《第六章 氧化还原反应(1)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第六章 氧化还原反应(1)（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第六章 氧化还原反应,6.1 氧化还原反应的基本概念,某元素一个原子的荷电荷 。在化合物中，这种荷电荷把成键电子指定给电负性较大的原子而求得 。,例如 ： H2O H +1 O -2 H2O2 H +1 O -1,氧化数确定的规则：,2、共价化合物中元素的氧化数,1、单质中，任何元素的氧化数为0,3、H、O等元素的氧化数,4、单原子离子的氧化数等于离子所带的电荷数,5、多原子分子、离子中元素氧化数的其求法,6.1.1 氧化数,1. 氧化与还原氧化：氧化数升高的过程 ；还原：氧化数降低的过程。,6.1.2 氧化与还原、氧化剂与还原剂,2. 氧化剂与还原剂氧化剂：得到电子氧化数降低的物质还原剂：失
2、去电子氧化数升高的物质反 应过程中还原剂将电子转移给氧化剂,6.1.3 氧化还原电对和氧化还原半反应,Fe3+/ Fe2+ I2/I 氧化剂/还原剂 氧化剂/还原剂,共轭的氧化还原电对,氧化还原反应是两个或两个以上氧化还原电对共同作用的结果,还原剂1 氧化剂2 氧化剂1 还原剂2,一对氧化还原电对间的共轭关系可用氧化还原半反应式表示：,离子电子法,6.2 氧化还原反应方程式的配平,原则： 反应中氧化剂所得电子数与还原剂所失去 电子数相等 根据质量守恒定律，方程式两边各种元素的原子总数相等，各物种的电荷数的代数和必须相等。,氧化还原半反应的通式可表示为：,酸性介质：多n个O+2n个H+，另一边
3、+n个H2O,碱性介质：多n个O+n个H2O，另一边 +2n个OH-,配平时应注意：,酸性介质中，不能出现OH，碱性介质中，不能出现H+。,6.3 原电池与电动势,6.3.1 原电池,实验现象： 1）检流计的指针偏转，说明有电流产生，电流方向为 Cu极流向Zn极，那么Cu为正极，Zn为负极。2）Zn片逐渐溶解，Cu片上有Cu析出3）取出盐桥，电路不通，检流计指针就不动了。,负极（电子流出）：Zn2e = Zn2 氧化反应,正极（电子流入）：Cu22e = Cu 还原反应,像这种借助于自发进行的氧化还原反应，使化学能转变为电能的的装置称为原电池。,1) 金属金属离子电极：把金属插入该盐溶液中构成
4、 。,2) 气体离子电极 ：气体溶于水中离子化而成 。,注意电极符号与电对的写法不同， Zn | Zn 、 Zn2/Zn,6.3.2 电极的种类,原电池由两个半电池组成，习惯上称为电极。,电对 电极符号 电极反应Zn2+/Zn ZnZn2+,Cu2+/ Cu Cu Cu 2+,电对 电极符号 电极反应 H+/H2 Pt，H2 | H+,Cl2/Cl Pt，Cl2 | Cl,某温度（298.15K）下，分压为105Pa 的 H2与 H+ 浓度为 1.0molL-1的酸溶液体系。,如果组成电极的离子浓度为1molL1，气体压力为 105 Pa ，液体和固体为纯净的，称为电极的标准状态 。,3. 氧
5、化还原电极 由同一元素不同氧化数对应的物质、介 质及惰性电极材料组成,电对 电极符号 电极反应Fe3+/Fe2+ PtFe3+，Fe2+,4.金属金属难溶盐难溶盐阴离子电极 金属表面涂上难溶盐，再插入与该难溶盐有相同阴离子的溶液中构成 。,电对 电极符号 电极反应AgCl/Ag Ag，AgClCl,Hg2Cl2/Hg Pt，HgHg2Cl2Cl,原电池符号：,（）Zn(s)ZnSO4(c1)CuSO4(c2)Cu(s)（+）, 习惯上把负极写在左边，正极写在右边；中间用“”表示盐桥。 用“”表示物质之间的相界面， 同相不同物种用“，”分开。 电极物质为溶液或气体时，应分别注明浓度和分压。 某些
