1、11一、氧化值的定义一、氧化值的定义 在氧化还原反应中，电子转移引起某些原子的价在氧化还原反应中，电子转移引起某些原子的价电子层结构发生变化，从而改变了这些原子的带电状电子层结构发生变化，从而改变了这些原子的带电状态。为了描述原子带电状态的改变，表明元素被氧化态。为了描述原子带电状态的改变，表明元素被氧化的程度，提出了氧化态的概念。表示元素氧化态的的的程度，提出了氧化态的概念。表示元素氧化态的的数值称为元素的氧化值，又称氧化数。数值称为元素的氧化值，又称氧化数。2 氧化数又叫氧化态，它是以化合价学说和元素电负性概念为基础发展起来的一个化学概念，它在一定程度上标志着元素在化合物中的化合状态。在根
2、据化合价的升降值和电子转移情况来配平氧化还原反应方程式时，除简单的离子化合物外，对于其他物质，往往不易确定元素的化合价数；对于一些结构复杂的化合物或原子团，更难确定它们在反应中的电子转移情况，因而难以表示物质中各元素所处的价态。3规 定 70年代初，国际纯粹和应用化学联合会（IUPAC）在氧化数无机化学命名法中，进一步严格定义了氧化数概念，并对氧化数的求法作出一些规定。这些规定比较严格，但在具体求化合物中元素的氧化数时不方便，例如一个化合物中究竟有多少键合电子，它们如何分配，有时说不清楚。当化合物中两种元素的电负性相近时，如对于NCl3、S4N4等，按上述规定难于确定这些元素的氧化数。4 对于
3、简单单原子离子来说对于简单单原子离子来说,元素的氧化值与离元素的氧化值与离子所带的电荷数是一致的。如子所带的电荷数是一致的。如CuCu2+2+、NaNa+、ClCl-、和、和S S2-2-，它们的电荷数分别为，它们的电荷数分别为+2+2、+1+1、-1-1和和-2-2，则这，则这些元素的氧化值依次为些元素的氧化值依次为+2+2、+1+1、-1-1和和-2-2。对于共价键结合的多原子分子或离子来说对于共价键结合的多原子分子或离子来说,氧氧化值是指某元素的一个原子的荷电数化值是指某元素的一个原子的荷电数。该荷电数该荷电数是假定把每一化学键的电子指定给电负性更大的是假定把每一化学键的电子指定给电负性
4、更大的原子而求得的原子而求得的。如。如COCO2 2，C C氧化值为氧化值为+4+4，O O的氧化值的氧化值为为-2-2。5 某元素在化合时，该元素一个原子失去多少电子或有多少电子向其它原子偏移，则该原子的氧化值即为正多少；反之，一个原子得到多少电子或其它原子有多少电子向它偏移，则该原子的氧化值即为负多少。Na+1Cl-1H+1Cl-1例：6含义 氧化数概念可这样定义：在单质或化合物中，假设把每个化学键中的电子指定给所连接的两原子中电负性较大的一个原子，这样所得的某元素一个原子的电荷数就是该元素的氧化数。可见，氧化数是一个有一定人为性的，经验性的概念，它是按一定规则指定了的数字，用来表征元素在
5、化合状态时的形式电荷数（或表观电荷数）。这种形式电荷，正像它的名称所指出的那样，只有形式上的意义。7二二、氧化值规则、氧化值规则在单质中，元素的氧化值为零。H2 O2 F2 Fe Zn Ag 氢的氧化数一般为+1，在活泼金属氢化物中为-1，如：NaH,CaH2。氧的氧化数一般为-2，在过氧化物中为-1，如H2O2、Na2O2；在超氧化物中为-1/2，如KO2；在氧的氟化物中为+1或+2，如：OF2、O2F2。8 离子型化合物中，元素的氧化数等于该 离子所带的电荷数，如：NaCI。共价型化合物中，共用电子对偏向于电负性大的原子，两原子的形式电荷数即为它们的氧化数，如：HCI。中性分子中，各元素原
6、子氧化数的代数和为零。复杂离子中，各元素原子氧化数的代数和=离子的总电荷。Fe3O4 3x+(-2)4=0 x=+8/39S S4 4O O6 62-2-4x+(-2)4x+(-2)6=-2 x=2.56=-2 x=2.5H H5 5IOIO6 6I:+7 ;I:+7 ;S S2 2O O3 32-2-S:+2S:+2氧化数可为整数，也可是分数或小数。氧化数可为整数，也可是分数或小数。例：求MnO4-中Mn的氧化值 求KMnO4中Mn的氧化值10三、氧化值与化合价的区别 化合价是元素相结合时的原子个数比，它只能是整数，不能是分数；而氧化值是一种按一定规则指定的形式电荷的数值，它可以是整数，也可
