1、一一 氧化还原反应的基本概念氧化还原反应的基本概念6.1 氧化还原反应氧化还原反应1. 电对：电对：Zn+CuSO4Cu+ZnSO4还原反应：还原反应：Cu2+ + 2e Cu 规定：同一元素的不同价态，组成一个电对。规定：同一元素的不同价态，组成一个电对。电对符号：电对符号： 氧化剂电对：氧化剂电对： Cu2+ /Cu 还原剂电对：还原剂电对： Zn2+ /Zn氧化反应：氧化反应：Zn 2e Zn2+ 氧化数：氧化数：是人为规定的某元素在化合物分是人为规定的某元素在化合物分 子中元素形式上所带的电荷数。子中元素形式上所带的电荷数。2 氧化数（氧化值，氧化态） 看几个分子：看几个分子： FeS
2、2 CrO5 FeSS CrOOOOO 确定氧化数的规则确定氧化数的规则 离子型化合物中，元素的氧化数等于该离子型化合物中，元素的氧化数等于该离子所带的电荷数离子所带的电荷数 。 共价型化合物中，共用电子对偏向于电共价型化合物中，共用电子对偏向于电负性大的原子负性大的原子 ，两原子的形式电荷数即为它们，两原子的形式电荷数即为它们的氧化数。的氧化数。单质中，元素的氧化数为零。单质中，元素的氧化数为零。中性分子中，各元素原子的氧化数的代中性分子中，各元素原子的氧化数的代数和为零数和为零 ，复杂离子的电荷等于各元素氧化，复杂离子的电荷等于各元素氧化数的代数和。数的代数和。 氢的氧化数一般为氢的氧化数
3、一般为+1，在金属氢化，在金属氢化物中为物中为 -1，如，如 。 氧的氧化数一般为氧的氧化数一般为-2，在过氧化物，在过氧化物中为中为-1，如在超氧化物，如在超氧化物中为中为-0.5，如，如 在氧的氟化物中为在氧的氟化物中为+1或或+2，如，如1HNa, ONa OH212212, OK20.5。 F O, FO 22221例：例：38 的氧化数为Fe OFe 2.5 的氧化数为S O S 2 的氧化数为S O S 7 的氧化数为I O IH 4326423265 配平原则：配平原则： (1) 电荷守恒电荷守恒：得失电子数相等。：得失电子数相等。 (2) 质量守恒质量守恒：反应前后各元素原子总
4、数相等：反应前后各元素原子总数相等。 二二 氧化还原方程式的配平氧化还原方程式的配平 配平步骤配平步骤： （1）用离子式写出主要反应物和产物（气）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体、纯液体、固体和弱电解质则写分子式）。）。 （2）将反应分解为两个半反应式，并配平）将反应分解为两个半反应式，并配平两个半反应的原子数两个半反应的原子数(H、O原子除外）及电荷原子除外）及电荷数。数。 （3）根据电荷守恒，以适当系数分别乘以）根据电荷守恒，以适当系数分别乘以两个半反应式，然后合并，整理，即得配平的两个半反应式，然后合并，整理，即得配平的离子方程式；有时根据需要可将其
5、改为分子方离子方程式；有时根据需要可将其改为分子方程式。程式。 例：配平反应方程式 422KMnO2MnClClHCl 在酸性溶液中 1. 在酸性介质中在酸性介质中4422 KMnO HCl10 2MnO10H l2Mn l5CleeCC 氧化剂：得电子还原剂： 失电子22+5得得注：在酸性介质中，在少氧的一边加水。注：在酸性介质中，在少氧的一边加水。422KMnO2MnClClHCl 酸性溶液中KClOH24222KMnO162MnCl5ClHCl 酸性溶液中KClOH282 例：配平反应方程式例：配平反应方程式 -24性溶液中-2ClCrOCrO碱ClO 2. 在碱性介质中在碱性介质中-2
6、4-2-2-Cl3CrO2ClO32CrO 363CrO 211ClO ee失电子：还原剂：得电子：氧化剂：3+2得得注：在碱性介质中，在少氧的一边加注：在碱性介质中，在少氧的一边加OH-,另一另一 边加水边加水 。OHOH2-24-2Cl3CrO2ClO32CrOOHOH2-24-2Cl3CrO22ClO32CrO 例：配平例：配平NOSsOHSs4243332OHAHNOA 24)62(3:A 325:HNO 323eSSse失：还原剂：得氧化剂：28+3得得)53(2:Ase4失e28共4243332OH9A6HNO283ASsOHSsNO28观察：在酸性介质中，在少氧的一边加水。观察：