6、电对如Fe3+/Fe2+，H+/H2，Sn4+/Sn2+等需要惰性电极（不参加电极反应，仅起导电作用物质）支持，惰性电极材料在电极符号中也要表示出来。纯液体、固体和气体靠近惰性电极写，用“，”分开（也有的教材用“”分开）。常用的惰性电极材料有铂和石墨等。,例6 写出下列氧化还原反应的电池符号,任何一个氧化还原反应都可设计成原电池，写出其电池符号。,例：,（）Pt | H2（p）| H+（c2） Cu2 （c1） Cu（）,6.3.3 电极电势与电池的电动势,平衡时SL界面形成双电层结构：,金属越活泼或溶液中金属离子浓度越小时：,电位差为电极电位（）： 1 = S L = 负值活泼金属值越负。Z
7、n2/ Zn,金属越不活泼或溶液中金属离子浓度越大时：,电位差为电极电位（）： 1 = S L = 负值不活泼金属值越大（正）。Cu2/ Cu,1 电极电势的产生,2. 标准电极电势, 标准氢电极, 标准电极电势,迄今无法测定电极电位的绝对值，而选择某一电极作标准电极 ,将待测的标准电极与标准电极组成原电池，用电压表测定原电池的标准电动势，用检流计确定电池的正极和负极。即可求出待测标准电极的标准电极电势。,在使用标准电极电势时应注意以下几点：,表中采用还原电势；电极反应是以,表示的。,大小与电对中对应的氧化型还原型物质的优化还原能力强弱,值是一个强度性质,一些电对的电极电势与介质的酸碱性有关,
8、值是衡量物质在水溶液中氧化还原能力大小的物理量，不适用于非水溶液系统。电极电势值的大小与反应速率无关,3. 吉布斯自由能与原电池的电动势,6.4 影响电极电势的因素,6.4.1 能斯特方程式,(1)气体参加的反应，应以气体分压表示。, 纯固体、纯液体或稀溶液中溶剂参与反应, 公式中，Ox、Red是广义的氧化型物质和还原型物质,它包 括没有发生氧化数变化的参加电极反应的所有物质,6.4.2 影响电极电势的因素,1. 电对物质浓度对电极电势的影响 氧化型、还原型物质本身浓度或分压改变, 沉淀的生成对电极电势的影响,例65 已知,若在银标准电极溶液中加入Cl离子，则有AgCl沉淀生成，达到平衡后溶液
9、中Cl的浓度为1.0,计算,由于AgCl沉淀的生成，溶液中Ag+浓度大大降低，满足,已知，, 配合物的生成对电极电势的影响,2. 酸度对电极电势的影响,，,设p(O2)=100 kPa。,6.5电极电势的应用1. 计算原电池的电动势,2 判断氧化剂、还原剂的强弱,例、已知,氧化型物质的氧化能力： Fe3+ I2 Sn4+,还原型物质的还原能力：Sn2+ I Fe2,越大 ，电对中氧化型物质的氧化能力越强 ；越小 ，电对中还原型物质的还原能力越强 。,3. 判断氧化原反应的方向,例、标准状态时，下列反应是否自发进行 2 Fe3+ Cu = 2 Fe2+ Cu2+,故 反应正向自发进行 。,如果反
10、应在表态下进行，就用标准电极电势判断,例612 判断在298K时反应2Fe3+2I2Fe2+I2在标准态下和c(Fe3+)=0.001molL-1、 c(I)=0.001molL-1 、 c(Fe2+)=1.0 molL-1的反应方向。,解： 在标准态下,所以标态反应向正方向进行,此时反应逆向进行： 2Fe2+I22Fe3+2I,总结：,离子浓度改变一般不至于引起反应方向逆转,当电极反应中有H+参加时，酸度的改变也有可能引起反应方向的逆转,4. 选择氧化剂或还原剂,例,5. 判断氧化还原反应进行的次序,两电对的电极电势差值越大，反应的趋势越大,一种氧化剂可以氧化几种还原剂时，首先氧化最强的还原
11、剂。同理，还原剂首先还原最强的氧化剂。上述判断未涉及反应速率的问题,6. 判断氧化还原反应进行的程度,例615已知,解：要用氧化还原的方法计算溶度积常数，需要设计原电池。把以上两电极反应组成原电池，则电对Ag+/ Ag为正极，电对AgCl /Ag为负极,电池反应为：,6.6 元素电势图及其应用,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.判断歧化反应能否发生,+）,2.计算电对的标准电极电势,(2)判断哪些物种可以发生歧化反应?,例题：已知Br的元素电势图如下,(3) Br2(l)和NaOH(aq)混合最稳定的产物是什么？写出反应方程式并求其 。,解：(1),(2),