7、以是分数。11 氧化数概念是从正负化合价概念分化发展产生的，这既说明它们有历史联系，又表明氧化数和化合价是两个不同的概念。化合价的原意是某种元素的原子与其他元素的原子相化合时两种元素的原子数目之间一定的比例关系，所以化合价不应为非整数。12 例如，在Fe3O4中，Fe实际上存在两种价态：+2和+3价，其分子组成为：Fe+3Fe+2Fe+3O4。氧化数是形式电荷数，所以可以为分数。引入氧化数概念后，化合价概念可保持原来原子个数比的意义，而不必使用“平均化合价”等容易使化合价概念模糊的术语了。这也正是氧化数概念在正负化合价概念的基础上区分出来的理由之一。13 化合价的意义和数值与分子中化学键的类型
8、有关。对于同一物质，其中同一元素的化合价和氧化数两者的数值一般是不同的。对于离子化合物，由一个原子得失电子形成的简单离子的电价正好等于该元素的氧化数。其他离子的电价数与其中元素的氧化数不一定相等。对于共价化合物来说，元素的氧化数与共价数是有区别的。14第一，氧化数分正负，且可为分数；共价数不分正负，也不可能为分数。第二，同一物质中同种元素的氧化数和共价数的数值不一定相同。例如，H2分子和N2分子中H和N的氧化数皆为0，而它们的共价数分别为1和3。在H2O2分子中O的共价数为2，其氧化数为-1。在CH3Cl中，碳的共价数为4，碳的氧化数为-2，碳和氢原子之间的共价键数却为3。15 用氧化数表示氧
9、化还原的状态 对于离子化合物的氧化还原反应来说，电子是完全失去或完全得到的。但是，对于共价化合物来说，在氧化还原反应中，有电子的偏移，但还没有完全的失去或得到，因此用氧化数来表示就更为合理。16 例如：H2+Cl2=2HCl 这个反应的生成物是共价化合物，氢原子的电子没有完全失去，氯原子也没有完全得到电子，只是形成的电子对偏离氢，偏向氯罢了。用氧化数的升降来表示就是氯从0到-1，氢从0到+1。这样，氧化数的升高就是氧化，氧化数的降低就是还原。在氧化还原反应里，一种元素氧化数升高的数值总是跟另一种元素氧化数降低的数值相等的。17四、基本概念四、基本概念 对于某一化合物或单质，只要按照上述规则就可
10、确定其中元素的氧化数，不必考虑分子的结构和键的类型。因此，对于氧化还原反应用氧化数比用化合价方便得多。现在氧化数已成为化学中的一个基本概念，用来定义与氧化还原反应有关的概念和配平氧化还原反应方程式。18 但在我国现行中学化学课本中，仍用正负化合价来定义氧化还原反应的有关概念。将前面所述氧化数概念及其应用，与中学化学课本中化合价概念的定义及其应用对比一下，就可看出，中学化学课本中所定义的化合价实际上指的是氧化数，它不同于现代化学中的（如大学化学课程中所应用的）化合价概念。1920121一一.氧化数法氧化数法配平原则配平原则 氧化数守恒氧化数守恒：氧化剂降低数等于还原剂升 高数(氧化数相等)。质量
11、守恒质量守恒：反应前后各元素原子总数相等。22配平步骤配平步骤 写出反应方程式.配平氧化还原组分(利用最小公倍数法).配平非氧化还原组分的原子个数,一般先 配O、H以外的原 子,再配H,最后为O.23例：例：高锰酸钾与氯化钠在酸性介质中的反应（1）根据实验确定反应物和产物的化学式为：24 氧化数升高2 氧化数降低5+7 -1 0 +2（2）找出氧化剂和还原剂，算出它们的氧化数变化：25（3）根据氧化剂中氧化数降低的数值应与还原剂中氧化数升高的数值相等的原则，在相应的化学式之前乘以适当的系数：氧化数升高25 氧化数降低52+7 -1 0 +226（5）最后核对氧原子数。（4）配平反应前后氧化数没
12、有变化的原子数。27配平练习配平练习 2KClO3=2KCl+3O2 2KClO3=2KCl+3O2得到得到2 26e6e失去失去6 62e2e+5+5-2-2-1-10 028 配平下列反应式，标出下列氧化还原反应的电子转移的方向和数目,并指出氧化剂和还原剂：MnO2 2+4HCl(浓浓)=MnCl2+Cl2+2H+2H2 2O OFe+2FeCl3=3FeCl2配平练习配平练习29130一一.氧化数法氧化数法配平原则配平原则 氧化数守恒氧化数守恒：氧化剂降低数等于还原剂升 高数(氧化数相等)。质量守恒质量守恒：反应前后各元素原子总数相等。31配平步骤配平步骤 写出反应方程式.配平氧化还原组
