子的氧化值的代数和为零 ，复杂离子的电荷等于各元素氧化值的代数和。,配平原则： 电荷守恒：氧化剂得电子数等于还原剂失电子数。 质量守恒：反应前后各元素原子总数相等。,7.1.2 氧化还原反应方程式的配平,配平步骤： 用离子式写出主要反应物和产物(气体、纯液体、固体和弱电解质则写分子式)。 分别写出氧化剂被还原和还原剂被氧化的半反应。 分别配平两个半反应方程式，等号两边的各种元素的原子总数各自相等且电荷数相等。,例7-1：配平反应方程式,确定两半反应方程式得、

3、失电子数目的最小公倍数。将两个半反应方程式中各项分别乘以相应的系数，使得、失电子数目相同。然后，将两者合并，就得到了配平的氧化还原反应的离子方程式。有时根据需要可将其改为分子方程式。,例7-2：氯气在热的氢氧化钠溶液中反应生成氯化钠和氯酸钠，试配平该反应方程式。,5+得：,化简得：,酸性介质： 多n个O+2n个H+，另一边 +n个H2O,碱性介质： 多n个O+n个H2O，另一边 +2n个OH-,小结：,7.2.1 原电池,7.2.2 原电池的电动势,7.2.3 原电池电动势与 反应的Gibbs函数变,7.2 原电池及其电动势,7.2.1 原电池,1. Cu-Zn原电池,2. 原电池符号：,例：

4、将下列反应设计成原电池并以原电池符号表示。,解：,7.2.2 原电池的电动势,EMF 电动势，EMF = E(+) - E (-) 可以由数字电压表或电位差计来测定。,7.2.3 原电池的电动势 与反应的Gibbs函数变,EMF 电动势（V） F 法拉第常数 96485（Cmol-1） z 电池反应中转移的电子的物质的量,电功(J)=电量(C)电势差(V),电池反应：,(2)若已知 ，计算,=(- 147.06+212.27) kJmol-1 =65.21 kJmol-1,解：(1),= -296485Cmol-11.100V,7.3 电极电势,7.3.1 电极电势的基本概念,7.3.2 标准

5、电极电势,7.3.3 Nernst方程,溶解沉积 沉积溶解,7.3.1 电极电势的基本概念,1. 电极电势的产生,达动态平衡时： 在金属和溶液的界面上产生一双电层，这种双电层形成了电极电势称平衡电势。 电极电势用符号E(Mn+/M)表示，其单位为V。,电极反应：,2. 标准氢电极(SHE),表示为：,甘汞电极(SCE),E(Hg2Cl2/Hg) = 0.2415V,7.3.2 标准电极电势,1.标准电极电势的概念,电极反应中各物种均处于标准状态时产生的电极电势称为标准电极电势。,标准电极电势可以通过实验测得。, 采用还原电势；,标准电极电势表, E 小的电对对应的还原型物质还原性强；,E 大的

6、电对对应的氧化型物质氧化性强。, E 无加和性, 一些电对的 E 与介质的酸碱性有关,酸性介质： ；碱性介质：,7.3.3 Nernst方程,电池反应：,1.电池反应的Nernst方程,电极反应： 氧化型 + ze- 还原型,2.电极反应的Nernst方程,结论：,例7-4：,试计算p(O2)=21.3kPa，pH=4.00时的电极电势E(O2/H2O)。,氧化型浓度、分压减小，电极电势减小。,Ag,3. 沉淀的生成对电极电势的影响, 7.4 电极电势的应用,7.4.1 比较氧化剂或还原剂的 相对强弱,7.4.2 判断氧化还原反应进行的方向,7.4.3 确定氧化还原反应进行的限度,7.4.4

7、元素电势图,7.4.1 比较氧化剂或还原剂的相对强弱,E 小的电对对应的还原型物质还原性强；,E 大的电对对应的氧化型物质氧化性强。,例7-6：从下列电对中选出最强的氧化剂和最强的还原剂，并排出各氧化型的氧化能力和还原型的还原能力的强弱顺序。,解：由附录4中查出各电对的电极反应及标准电极电势如下：,最小，还原型物种 Sn2+是最强,的还原剂。 各氧化型氧化能力由强到弱的顺序为：,各还原型还原能力由强到弱的顺序为：,反应自发进行的条件为rGm0 因为 rGm = ZFEMF 即： EMF 0 反应正向自发进行； EMF 0 反应逆向自发进行。,对于非标准态下的反应：,7.4.2 判断氧化还原反应

8、进行的方向,例7-7：判断在酸性溶液中H2O2与Fe2+混合时，能否发生氧化还原反应。若能反应，写出反应方程式，并计算标准电池电动势。,解：,能否向右进行。 (2) 通过计算说明为什么实验室中能用MnO2(s)与浓盐酸反应制取Cl2(g)。,例7-8：已知25时 E(MnO2/Mn2+)=1.229V E(Cl2/Cl-)=1.360V。 (1)试判断在25时的标准状态下反应,所以，该反应在标准态下不能向右进行。,解：(1),方法一：,方法二：,7.4.3 确定氧化还原反应进行的限度,或,解：,EMF =E(Cu2+/Cu) - E(Zn2+/Zn),= 0.3394V (0.7621V) =1.1015V,K =1.631037,试求298.15K时AgBr的溶度积常数。,例7-10：已知 298.15K 时下列电极反应的E 值：,7.4.4 元素电势图,元素电势图的表示方法,表示方法：,各物种按氧化值从高到低向右排列；,各物种间用直线相连接，直线上方标明相应电对的E ，线下方为转移电子数。,1.判断中间氧化值物种能否歧化,+）,2.计算某些未知的标准电极电势,(2)判断其中哪些物种能够歧化。,例7-12：已知在碱性溶液中溴元素的电势图如下：,(3) 25时将Br2(l)与NaOH(aq)混合，写出反应的离子方程式，并计算其标准平衡常数。,解：(1),(2),