《第十一章 氧化还原反应及电化学基础》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第十一章 氧化还原反应及电化学基础（69页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第1111章章 氧化还原反应及电化学基础氧化还原反应及电化学基础一、氧化数及氧化还原反应方程式的配平 1、氧化还原反应 2、氧化数 3、氧化还原反应方程式的配平 二、电池电动势(E)与电极电势() 1、原电池 电池电动势 2、电极电势 标准电极电势 3、电池电动势电池电动势E E和化学反应和化学反应G的关系的关系 4 4、影响电极电势的因素、影响电极电势的因素 三、电极电势的应用及相关计算 四、元素电势图(latimer diagram)及应用 五、电 解p410-466一、氧化数及氧化还原反应方程式的 配平1 1 氧化还原反应氧化还原反应 (Electron Transfer)(Elect
2、ron Transfer)年代 氧化反应应 还还原反应应18世纪纪末 与氧化合 从氧化物夺夺取氧19世纪纪中 化合价升高 化合价降低20世纪纪初 失去电电子 得到电电子认 识 不 断 深 化Fe Fe2+ + 2eCu2+ + 2e Cu 氧化氧化还原氧化、还原半反应Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu氧化还原(全)反应氧化态 + n e = 还原态, 电子转移氧化还原电对: 氧化态/还原态 p414历史发展还原p410-4132 2 氧化数与电子转移氧化数与电子转移 Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu2个 “e” 的转移H2 + 0.5 O2 = H2 O 共价键+1 -2“氧
3、化数 ”（形式电荷，电子偏移情况的反映）经验规则： 各元素氧化数的代数和为零。1）单质中，元素的氧化数等于零。（N2 、H2 、O2 等）2）二元离子化合物中，与元素的电荷数相一致。 NaCl CaF2 +1,-1 +2,-13) 共价化合物中，成键电子对偏向电负性大的元素。O: -2 (H2O 等)； 1 (H2O2); 0.5 (KO2 超氧化钾）H: +1 (一般情况)； 1 (CaH2 、NaH)p411-412思考题：思考题： 确定氧化数确定氧化数（1）Na2S2O3 Na2S4O6+2 +2.5 （2）K2Cr2O7 CrO5+6 +10 （3）KO2 KO3-0.5 -1/3注意
4、：1） 同种元素可有不同的氧化数；2） 氧化数可为正、负和分数等；3） 氧化数不一定符合实际元素的电子转移情况:S2O32-S的氧化数为2： 平均值 = + 2a、反应物写出氧化剂和还原剂，产物写出还原产物和氧化产物 ；b、确定氧化剂和还原剂的氧化数变化值，并根据变化相等的要 求配上系数；KMnO4+ HCl MnCl2 + Cl2+7-1+20降低5 2升高2 5c、配平其他原子: 先配平阳离子和阴离子，后配平氧和氢。+ KCl + H2O2KMnO4 + 16HCl 2MnCl2 + 5Cl2 + 2KCl + 8H2O3 3 氧化还原反应方程式的配平氧化还原反应方程式的配平p415-41
5、8（氧化数法）配平注意事项：配平注意事项： 写出的方程式必须与实验事实相符合: 反应介质： 酸性介质中，不能出现 OH碱性介质中，不能出现 H 难溶或弱电解质应写成分子形式 注明沉淀的生成，气体的产生等p416-418 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。例2 写出高锰酸钾与亚硫酸钾在碱性溶液中反应方程式。2KOH + 2KMnO4 + K2SO3 2K2MnO4 + K2SO4 + H2OKMnO4 + K2SO3 K2MnO4 + K2SO4降低1升高221KOH + H2O例1 写出高锰酸钾与亚硫酸钾在酸性溶液中的反应方程式。K
6、MnO4 + K2SO3 MnSO4 + K2SO4降低5升高225H2SO4 + + H2O2KMnO4+5K2SO3+3H2SO4 = 2MnSO4+6K2SO4+3H2O例 写出高锰酸钾与亚硫酸钾在中性溶液中的反应方程式。2KMnO4+3K2SO3+H2O 2MnO2+3K2SO4+2KOH解：KMnO4 + K2SO3 MnO2 + K2SO4降低3升高223+ KOHH2O +例 写出黄铁矿燃烧生成二氧化硫的反应方程式。解：FeS2+ O2 Fe2O3 + SO2升高 (12 + 54)降低 42114FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2例5： 在酸性介质中，K2Cr2
7、O7氧化FeSO4, 生成 Fe2(SO4)3 和绿色Cr2(SO4)3, 配平此反应方程式。解：1）写出反应物、产物及反应条件Cr2O72- + Fe2+ + H+ = Fe3+ + Cr3+2）写出各氧化数Cr2O72- + Fe2+ + H+ = Fe3+ + Cr3+6 +2 +3 +33）确定氧化剂和还原剂的氧化数变化值，并根据变化相等的 要求配平氧化剂、还原剂前系数Cr2O72- + 6Fe2+ + H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+4 4）用）用HH2 2OO等进行等进行总配平总配平Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O酸性介