13、分(利用最小公倍数法).配平非氧化还原组分的原子个数,一般先 配O、H以外的原 子,再配H,最后为O.32例：例：高锰酸钾与氯化钠在酸性介质中的反应（1）根据实验确定反应物和产物的化学式为：33 氧化数升高2 氧化数降低5+7 -1 0 +2（2）找出氧化剂和还原剂，算出它们的氧化数变化：34（3）根据氧化剂中氧化数降低的数值应与还原剂中氧化数升高的数值相等的原则，在相应的化学式之前乘以适当的系数：氧化数升高25 氧化数降低52+7 -1 0 +235（5）最后核对氧原子数。（4）配平反应前后氧化数没有变化的原子数。36配平练习配平练习 2KClO3=2KCl+3O2 2KClO3=2KCl+
14、3O2得到得到2 26e6e失去失去6 62e2e+5+5-2-2-1-10 037 配平下列反应式，标出下列氧化还原反应的电子转移的方向和数目,并指出氧化剂和还原剂：MnO2 2+4HCl(浓浓)=MnCl2+Cl2+2H+2H2 2O OFe+2FeCl3=3FeCl2配平练习配平练习38氧化剂氧化剂:MnO2MnO2+4HCl(浓浓)=MnCl2+Cl2+2H2O 还原剂还原剂:HCl失失2 2e e得得2e2e+4 +2 039氧化剂氧化剂:MnO2MnO2+4HCl(浓浓)=MnCl2+Cl2+2H2O 还原剂还原剂:HCl失失2 2e e得得2e2e+4 +2 04041142一一
15、.氧化数法氧化数法配平原则配平原则 氧化数守恒氧化数守恒：氧化剂降低数等于还原剂升 高数(氧化数相等)。质量守恒质量守恒：反应前后各元素原子总数相等。43配平步骤配平步骤 写出反应方程式.配平氧化还原组分(利用最小公倍数法).配平非氧化还原组分的原子个数,一般先 配O、H以外的原 子,再配H,最后为O.44例：例：高锰酸钾与氯化钠在酸性介质中的反应（1）根据实验确定反应物和产物的化学式为：424242424SONaSOKMnSOClSOHNaClKMnO45 氧化数升高2 4242424242SONaSOKMnSOClSOHNaClKMnO 氧化数降低5+7 -1 0 +2（2）找出氧化剂和还
16、原剂，算出它们的氧化数变化：46（3）根据氧化剂中氧化数降低的数值应与还原剂中氧化数升高的数值相等的原则，在相应的化学式之前乘以适当的系数：氧化数升高25 4242424242SONaSOKMnSOClSOHNaClKMnO 氧化数降低52+7 -1 0 +242424242425102SONaSOKMnSOClSOHNaClKMnO474242424245258102SONaSOKMnSOClSOHNaClKMnO（5）最后核对氧原子数。（4）配平反应前后氧化数没有变化的原子数。48配平练习配平练习 2KClO3=2KCl+3O2 2KClO3=2KCl+3O2得到得到2 26e6e失去失去
17、6 62e2e+5+5-2-2-1-10 049 配平下列反应式，标出下列氧化还原反应的电子转移的方向和数目,并指出氧化剂和还原剂：MnO2 2+4HCl(浓浓)=MnCl2+Cl2+2H+2H2 2O OFe+2FeCl3=3FeCl2配平练习配平练习50氧化剂氧化剂:MnO2MnO2+4HCl(浓浓)=MnCl2+Cl2+2H2O 还原剂还原剂:HCl失失2 2e e得得2e2e+4 +2 051Fe+2FeCl3=3FeCl20+3+2氧化剂氧化剂:FeCl3还原剂还原剂:Fe失失2e-2e-得得2e-2e-52总总 结结氧化还原反应的配平步骤氧化还原反应的配平步骤1.1.标变价标变价2
18、.2.列变化列变化3.3.求总数求总数4.4.配系数配系数5.5.细检查细检查53例例 题题1.Zn+HNO3 Zn(NO3)2+NO+H2O2.C+HNO3 NO2+CO2+2H2O54标标 变变 价价标出反应前后发生改变的化合价标出反应前后发生改变的化合价，不不变不标。变不标。Zn +HNO3 Zn(NO3)2 +NO +H2O0 +5 +2 +255 列出元素的化合价的变化，即某元素列出元素的化合价的变化，即某元素一个原子化合价升高或降低的绝对值。一个原子化合价升高或降低的绝对值。列列 变变 化化 Zn+HNO3 Zn(NO3)2+NO+H2O0 +5 +2 +22356求求 总总 数数
19、 求化合价升降的最小公倍数求化合价升降的最小公倍数，使化合价使化合价升高和降低的总数相等。升高和降低的总数相等。Zn+HNO3 Zn(NO3)2+NO+H2O0 +5 +2 +2233257配配 系系 数数 先配变价元素先配变价元素，再用观察法配平其再用观察法配平其它元素原子的系数。它元素原子的系数。Zn+HNO3 Zn(NO3)2+NO+H2O0 +5 +2 +223323 3 2 28458细细 检检 查查1.等号两边各种元素的原子总数是否相等等号两边各种元素的原子总数是否相等。2.离子反应的电荷总数是否相等。离子反应的电荷总数是否相等。59 Zn+HNO3 Zn(NO3)2+NO+H2O