7、在酸性介质中，在少氧的一边加水。432332A6HNO283AsOHOHSsNOS28OH942432332A64HNO283AsOHOHSsNOS28OH942最后：最后： 酸性介质：酸性介质： 在少在少O的一边加的一边加H2O。碱性介质：碱性介质： 在少在少O的一边加的一边加OH-,另一边加另一边加H2O。中性介质：中性介质： 左边多左边多n个个O, 左边加左边加n个个H2O，右边加，右边加2n个个OH- 右边多右边多n个个O, 左边加左边加n个个H2O，右边加，右边加2n个个H+小结：小结： 6.2 电极电势电极电势 6.2.1 原电池原电池 6.2.2 电极电势的产生电极电势的产生 6
8、.2.3 电极电势的测定电极电势的测定 6.2.4 影响电极电势的因素影响电极电势的因素 6.2.5 电极电势的应用电极电势的应用 一 Volta电池的构造1. Cu-Zn原电池装置原电池装置 6.2.1 原电池原电池Cu ZnCu Zn 电池反应：Cu 2eCu)( 极 Zn 2eZn)( 极2222：电子流入正：电子流出负氧化反应 还原反应 金属导体如 Cu、Zn 惰性导体如 Pt、石墨棒.电极2. 定义：借助于氧化定义：借助于氧化-还原反应，将化学能转化为还原反应，将化学能转化为 电能的装置。电能的装置。 3. 盐桥的结构与作用盐桥的结构与作用 （1）盐桥的结构：）盐桥的结构： 由饱和的
9、由饱和的KCl和琼脂粉搅拌均匀后煮沸，和琼脂粉搅拌均匀后煮沸， 然后冷却凝固制得。然后冷却凝固制得。（2） 盐桥的作用盐桥的作用 ：a.闭合电路。闭合电路。 b.保持两边溶液的电中性。保持两边溶液的电中性。二、二、 原电池的表示方法原电池的表示方法 1.书写原电池符号的规则：书写原电池符号的规则： 负极负极“-”在左边，正极在左边，正极“+”在右边，盐桥用在右边，盐桥用“”表示。表示。 半电池中两相界面用半电池中两相界面用“ ”分开，不同物种分开，不同物种用用“，”分开，溶液、气体要注明分开，溶液、气体要注明ci，pi 。 纯液体、固体和气体写在惰性电极一边用纯液体、固体和气体写在惰性电极一边
10、用“，”分开。分开。)( Cu )L(1.0molCu )L(1.0mol Zn Zn )( 1212以以Cu-Zn 原电池为例：原电池为例：2. 电对的几种形式电对的几种形式 （1）金属）金属-金属离子金属离子 Zn2+/Zn （2）同种金属元素的不同价态）同种金属元素的不同价态 Fe3+/Fe2+ （3）非金属的不同价态）非金属的不同价态 H+/H2 Cl2/Cl- 例：将下列反应设计成原电池并以原电池符号例：将下列反应设计成原电池并以原电池符号表示表示113212L2.0mol2ClL0.1mol2Fe 101325PaClL1.0mol2Fe 113212L2.0mol2ClL0.1m
11、ol2Fe 101325PaClL1.0mol2Fe )(Pt ， 101325PaCl L2.0molCl L0.1molFe , L1.0molFe Pt )( 211312223 Cl2e 2Cl Fee Fe练习：将下列反应设计成原电池并以原电池符号练习：将下列反应设计成原电池并以原电池符号 表示表示423222SnClFeClFeClSnCl42321234 ( ) Pt Sn , Sn Fe ,Fe Pt ( )CCCC 6.2.2 电极电势的产生电极电势的产生 neaqM sMnM活泼M不活泼nM稀浓Mn 溶解 沉积 沉积 溶解 nM/M EEEE电极电势：电池电动势：-+-+-
12、+一、一、 电极电势的测定电极电势的测定标标准准氢氢电电极极装装置置图图 22H /H:2H (aq)2e Hg0.000VE电极反应表示为表示为: H+ H2(g) ，Pt1. 标准氢电极标准氢电极 EEEE标准态下：电极电势：原电池电动势： 2. 标准电极电势和标准电动势标准电极电势和标准电动势 222122122Cu/CuH /HCu/Cu( ) Pt , H () H1.0mol L Cu1.0mol L Cu Cu H Cu2H 0.337V 0.337VpEEEE则$ 采用还原电势采用还原电势 E小的电对对应的还原型物质还原性强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