8、质：一边多 n个O就加 2n个H+，另一边 加 n个 H2O碱性介质：一边多 n个 O就加 n个 H2O，另一边 加 2n个 OH-中性介质： 若左边多 n个 O加 n个 H2O，右边加 2n个 OH-若右边多 n个 O加 2n个 H+，左边加n个 H2O 其实，往往是最简单的H+、OH-和H2O很难配平，这里介 绍一种方法供参考：4 4氧化还原反应方程式的配平氧化还原反应方程式的配平5 5（离子（离子- -电子法）电子法）请同学们阅 读课本p418- 420关键：半反应的书写和配平课后思考题：课后思考题： 配平方程式、改错配平方程式、改错1）原来：2 Cr3+ + 3Cl2 + 8OH =
9、2CrO42 + 6Cl + 8H+分析： 碱性条件、酸性条件？若在碱性条件下， Cr3+ Cr(OH)3 Cl2 Cl- + ClO-改正： 碱性介质中： 2 Cr(OH)3 + 3Cl2 + 10 OH = 2CrO42 + 6Cl + 8 H2O酸性介质中： 2 Cr3+ + 3Cl2 + 7 H2O = Cr2O72 + 6Cl + 14 H2）原来： Pb(Ac)2 + ClO + H2O = 2 H+ + 2 Ac + PbO2 + Cl改正： Pb(Ac)2 + ClO + H2O = 2 HAc + PbO2 + ClOH-OH-二、电池电动势二、电池电动势( (E E) )
10、与与 电极电势电极电势( () )负极正极p421-4271 1 原电池原电池: :Cu-Zn原电池: p422-423原电池（原电池（Galvanic cellsGalvanic cells） ：-化学能转化成电能化学能转化成电能 的装置的装置 (区别于电解池 electrolytic cells)1）组成： 半电池（电极） 检流计 盐桥（琼脂 强电 解质KCl, KNO3等，作用是补 充电荷、维持电荷平衡） 2）电极反应： 正极（Cu）: Cu2 + 2e = Cu 负极（Zn）: Zn = Zn2+ + 2e 3）电池反应及电池符号： Zn + Cu2 = Zn2+ + Cu() Zn
11、| Zn2+ (c1) | Cu2 (c2) | Cu () 写电池符号应注意事项： 正、负极： ()左， () 右 界面“|”: 单质与“极棒” 写在一起，写在“|”外面。 注明离子浓度（c),气态时用 分压（p). 物质状态：固态（ s), 液态（l) 等 盐桥: “|”例： 在稀H2SO4溶液中，KMnO4 和FeSO4发生以下反应： MnO4- + H+ + Fe2+ Mn2+ + Fe3+如将此反应设计为原电池设计为原电池，写出正、负极的反应，电 池反应，和电池符号。解：电极为离子电极，即将一金属铂片插入到含有Fe2+、 Fe3+溶液中，另一 铂片插入到含有MnO4- 、Mn2+ 及
12、H+ 的溶液中，分别组成负极和正极：5 5 负极反应： Fe2+ Fe3+ + e+) 1 1 正极反应： MnO4- + 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O电池反应： MnO4- + 8H+ + 5Fe2+ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O电池符号： (-) Pt | Fe2+(c1), Fe3+(c2) | MnO4-(c3), H+(c4), Mn2+(c5) | Pt (+) 氧化还原反应方氧化还原反应方 程式的配平程式的配平- 离子离子- -电子法电子法2 2 电极电势电极电势（1 1）电极电势的产生）电极电势的产生 （双电层模型）（双电层模型）表面电势：电子逃逸金属表面
13、相间电势：金属和其盐溶液间的电势。Zn Zn2+(aq) + 2e电极电势: 就是由金属与溶液界面处的相间电势所产生。金属的金属的电极电势电极电势固态时固态时溶液中溶液中p423-424（2 2）标准电极电势标准电极电势指定温度( 25C)，浓度均为 1 mol/dm3, 气体的分压都是标准压力（100 kPa), 固体及液体都是纯净物状态下的电极电势。用 (V)来表示。无法测定其绝对值，只有相对值。无法测定其绝对值，只有相对值。规定 “ H+/H2(p)(标准氢电极）= 0 ”1) 1) 标准氢标准氢电极电极(SHE)(SHE): :2 H+ + 2e H2 (H+/H2) = 0.0000
14、 (V)铂片上表面镀一层海绵状铂（铂黒 ，很强的吸附H2的能力）插入H+ 浓 度为1mol/dm3 的溶液中，25C下， 不断地通入标准压力的纯 H2气流， 与溶液中的H+ 达平衡。p424-4272 2）标准电极电势的测定）标准电极电势的测定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，然后用电位计测定电池的电动势E来决定。IUPAC 规定： E (+) (-)如：标准锌电极与标准氢电极组成原电池，锌为负 极，氢为正极，测得 E 0.7618 (V) , 则(Zn2+/Zn) = 0.0000 0.7618 = -0.7618(V)由于标准氢电极的 制作和使用都很困难,平 时人们采用相对稳定的 甘汞电极作参比电极.p424-427标准电极电势 还可由