20、0 +5 +2 +223323 3 2 28460 C+HNO3 NO2 +CO2+H2O 0 +5 +4 +44114 4 4261二二.离子离子-电子法电子法配平原则配平原则1.质量(原子)守恒原则 即反应前后各元素的原子个数相等2.电子守恒原则 反应中还原剂失去电子的总数与氧化剂得到的电子总数相等(即化合价升降总数相等)3.电荷守恒原则 即在离子反应中,反应前后离子所带的正负电荷总数相等 如：Fe+Fe3+=Fe2+62配平步骤配平步骤用离子式写出主要反应物和产物用离子式写出主要反应物和产物(气体、纯液体、固气体、纯液体、固体和弱电解质则写分子式体和弱电解质则写分子式)。分别写出氧化剂被
21、还原和还原剂被氧化的半反应。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。原子总数各自相等且电荷数相等。确定两半反应方程式得、失电子数目的最小公倍数。将两确定两半反应方程式得、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。应的离子方程式。有
22、时根据需要可将其改为分子方程式。63KMnO4K2SO3H2SO4MnSO4K2SO4第一步：MnO4SO32Mn2SO42第二步：MnO4 HMn2 H2O8 45eSO32 H2OSO42 H2e2第三步：2 5，得:2Mn2 8 H2O5SO4210H2MnO416H5SO325H2O化简，得：2MnO4 6H5SO322Mn2 3H2O5SO42例：例：642MnO4 6H5SO322Mn2 3H2O5SO42复原，得：2KMnO43H2SO45K2SO32MnSO45K2SO43H2OK原子不平再配平未发生氧化还原的K原子：2KMnO43H2SO45K2SO32MnSO46K2SO4
23、3H2O65例例2 配平在碱性溶液中离子式：配平在碱性溶液中离子式：+MnO2+-MnO4-24SO-23SO（2）配平半反应式：+2H2O+3e MnO2+4OH-+2OH-2e +H2O-4MnO解 （1）未配平的半反应式：MnO2 -4MnO-23SO-24SO-23SO-24SO66（3）合并半反应（4）核查电荷数和原子个数是否配平。整理为：2 +3 +H2O=2MnO2+3 +2 OH-4MnO2 ）+2H2O+3e MnO2+4OH 3 ）+2OH-2e +H2O-4MnO-23SO-24SO-24SO-23SO67配平中的经验处理方法：酸性介质酸性介质：O原子多的一边加H+，O原
24、子少的一边加 H2O；碱性介质碱性介质：O原子多的一边加H2O，O原子少的一边加 ；中性介质中性介质：左边一律加H2O，右边根据O原子的多少确定加H+或加 。注意：注意：在配平同一方程式中，不要同时出现在配平同一方程式中，不要同时出现H+和和OH-。OHOH68离子-电子法的优点是不需要知道元素的氧化数，同时能更清楚的反映出水溶液中进行的氧化还原反应的实质，而对非氧化还原部分的物质（如介质）可以自然的写入反应式中。缺点是不适用于气相和非水体系的氧化还原反应的配平。6970171一、原电池一、原电池在在CuSOCuSO4 4溶液中放入一片溶液中放入一片ZnZn，将发生下列氧化还原反应：，将发生下
25、列氧化还原反应：Zn(s)+CuZn(s)+Cu2+2+(aq)Zn(aq)Zn2+2+(aq)+Cu(s)(aq)+Cu(s)在溶液中电子直接从在溶液中电子直接从ZnZn片传递给片传递给CuCu2+2+，使使CuCu2+2+在在ZnZn片上片上还原而析出金属还原而析出金属CuCu，同时，同时ZnZn氧化为氧化为ZnZn2+2+。这个反应同时有热量放出，这是化学能转化为热能的这个反应同时有热量放出，这是化学能转化为热能的结果。结果。72 有电子移动，为什么没有电流产生？有电子移动，为什么没有电流产生？能不能设计一个装置，使电子能不能设计一个装置，使电子能定向流动，产生电流呢？能定向流动，产生电
