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1、n n熟悉氧化还原反应的基本概念，掌握氧熟悉氧化还原反应的基本概念，掌握氧化还原反应方程式的配平。化还原反应方程式的配平。n n了解原电池的构造，掌握电极电势的概了解原电池的构造，掌握电极电势的概念。念。n n熟练掌握能斯特方程的各种应用。熟练掌握能斯特方程的各种应用。n n了解电解的基本概念，进行有关电解的了解电解的基本概念，进行有关电解的计算。计算。n n掌握掌握pH电势图和元素电势图的应用电势图和元素电势图的应用.第第11章章 电化学基础电化学基础(Electrochemistry)本本章章基基本本要要求求 内容提要内容提要11-1 11-1 氧化还原反应氧化还原反应11-2 11-2
2、原电池原电池11-3 11-3 标准电极电势标准电极电势11-4 11-4 影响电极电势的因素影响电极电势的因素11-5 实用电池实用电池11-6 电解原理电解原理11-1-1 11-1-1 11-1-1 11-1-1 氧化数（值、态）氧化数（值、态）氧化数（值、态）氧化数（值、态） （Oxidation Oxidation numbernumber）1. 1.含义：某元素一个原子的形式电荷数。有一定人为性。含义：某元素一个原子的形式电荷数。有一定人为性。含义：某元素一个原子的形式电荷数。有一定人为性。含义：某元素一个原子的形式电荷数。有一定人为性。2. 2.确定氧化数的方法确定氧化数的方法确
3、定氧化数的方法确定氧化数的方法（1 1）规定：规定：规定：规定： a. a. 单质中，元素的氧化数为零单质中，元素的氧化数为零单质中，元素的氧化数为零单质中，元素的氧化数为零. . 如如如如:H:H2 2 ,Cl ,Cl22 Fe, Fe, C C6060 b. b. 正常氧化物中，氧的氧化数为正常氧化物中，氧的氧化数为正常氧化物中，氧的氧化数为正常氧化物中，氧的氧化数为2. 2. 但过氧化物中但过氧化物中但过氧化物中但过氧化物中( (HH2 2OO2 2 和和和和NaNa2 2OO2 2) )氧的氧化数为氧的氧化数为氧的氧化数为氧的氧化数为 1 1， KOKO2 2氧化数为氧化数为氧化数为氧
4、化数为 0.50.5， KO KO3 3中氧中氧中氧中氧 化数为化数为化数为化数为 1/31/3， OFOF2 2中中中中OO为为为为+2+2。 c. c. H H 一般为一般为一般为一般为+1+1，PHPH3 3； 但在但在但在但在NaHNaH、LiAlHLiAlH4 4中为中为中为中为 1 1。11-1 11-1 氧化还原反应氧化还原反应 (2) 离子化合物中，氧化数离子化合物中，氧化数 = 离子电荷数离子电荷数 共价化合物中，氧化数共价化合物中，氧化数 = 形式电荷数形式电荷数 （3）电中性化合物各元素的氧化态的电中性化合物各元素的氧化态的代数和代数和为零。为零。 离子的离子的总电荷数总
5、电荷数=各元素氧化数的代数和。各元素氧化数的代数和。 例：例： K2Cr2O7 Cr为为+6 Fe3O4 中，中，Fe为为+8/3 Na2S2O3中，中，S 为为+2 Na2S4O6中，中，平均为平均为2.5 (2个个S 为为0, 二个二个S为为+5) 但但 CrO5中中Cr为为+6，而不习惯认为，而不习惯认为10。 3. 与化合价的区别与联系与化合价的区别与联系 二者有时相等，有时不等。二者有时相等，有时不等。11-1-2 11-1-2 11-1-2 11-1-2 氧化还原半反应式氧化还原半反应式氧化还原半反应式氧化还原半反应式 任何氧化还原反应方程式都可以分解成两个半反应式，如：任何氧化还
6、原反应方程式都可以分解成两个半反应式，如：任何氧化还原反应方程式都可以分解成两个半反应式，如：任何氧化还原反应方程式都可以分解成两个半反应式，如： CuCu2+2+ +Fe +Fe=Cu+Fe=Cu+Fe2 +2 + Cu Cu2+2+ +2e=Cu ( +2e=Cu (还原反应）还原反应）还原反应）还原反应） Fe Fe - - 2e= 2e= FeFe2 + 2 + ( (氧化反应）氧化反应）氧化反应）氧化反应） 1. 1. 半反应式由同一元素的两种不同氧化数物种组成。半反应式由同一元素的两种不同氧化数物种组成。半反应式由同一元素的两种不同氧化数物种组成。半反应式由同一元素的两种不同氧化数
