1、2020高中化学原电池和氧化还原反应The loss or gain of electrons is easy to identify for monatomic ions,because we can monitor the charges of the species.Thus,when Br ions are converted into bromine atoms(which go on to form Br2 molecules),we know that each Br ion must have lost an electron and hence that it has bee
2、n oxidized.When O2 forms oxide ions,O2-,we know that each oxygen atom must have gained two electrons and therefore that it has been reduced.The difficulty arises when the transfer of electrons is accompanied by the transfer of atoms.For example,is chlorine gas,Cl2,oxidized or reduced when it is conv
3、erted into hypochlorite ions,ClO-?化合价：氧化还原反应中得失电子数，只能为整数。氧化数：得失电子或平均化合价。可以为整数或分数。例如：CrO5 中 Cr 的氧化数为正 10，但是从右图所示的结构式中，可以看出 Cr 的化合价为正 6。这是 Cr 的最高价态，等于其所在的族数。Oxidation corresponds to an increase in oxidation number.Reduction corresponds to a decrease in oxidation number.How To Assign Oxidation Number1.
4、The oxidation number of an element uncombined with other elements is 0.2.The sum of the oxidation numbers of all the atoms in a species is equal to its total charge.3.The oxidation number of hydrogen is+1 in combination with nonmetals and-1 in combination with metals.4.The oxidation number of elemen
5、ts in Groups 1 and 2 is equal to their group number.5.The oxidation number of all the halogens is-1 unless the halogen is in combination with oxygen or another halogen higher in the group.The oxidation number of fluorine is-1 in all its compounds.6.The oxidation number of oxygen is-2 in most of itsc
6、ompounds.Exceptions are its compounds with fluorine(in which case,the previous statement takes precedence)and its occurrence as peroxides(O22-),superoxides(O2-),andozonides(O3-).二、原电池(Galvanic Cell)An electrochemical cell in which a spontaneous chemical reaction is used to generate an electric curre
7、nt.ZnuCeuCnZ原电池图:ZnSO CuSO 44负极负极 Zn Zn 2 2 e 正极正极 Cu 2 2 e Cu电池反应：电池反应：Zn Cu 2 Cu Zn 2盐桥：将饱和的 KCl 溶液灌入 U 形管中，用琼胶封口，倒架在两池中。由于 K 和 Cl 的定向移动，使两池中过剩的正负电荷得到平衡，恢复电中性。于是两个半电池反应乃至电池反应得以继续，电流得以维持。例如例如 Cu Zn 电池符号电池符号()Zn Zn 2(1 moldm 3)Cu 2(1 moldm 3)Cu()左边负极，右边正极；两边的左边负极，右边正极；两边的 Cu，Zn 表示极板材表示极板材料；离子的浓度，气体的
8、分压要在料；离子的浓度，气体的分压要在（）内标明。内标明。代表两相的界面；代表两相的界面；代表盐桥。盐桥连接着不同电解质代表盐桥。盐桥连接着不同电解质的溶液或不同浓度的同种电解质的溶液。的溶液或不同浓度的同种电解质的溶液。电池符号：电池符号：三 电极电势和电动势 1.电极电势电极电势 CuZn 电池中，为什么电子从锌片流向铜片？为什电池中，为什么电子从锌片流向铜片？为什么么 Cu 为正极，为正极，Zn 为负极？或者说为什么铜片的电势比为负极？或者说为什么铜片的电势比锌片的高？这是我们首先要回答的问题。锌片的高？这是我们首先要回答的问题。锌电极的双电层锌电极的双电层铜电极的双电层铜电极的双电层2
9、 原电池的电动势原电池的电动势 电极电势电极电势 E 表示电极中极板与溶液之间的电势差。表示电极中极板与溶液之间的电势差。当盐桥将两个电极的溶液连通时，认为两溶液之间的电势当盐桥将两个电极的溶液连通时，认为两溶液之间的电势差被消除，则两电极的电极电势之差即原电池的电动势。差被消除，则两电极的电极电势之差即原电池的电动势。用用 E池池 表示电动势，则有表示电动势，则有E池池 E E标准状态时电池的标准电动势有标准状态时电池的标准电动势有E池池 E E 例如：例如：()Zn Zn2(1 moldm3)Cu2(1 moldm3)Cu()E池池 E E 0.34 V (0.76 V)1.10 V 3.