26、流呢？通过适当的设计，使电流能够定通过适当的设计，使电流能够定向移动，这种装置称为原电池向移动，这种装置称为原电池73下图为锌下图为锌-铜电池铜电池(也叫也叫DanielDaniel电池）电池）Z nuCeuCnZ原 电 池图:ZnSO CuSO 4474下图为锌下图为锌-铜电池铜电池(也叫也叫DanielDaniel电池）电池）（溶液）（溶液）（溶液）（溶液）75原电池：借助于氧化还原反应将化学原电池：借助于氧化还原反应将化学 能直接转变为电能的装置。能直接转变为电能的装置。盐桥的作用是中和溶液中过剩的电荷，沟通电路，保持两溶液的电中性，保证了Zn的氧化和Cu2的还原继续进行。一些基本知识：
27、一些基本知识：负极负极:流出电子，氧化反应流出电子，氧化反应.如：如：Zn-2e ZnZn-2e Zn2+2+正极：正极：流入电子，还原反应如：流入电子，还原反应如：CuCu2+2+2e Cu+2e Cu电极反应电极反应(或半电池反应或半电池反应)：两电极上发生的反应两电极上发生的反应电池反应：电池反应：两反应相加两反应相加 Zn+CuZn+Cu2+2+Cu+Zn Cu+Zn2+2+76 利用氧化还原反应将化学能转变为电能的装利用氧化还原反应将化学能转变为电能的装置称为置称为原电池原电池。从理论上讲，任何自发进行的氧。从理论上讲，任何自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池。化还原反应都可以设
28、计成原电池。原电池由原电池由两个半电池两个半电池组成。半电池又称组成。半电池又称电极电极，每一个电极都是由每一个电极都是由电极导体电极导体和和电解质电解质溶液组成。溶液组成。分别在两个半电池中发生的氧化反应或还原分别在两个半电池中发生的氧化反应或还原反应，称为反应，称为半电池反应半电池反应或或电极反应电极反应。原电池的两。原电池的两极所发生的总的氧化还原反应称为极所发生的总的氧化还原反应称为电池反应电池反应。77原电池的表示方法原电池的表示方法 为简便起见，原电池装置常用原电池符号表示。书写为简便起见，原电池装置常用原电池符号表示。书写原电池符号的规则如下：原电池符号的规则如下：(1)(1)在
29、半电池中用在半电池中用“|”表示电极导体与电解质表示电极导体与电解质溶液之间的界面。溶液之间的界面。(2)(2)原电池的负极写在左侧原电池的负极写在左侧,正极写在右侧，并用正极写在右侧，并用“”、“”标明正、负极标明正、负极,把正极与负极用盐桥连接，把正极与负极用盐桥连接，盐桥用盐桥用“”表示表示,盐桥两侧是两个电极的电解质溶液。盐桥两侧是两个电极的电解质溶液。若溶液中存在几种离子时若溶液中存在几种离子时,离子间用逗号隔开。离子间用逗号隔开。(3)溶液要注明浓度，气体要注明分压力溶液要注明浓度，气体要注明分压力 (4)如果电极中没有电极导体，必须外加一惰性如果电极中没有电极导体，必须外加一惰性
30、电极导体，惰性电极导体通常是不活泼的金属（如电极导体，惰性电极导体通常是不活泼的金属（如铂）或石墨。铂）或石墨。=78负极写在左边负极写在左边正极写在右边正极写在右边“|”表示相与相之间的界面表示相与相之间的界面浓度浓度用用“|”表示盐桥表示盐桥浓度浓度79 原电池的正极发生还原反应，负极发生氧化反应。因此组成原电池时，电对 为正极，电对 为负极。原电池符号为：例1 将氧化还原反应：+42MnO(aq)10Cl(aq)16H(aq)+2+42MnO8H+5eMn4H O 2+222Mn(aq)5Cl(g)8H O(l)设计成原电池，写出该原电池的符号。解：先将氧化还原反应分为两个半反应：氧化反
31、应：还原反应：2+4MnOMn2ClCl+2+212344()Pt|Cl()|Cl()H(),Mn(),MnO()|Pt(+)pcccc22ClCl2e 80例例2 2：在稀在稀H H2 2SOSO4 4中，中，KMnOKMnO4 4 和和FeSOFeSO4 4发生以下反应：发生以下反应：MnOMnO4 4-+H +H+Fe +Fe2+2+Mn Mn2+2+Fe +Fe3+3+如将此反应设计为原电池，写出正、负极的反应，电池反如将此反应设计为原电池，写出正、负极的反应，电池反应，和电池符号。应，和电池符号。解：解：没有电极导体没有电极导体，即将一金属铂片插入到含有，即将一金属铂片插入到含有Fe