13、型物质氧化性强大的电对对应的氧化型物质氧化性强 E无加和性无加和性 一些电对的一些电对的 E与介质的酸碱性有关与介质的酸碱性有关 酸性介质：酸性介质： 碱性介质：碱性介质：22Cl (g)2e 2Cl (aq) 1.36V 1 Cl (g)e Cl (aq) 1.36V 2EE$A E$3 标准电极电势表标准电极电势表B E$4. Nernst方程式方程式 1 Nernst方程式方程式 e 2 303 lg 298.15K,0.0592 lgn.RTEEnF TEEn电极反应：氧化型还原型氧化型还原型时氧化型还原型2244242842MnO /MnMnO /MnMnO8H5e Mn4H OMn
14、OH0.0592lg5MnccEEc 例： Eccc c，则还原型氧化型，或还原型，氧化型6.2.4 影响电极电势的因素影响电极电势的因素1. 氧化型或还原型的浓度或分压氧化型或还原型的浓度或分压 e 2 303 lg n.RTEEnF电极反应： 氧化型还原型氧化型还原型333333AClO /Cl11ClOClHClO /Cl326ClOHAClO /ClClO /ClCl 1.45V 1.0mol L10.0mol L ? ClO6H6e Cl3H O0.0592V lg6 EcccEccEEc例：已知求：当，时，解 ：60.0592V1.45Vlg10.01.51V 62. 介质的酸碱性
15、对电极电势的影响介质的酸碱性对电极电势的影响2222222222O /H OOO /H O22141HO /H OO /H OO 1.229V pH14 ? O4H4e 2H O pH14 10mol L0.0592 lg/4EppEcEEpp例：已知，求 ：若，时，解：，4H414 0.0592 1.229lg 104 0.400V c6.2.5 电极电势的应用电极电势的应用电极电势大的作正极电极电势大的作正极依据：电极电势小的作负极依据：电极电势小的作负极1. 判断原电池的正、负极判断原电池的正、负极()()()()EEEE EEE 标态下：正负非标态下：正负$电池电动势（电池电动势（E）
16、例：例： 判断下列原电池正、负极，并计算电动势判断下列原电池正、负极，并计算电动势 例：例： Zn L1.0mol Zn L0.001mol ZnZn 12122. 判断氧化剂、还原剂的强弱判断氧化剂、还原剂的强弱电极电势大的氧化态的氧化性强，电极电势大的氧化态的氧化性强，是强氧化剂是强氧化剂依据：电极电势小的还原态的还原性强，依据：电极电势小的还原态的还原性强， 是强还原剂是强还原剂IeICleCl222222例：例：在电极反应中：在电极反应中：1.360.54EVEV$判断其氧化剂、还原剂的强弱判断其氧化剂、还原剂的强弱?3. 计算弱电解质电离常数计算弱电解质电离常数(自学）自学）例：已知
17、：例：已知：计算：计算：()HCNK$2(/)0.54HCN HE $4. 计算难溶电解质的计算难溶电解质的 （自学）（自学）spK$例：例： 已知：已知：24(/)(/)0.356 ,0.125 ,PbSOPbPbPbEV EV $4()?sp PbSOK求：$6.3 氧化还原反应进行的方向和限度氧化还原反应进行的方向和限度6.3.1 氧化还原反应进行的方向氧化还原反应进行的方向6.3.2 氧化还原反应进行的限度氧化还原反应进行的限度 6.3.1 氧化还原反应进行的方向氧化还原反应进行的方向 反应自发进行的条件为反应自发进行的条件为: 即即 E 0 反应正向自发进行反应正向自发进行 E 0
18、反应逆向自发进行反应逆向自发进行 依据：依据：强强氧化剂氧化剂+强强还原剂还原剂=弱弱氧化剂氧化剂+弱弱还原剂还原剂 如：如： Cu2+ + Zn = Cu + Zn2+ 例：判断在酸性溶液中例：判断在酸性溶液中H2O2与与Fe2+混合时，混合时，能否发生氧化还原反应？若能反应，写出反应方能否发生氧化还原反应？若能反应，写出反应方程式。程式。22222232222O /H O 222H O /H O 32Fe/Fe2 2HO2e H O 0.682V H O2H2e 2H O 1.77V Fee Fe 0.771V Fe2eEEE 解：$ 232222Fe/Fe22223222H O /H O