10、标准氢电极标准氢电极:铂丝连着涂满铂黑的铂片作为极板，插入到铂丝连着涂满铂黑的铂片作为极板，插入到H(1 moldm 3)溶液中，并向其中通入溶液中，并向其中通入H2(100 kPa)，构成，构成标准氢电极。标准氢电极。标准氢电极示意图标准氢电极示意图氢电极的半反应为氢电极的半反应为2 H 2 e H2符号符号 Pt|H2(p)|H(c)化学上规定化学上规定 E H+/H2 0 V例如：标准氢电极与标准铜电极组成的原电池。例如：标准氢电极与标准铜电极组成的原电池。()Pt|H2(p)|H(1 moldm 3)Cu 2(1 moldm 3 )|Cu()测得该电池的电动势测得该电池的电动势 E池池
11、 0.34 V，由公式由公式 E池池 E E 得得 E E池池 E E Cu2+/Cu E池池 E H+/H2 0.34 V+0 V 0.34 V4.其它类型的电其它类型的电极极nn 饱和甘汞电极饱和甘汞电极甘汞电极甘汞电极：实际测量非常重要的一实际测量非常重要的一种电极种电极，标准氢，标准氢电极使用不多，原因是氢气不易纯化，压强不易控制，铂电极使用不多，原因是氢气不易纯化，压强不易控制，铂黑容易中毒。黑容易中毒。电极反应电极反应Hg2Cl22e2Hg 2Cl符号符号 Pt|Hg|Hg2Cl2|KCl(浓度浓度)标准电极电势标准电极电势 E 0.268 V 饱和甘汞电极电势饱和甘汞电极电势 E
12、 0.2415 V 5.标准电极电势表标准电极电势表 在电极反应中，左侧是氧化数高的物质，称为氧化在电极反应中，左侧是氧化数高的物质，称为氧化型型；右侧是氧化数低的物质，称为还原型；右侧是氧化数低的物质，称为还原型。在电对中只写出氧化数有变化的物质，如在电对中只写出氧化数有变化的物质，如Cr2 O7 2/Cr 3Cr2 O7 2 14 H 6e 2 Cr 3 7 H2 O电极反应的通式电极反应的通式 氧化型氧化型 z e 还原型还原型按照按照 E 值增大的顺序列表即值增大的顺序列表即标准电极电势表。标准电极电势表。E Cr2O72/Cr3+1.23V 电极电势表说明：电极电势表说明：(1)电极
13、电势高，其氧化型的氧化能力强；电极电势低其电极电势高，其氧化型的氧化能力强；电极电势低其还原型的还原能力强。还原型的还原能力强。(2)标准电极电势表是酸介质中的表。标准电极电势表是酸介质中的表。(3)碱介质中另有一张标准电极电势表。例如碱介质中另有一张标准电极电势表。例如 2 H2O 2 e H2 2 OH E 0.83 V Cu(OH)2 2 e Cu 2 OH E 0.22 V 例例 配平电对配平电对 Cr2 O7 2 /C r3 的电极反应式。的电极反应式。1）将氧化数有变化的原子配平）将氧化数有变化的原子配平Cr2O7 2 2 Cr 3 2）在缺少）在缺少 n 个氧原子的一侧加上个氧原
14、子的一侧加上 n 个个 H2O,Cr2 O7 2 2 C r 3 7 H2O3）在缺少）在缺少 n 个氢原子的一侧加上个氢原子的一侧加上 n 个个 H ，平衡氢原子，平衡氢原子Cr2 O7 2 14 H 2 C r 3 7 H2O4）加电子以平衡电荷，完成电极反应式的配平）加电子以平衡电荷，完成电极反应式的配平Cr2 O7 2 14 H 6 e 2 C r 3 7 H2O四 电极反应式的配平原则：方程式两边的原子数和电荷相等。原则：方程式两边的原子数和电荷相等。例例 配平氧化还原反应方程式配平氧化还原反应方程式MnO4 H2SO3 Mn 2 SO4 2 1）写出两个半反应并配平）写出两个半反应并配平MnO4 8 H 5 e Mn 2 4 H2O SO4 2 4 H 2 e H2SO3 H2O 2）调整化学计量数，使得失）调整化学计量数，使得失 e数相等后，两式相减，数相等后，两式相减，得得2 MnO45 H2SO3 2 Mn2 5 SO424 H3 H2O