7、物种组成。 2. 2. 表示：氧化型表示：氧化型表示：氧化型表示：氧化型/ /还原型还原型还原型还原型=电对电对电对电对 3. 3. 注意：注意：注意：注意： （1 1）配平）配平）配平）配平 （2 2） 酸表：在酸性溶液中存在如酸表：在酸性溶液中存在如酸表：在酸性溶液中存在如酸表：在酸性溶液中存在如FeFe3 +3 + / / FeFe2 +2 + 或或或或H H + +或或或或 OHOH- -未未未未 参与半反应的。参与半反应的。参与半反应的。参与半反应的。 如如如如ClCl2 2/Cl /Cl - - 。 （3 3）碱表：在碱性溶液中存在的碱表：在碱性溶液中存在的碱表：在碱性溶液中存在的
8、碱表：在碱性溶液中存在的 。如。如。如。如Zn(OH)Zn(OH)4 42 -2 - /Zn /ZnMnO4-+8H+5e-Mn2+4H2OZn(OH)42 - +2e- Zn + 4 OH -AgCl+e-Ag+Cl-把半反应式中没有发生氧化态变化的元素称为把半反应式中没有发生氧化态变化的元素称为“非氧化还原组分非氧化还原组分”。半反应式中的非氧化还原组分主要。半反应式中的非氧化还原组分主要有：酸碱组分、沉淀剂和难溶组分、配合物的配体以及有：酸碱组分、沉淀剂和难溶组分、配合物的配体以及氧化物或含氧酸根中的氧化物或含氧酸根中的O2-。 例例1：KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 (1)
9、据反应事实，写出反应产物，注意介质酸性：据反应事实，写出反应产物，注意介质酸性： KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 MnSO4 +Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O (2)调整计量系数，使氧化数升高值调整计量系数，使氧化数升高值 = 降低值降低值: +7 +2KMnO4+5FeSO4 + H2SO4 +2 +3 MnSO4+5/2Fe2(SO4)3 + K2SO4+ H2O (3)若出现分数，可调整为最小正整数：若出现分数，可调整为最小正整数： 2 KMnO4 +10 FeSO4 + H2SO4 = 2 MnSO4 + 5 Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O1
10、. 氧化数法氧化数法 依据：还原剂氧化数的升高总值依据：还原剂氧化数的升高总值 = 氧化剂氧化数降低总值氧化剂氧化数降低总值11-1-3 11-1-3 氧化还原反应方程式的配平氧化还原反应方程式的配平 (4) 配平各元素原子数（观察法）配平各元素原子数（观察法）先配平非先配平非H、O原子，后配平原子，后配平H、O原子。原子。 1）配平）配平K+、SO42-数目数目 SO42-：左左11，应，应+7；右；右18 2 KMnO4 +10 FeSO4 + 8 H2SO4 = 2 MnSO4 +5 Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O 2）配平配平H+数目数目 H+：左左16，右，右2，应，
11、应8H2O 2 KMnO4 +10 FeSO4 + 8 H2SO4 = 2 MnSO4 +5 Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 8 H2O 3）配平（或核对）配平（或核对）O的原子数目：已平衡。的原子数目：已平衡。 对于电解质在溶液中的反应，也可通过对于电解质在溶液中的反应，也可通过“离子方程离子方程式式”表示（更简洁），配平步骤类似：表示（更简洁），配平步骤类似：MnO4- + Fe2+ + H+ Mn2+ + Fe3+ + H2O MnO4- + 5 Fe2+ + H+ Mn2+ + 5 Fe3+ + H2O MnO4- + 5 Fe2+ + 8 H+ Mn2+ + 5 Fe3+ +