32、Fe2+2+、FeFe3+3+溶液中，另一铂片插入到含有溶液中，另一铂片插入到含有MnOMnO4 4-、MnMn2+2+及及H H+的溶液的溶液 中，分别组成负极和正极：中，分别组成负极和正极：负极反应：负极反应：FeFe2+2+FeFe3+3+e+e-正极反应：正极反应：MnOMnO4 4-+8H+8H+5e+5e-MnMn2+2+4H+4H2 2O O电池反应：电池反应：MnOMnO4 4-+8H+8H+5Fe+5Fe2+2+MnMn2+2+5Fe+5Fe3+3+4H+4H2 2O O电池符号：电池符号：(-)(-)Pt|Pt|FeFe2+2+(c(c1 1),),FeFe3+3+(c(c
33、2 2)|MnO)|MnO4 4-(c(c3 3),H),H+(c(c4 4),),MnMn2+2+(c(c5 5)|Pt)|Pt (+)(+)81例例3.如果组成电极的物质是非金属单质及其相应如果组成电极的物质是非金属单质及其相应 的离子或同一元素不同氧化数的离子，则需外的离子或同一元素不同氧化数的离子，则需外加加 惰性电极。铂惰性电极。铂(Pt)、石墨等、石墨等 Zn+H2SO4ZnSO4+H2(-)Zn|ZnSO4(cl)|H2SO4(c2)|H2(P),Pt(+)例例4.参加电极反应的气体、纯液体和固体则与惰性电极写参加电极反应的气体、纯液体和固体则与惰性电极写 在一起。在一起。H2+
34、2Fe3+2Fe2+2H+(-)Pt,H2(P)|H+(c1)|Fe3+(c2),Fe2+(c3)|Pt(+)如：甘汞电极，电极反应：如：甘汞电极，电极反应：Hg2Cl2+2e2Hg(l)+2Cl-半电池符号半电池符号 Pt,Hg(l),Hg2Cl2(s)/Cl-(c)82（-）Pt|HPt|H2 2(100KPa)|H(100KPa)|H+(1.0mol(1.0mol L L)CrCr2 2O O7 72 2(10mol(10mol L L-1 1),),Cr Cr3+3+(1.0mol(1.0mol L L-1-1),H),H+(1.0(1.0 1010-2-2molmol L L)|Pt
35、(+)|Pt(+)负极负极:H:H2 2 2H 2H+2e2e-正极正极:Cr:Cr2 2O O7 72-2-+14H+14H+6e+6e-2Cr2Cr3+3+7H+7H2 2O O 总反应总反应:Cr:Cr2 2O O7 72-2-+3H3H2 2+8H+8H+=+=2Cr2Cr3+3+7H+7H2 2O O例例4 483 盐桥两边分别为盐桥两边分别为2 2个半电池（即两个半电池（即两个电极），每个电极反应包括两类物质，一类个电极），每个电极反应包括两类物质，一类是可作还原剂（处于低价态）的物质，叫做还是可作还原剂（处于低价态）的物质，叫做还原态（或还原型）物质；另一类是可作氧化剂原态（或还
36、原型）物质；另一类是可作氧化剂（处于高价态）的物质，叫做氧化态（或氧化（处于高价态）的物质，叫做氧化态（或氧化型）物质。两者关系可表示如下：型）物质。两者关系可表示如下：氧化态氧化态ne ne 还原型还原型即：氧化型即：氧化型/还原型还原型 ZnZn2+2+/Zn/Zn、MnOMnO4 4-/Mn/Mn2+2+构成了氧化还原电对构成了氧化还原电对由同一种元素的氧化型物质和还原型物质构成由同一种元素的氧化型物质和还原型物质构成8485186二、电极电位二、电极电位(或或E)E)在在Cu-ZnCu-Zn原电池中，为什么检流计的指针只偏向一原电池中，为什么检流计的指针只偏向一个方向，即电子由个方向，
37、即电子由ZnZn传递给传递给CuCu2+2+，而不是从，而不是从CuCu传递给传递给ZnZn2+2+？这是因为原电池中存在电位差，？这是因为原电池中存在电位差，CuCu电极的电位比电极的电位比ZnZn电极的电位更高，形成了电位差。电极的电位更高，形成了电位差。电极电位如何测量呢？电极电位如何测量呢？87电极电势的绝对值现还无法测知电极电势的绝对值现还无法测知但可用比较方法确定它的但可用比较方法确定它的相对值相对值选用选用标准氢电极标准氢电极作为比较标准作为比较标准规定它的电极电势值为规定它的电极电势值为零零.即即E (H+/H2)=0 V 88标准氢电极标准氢电极将铂片表面镀上一层多孔的铂黑将
38、铂片表面镀上一层多孔的铂黑(细粉状的铂细粉状的铂)，放入，放入H+浓度为浓度为1molL-1的酸溶液中的酸溶液中(如如HCl)。不断地通入压力。不断地通入压力为为100kPa的氢气流，使铂黑电极上吸附的氢气达到饱和。的氢气流，使铂黑电极上吸附的氢气达到饱和。这时，这时，H2与溶液中与溶液中H+可达到以下平衡：可达到以下平衡：2H+2e-H2 100kPa氢气饱和了的铂片和氢气饱和了的铂片和H+浓度为浓度为1molL-1的的 酸酸溶液之间所产生的电势差就是标准氢电极的电极电势，溶液之间所产生的电势差就是标准氢电极的电极电势，定定为零：为零：H+/H20.0000V89标准氢电极标准氢电极 90