19、 Fe/Fe Fe s 0.44V H O Fe H O2Fe 2H2Fe2H O 1.77V 0.771V EEEE 与发生的反应：$ 1.00V 0.2V例：现有含例：现有含Cl-、Br-、I-的混合溶液，欲将的混合溶液，欲将I-氧氧化成化成I2 ，而，而Br-、Cl-不被氧化，在常用的氧化剂不被氧化，在常用的氧化剂Fe2(SO4)3和和KMnO4中选择哪一个能符合上述要求？中选择哪一个能符合上述要求？2223224 I /I Br /Br Cl /Cl /V 0.535 1.065 1.36 Fe /Fe MnO /Mn /V 0.771 1.51 E E解：$3222224 I /I
20、Fe /Fe Br /Br Cl /Cl MnO /Mn EEEEE即$Fe 3+只能把只能把I-氧化为氧化为I2，而，而 能把能把Cl-、Br-、I-氧化为相应的单质，氧化为相应的单质，应选择应选择Fe2(SO4)3。4MnO222222222 MnO /Mn2 Cl /Cl MnO /Mn Cl /Cl (1) MnO4H2e Mn2H O 1.23V Cl 2e 2 Cl 1.36V EEEEE解：$ 1.23V 1.36V0.13V 0 所以，该反应在标准态下不能向右进行。所以，该反应在标准态下不能向右进行。 ？ gCl 取 制 HCl 浓 能用 实验室中为 )2( 进行？ 时的标准态
21、下能否向右C25 在 lO2HgClaqMnCl aq4HClsMnO ) 1 ( 22222什么试判断反应例： 222222221HCl4HMnO /MnMnO /MnMn14Cl2Cl /ClCl /ClCl2 HCl 12mol L0.0592V lg20.0592V 1.23Vlg12 1.36V2/0.0592V lg20.059 1.36VcccEEcppEEc浓中，$2222MnO /MnCl /Cl2V1lg1.30V212 1.36V 1.30V 0.06V 0EEEln2 303lg0.0592lg298.15K , rmrmGRTKGnFE.RTEKnFKT En 由：和
22、可得：当即$6.3.2 氧化还原反应进行的限度氧化还原反应进行的限度lg0.05920.0592n EEnEK（）(-)$ 2222442422422CO /H C OMnO /Mn 2MnO5H C O6H5COg2Mn8H O 1.510.49V 2.0V 10 2 lg 0.0592VK EEEnEK 例：求反应的平衡常数。解：$338.0V 3380.0592V 10K$6.4 元素电势图元素电势图元素电势图的表示方法元素电势图的表示方法 OH 1 1.77V OH 1 0.682V O /V 2222AZZ E1.229V Z = 2表示方法：表示方法： 各物种按氧化态从高到低排列；
23、各物种按氧化态从高到低排列； 两物种间两物种间“”相连，线上方为电势值，相连，线上方为电势值，线下方为转移电子数（以线下方为转移电子数（以1mol该元素原子计）。该元素原子计）。222 Cu / Cu Cu/Cu 1 2Cu Cu Cu 0.159V 0.515V V Cu Cu Cu 0.515V0.159V 0.356 V 0 E /EEE EE E右左判断歧化反应能否发生能歧化$ E右左进行逆歧化$0.337VD)( C)( B)( A 332211nnn2 计算电对的电极电势计算电对的电极电势 xE(nx)xxn En EnEnE 332211 123 1 2 EEE求、和。判断哪些物种可以歧化？$ 2E例：已知例：已知Br的元素电势图如下的元素电势图如下 3EBr 1.07Br 0.45BrO BrO213E0.61V52. 05V) 107. 1661. 0( V76. 02V) 107. 1145. 0( V535. 041)V1.0710.456(0.61 321EE E解：(1) 2E 3E132 0.451.07BrOBrOBrBr E0.61Br 1.07VBr 0.45VBrO 0.54VBrO230.52V0.76V(2)可以歧化、BrOBr2