12、 H2O MnO4- + 5 Fe2+ + 8 H+ = Mn2+ + 5 Fe3+ + 4 H2O注注 意意n若写为：若写为： nMnO4- + 3 Fe2+ + 4 H+ = MnO2+ 3 Fe3+ + 2 H2O n错！产物与实验事实不符，不是错！产物与实验事实不符，不是MnO2，而是而是Mn2+；n若写为：若写为：nMnO4- +5 Fe2+ + 4 H2O = Mn2+ +5 Fe3+ + 8 OH-n错！虽然物料平衡、电荷平衡，但介质不符。错！虽然物料平衡、电荷平衡，但介质不符。例例2: As2S3 + HNO3 H3AsO4 + H2SO4 + NO 2As3+ 2As5+ 升
13、高升高 4 3S2 3S6+ 升高升高24 N5+ N2+ 降低降低33As2S3 + 28HNO3 6H3AsO4 + 9 H2SO4 + 28NO左边左边28个个H， 84个个O ；右边右边36个个H，88个个 O左边比右边少左边比右边少8个个H，少少4个个O3As2S3 + 28HNO3 + 4 H2O = 6H3AsO4 + 9 H2SO4 + 28NO配平原则：配平原则： 电荷守恒：电荷守恒：氧化剂得电子数等于还原剂失电子数。氧化剂得电子数等于还原剂失电子数。 质量守恒：质量守恒：反应前后各元素原子总数相等。反应前后各元素原子总数相等。2. 离离 子子-电子法电子法只适用于发生在水溶
14、液中的氧化还原反应。只适用于发生在水溶液中的氧化还原反应。 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。的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。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
15、，使得、将两个半反应方程式中各项分别乘以相应的系数，使得、失电子数目相同。然后，将两者合并，就得到了配平的氧失电子数目相同。然后，将两者合并，就得到了配平的氧化还原反应的离子方程式。有时根据需要可将其改为分子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。方程式。 例例1： (1)把反应分为氧化反应把反应分为氧化反应, 还原反应还原反应(均为均为“半反应半反应”, “电极反应电极反应”): （还原反应）（还原反应） （氧化反应）（氧化反应） (2)调整两个调整两个“半反应半反应”的计量系数，使得电子总数的计量系数，使得电子总数 = 失电子总数失电子总数. 5e 和 1e 的计量系数最
16、小公倍数是5 (3) 合并上述合并上述2个个“半反应半反应”, 使使得失电子数目相等。得失电子数目相等。 例例2：配平配平+)42+=+10e10H5SO O5H5SO223+=+O8H2Mn10e16H2MnO224+=+O4HMn5e8HMnO224+=+2e2HSOOHSO242232+5得O3HSOK6MnSO22424+=O3H5SO2Mn6H5SO2MnO2242234+=+MnSOSOMnO 2242343H SOSO5K2KMnO4324+2例3：配平5+得：化简得：左边左边右边右边酸性酸性介质介质多多1 1个个O O，加加2 2个个H H+ +；少少1 1个个O O，加加1 1个个H H2 2O O加相应的加相应的H H2 2O O加加2 2个个H H+ +碱性碱性介质介质多多1 1个个H H+ + ，加加1 1个个OH OH ；缺缺1 1个个O O加加2 2个个OHOH- -多1个O+1个H2O加相应的加相应的H H2 2O O加加2个OH-小结小结：（1）酸性介质中配平的反应方程式里不应出现酸性介质中配平的反应方程式里不应出现OH ,在碱性介质中配平的反应方程式不