39、将待测的标准电极与标准氢电极组成原电池，在将待测的标准电极与标准氢电极组成原电池，在25C下，用检流计确定电池的正、负极，然后用电位计下，用检流计确定电池的正、负极，然后用电位计测定电池的电动势。测定电池的电动势。=（+）（-）例例1：测量铜的标准电极电位：测量铜的标准电极电位91测定铜电极的标准电极电势的装置92 参与电极反应的各物质均处于标准态时的电极参与电极反应的各物质均处于标准态时的电极电势称为标准电极电势，有的书称为标准氧化还原电势。电势称为标准电极电势，有的书称为标准氧化还原电势。上图所示电池，测得:E=0.340 V正极：Cu2+2e=Cu 负极：H2 2e=2H+电池反应：Cu
40、2+H2=2H+Cu E池池 =ECu2+/Cu E H+/H2=0.340 V ECu2+/Cu=0.340 V93设计原电池设计原电池()Zn|Zn2+(1mol L-1)|H+(1mol L-1)|H2(100kPa),Pt(+)例例2.2.测得原电池电动势：测得原电池电动势：E=0.7626 VE =E(+)-E(-)=E (H+/H2)E E(Zn2+/Zn)E E(Zn2+/Zn)=E (H+/H2)-E =0V-0.7626 V=-0.7626 V943、标准电极电势表、标准电极电势表见见教教材材附附录录IV95表中对应于每一电对的电极反应都以还原反表中对应于每一电对的电极反应都
41、以还原反应的形式统一书写。应的形式统一书写。氧化态氧化态ne 还原型还原型每个电对每个电对 值的正负号不随电极反应进行值的正负号不随电极反应进行的方向而改变。的方向而改变。Cu2+2e =Cu或或 Cu 2e =Cu2+其其 均为均为0.337V96以电对Fe3/Fe2为例，不管是Fe3e Fe2 还是2Fe32e 2Fe2 电极的标准电极电势是强度性质，没有电极的标准电极电势是强度性质，没有 加合性，其数值与反应系数无关。加合性，其数值与反应系数无关。v771.023/FeFe97标准电极电势表都分为两种介质：酸性、碱性溶液。标准电极电势表都分为两种介质：酸性、碱性溶液。什么时候查酸表、或碱
42、表？有几条规律可循：什么时候查酸表、或碱表？有几条规律可循：（a）H+无论在反应物或产物中出现皆查酸表：无论在反应物或产物中出现皆查酸表：（b）OH-无论在反应物或产物中出现皆查碱表：无论在反应物或产物中出现皆查碱表：（c）没有）没有H+或或OH-出现时，可以从存在状态来考虑。出现时，可以从存在状态来考虑。如如Fe3+e-Fe2+，Fe3+只能在酸性溶液中存在，只能在酸性溶液中存在，故在酸表中查此电对的电势。故在酸表中查此电对的电势。（d）如注明）如注明 则可以查酸表，如为则可以查酸表，如为 则可查碱表则可查碱表AB98 该表为该表为298.15K时的标准电极电势。由于电极时的标准电极电势。由
43、于电极 电势随温度变化不大，其他温度下电极电势也可用此表。电势随温度变化不大，其他温度下电极电势也可用此表。使用电极电对时，一定要注明相应的电对。电对不同，使用电极电对时，一定要注明相应的电对。电对不同，电极电位也不同。电极电位也不同。如：如：v771.023/FeFe Fe2+/Fe=-=-0.44 V994、电极电位值的含义、电极电位值的含义氧化剂、还原剂的强弱可由氧化剂、还原剂的强弱可由 值大小来判断：值大小来判断：(电对电对)代数值越小，电对中还原型物质的还原能力代数值越小，电对中还原型物质的还原能力越强，而对应的氧化型物质的氧化能力越弱；越强，而对应的氧化型物质的氧化能力越弱；（电对
44、）代数值越大，电对中还原型物质的还原能力（电对）代数值越大，电对中还原型物质的还原能力越弱，而对应的氧化型物质的氧化能力越强。越弱，而对应的氧化型物质的氧化能力越强。100C l22+3Zn+2e-Zn-0.7628-0.44020.00000.3370.5350.7701.0851.3583Fe2+2e-+Fe+2e-2+H2+2e-+H2NiNi-0.23+2e-2+C uC u+2e-I2I-2Fe2+2e-FeB r2(l)B r-+2e-2+2e-2 C l-氧化型还原型+ne-/V氧化型的氧化性增强还原型的还原性增强22一些氧化电对的101三、影响电极电位的因素三、影响电极电位的因
45、素 E(E(电对电对)的大小首先决定于电极的大小首先决定于电极(电对电对)的性质，其的性质，其次还与温度和溶液中离子的浓度、气体的分压及介质的次还与温度和溶液中离子的浓度、气体的分压及介质的酸碱度有关。酸碱度有关。例例1：Cu2+2e Cu当CCu2+增加时，化学平衡向正反应方向移动，则得电子能力增强，增大102 电对中氧化态物质的浓度减小时，其电对中氧化态物质的浓度减小时，其电极电位值减小，反之，电极电位值增大。电极电位值减小，反之，电极电位值增大。电对中还原态物质的浓度增大时，其电对中还原态物质的浓度增大时，其电极电位值减小，反之，电极电位值增大。电极电位值减小，反之，电极电位值增大。10
46、3例例2 2MnO4 +8H+5e-Mn2+4H2O 当增加CH+则平衡向正反应方向移动，得电子能力增大，所以电对的电极电位值会增大。介质的酸碱度对电极电位有影响1041051106一、比一、比较氧化剂、还原剂氧化较氧化剂、还原剂氧化还原能力的相对强弱还原能力的相对强弱 E E 氧化型氧化型/还原型还原型 越大越大其氧化型的氧化能力越强，其氧化型的氧化能力越强，其还原型的还原能力越弱。其还原型的还原能力越弱。氧化型物质越易得到电子，是越强的氧化剂；氧化型物质越易得到电子，是越强的氧化剂；而对应的还原型物质越难失去电子，是越弱的还原而对应的还原型物质越难失去电子，是越弱的还原剂。电极的电极电势越
47、小，电极中的还原型物质越剂。电极的电极电势越小，电极中的还原型物质越易失去电子，是越强的还原剂；而对应的氧化型物易失去电子，是越强的还原剂；而对应的氧化型物质越难得到电子，是越弱的氧化剂质越难得到电子，是越弱的氧化剂107Cl22+3Zn+2e-Zn-0.7628-0.44020.00000.3370.5350.7701.0851.3583Fe2+2e-+Fe+2e-2+H2+2e-+H2NiNi-0.23+2e-2+CuCu+2e-I2I-2Fe2+2e-FeBr2(l)Br-+2e-2+2e-2Cl-氧化型还原型+ne-/V氧化型的氧化性增强还原型的还原性增强22标准电极电势数值标准电极电
48、势数值越小，其还原型的越小，其还原型的还原性越强，氧化还原性越强，氧化型的氧化性越弱，型的氧化性越弱，反之亦然。反之亦然。108例1 在 298.15 K、标准状态下，从下列电对中选择出最强的氧化剂和最强的还原剂，并列出各种氧化型物质的氧化能力和还原型物质的还原能力的强弱顺序。解：查得：3+2+2+4+2+22Fe/Fe,Cu/Cu,I/I,Sn/Sn,Cl/Cl3+2+(Fe/Fe)0.769 V;E2+(Cu/Cu)0.3394 V;E2(I/I)0.5345 V;E4+2+(Sn/Sn)0.1539 V;E-2(Cl/Cl)1.360 VE。109 上述电对中，最大,最小。因此，在标准状
49、态下 电对中的氧化型物质 是最强的氧化剂；电对 中的还原型物质 是最强的还原剂。在标准状态下，上述电对中氧化型物质的氧化能力由强到弱的顺序为：还原型物质的还原能力由强到弱的顺序为：2(Cl/Cl)E4+2+(Sn/Sn)E2Cl/Cl2Cl4+2+Sn/Sn2+Sn3+2+4+22Cl Fe I CuSn2+2+SnCuI Fe Cl110例例2 2：试比较：试比较 KMnO4、Cl2、FeCl3 在酸性介质中的氧化能力在酸性介质中的氧化能力氧化能力：氧化能力：KMnO4 Cl2 FeCl3解解:0.7711.35831.51E /VFeFe3+3+/Fe2+ClCl2 2/Cl-MnO4-/
50、Mn2+电对电对111例例3 3：试比较：试比较 SnCl2、Zn、H2S 在酸性在酸性 介质中的还原能力介质中的还原能力还原能力：还原能力：Zn H2S SnCl2解解:0.1540.144-0.763E /VSn4+/Sn2+S/H2SZn2+/Zn电对电对E(-);电动势电动势E=E(+)-E(-)113例1 在 298.15 K 时，将银片插入 AgNO3 溶液中，铂片插入 FeSO4 和 Fe2(SO4)3 混合溶液中组成原电池。试分别计算出下列原电池的电动势，并写出原电池符号、电极反应和电池反应。解：+3+2+1(1)(Ag)(Fe)(Fe)1.0mol L;ccc+(Ag/Ag)
