大学无机化学ppt课件氧化-还原

氧化氧化-还原还原6.1 6.1 基本概念和氧化还原基本概念和氧化还原 方程式的配平方程式的配平6.2 6.2 电极电势和电池电动势电极电势和电池电动势6.3 6.3 电势图及其应用电势图及其应用1精品课件6.1 6.1 基本概念和氧化还原基本概念和氧化还原 方程式的配平方程式的配平6.1.1基本概念基本概念6.1.2氧化还原方程式的配平氧化还原方程式的配平2精品课件氧化还氧化还原反应原反应3精品课件一、基本概念一、基本概念(一一)氧化数氧化数(或氧化值或氧化值)4精品课件1.化合价化合价氧化值的历史变迁氧化值的历史变迁(1)19世纪中叶提出世纪中叶提出化合价化合价概念概念:元素原子能够化合或置元素原子能够化合或置换一价原子换一价原子(H)或或一价基团一价基团(OH-)的数目。的数目。例：例：HCl、H2O、NH3和和PCl5中，中，Cl为一价，为一价，O为二价，为二价，N为为三价和三价和P为五为五价；价；CO中，中，C和和O是二价。是二价。(2)随着化学结构理论的发展，出现矛盾。随着化学结构理论的发展，出现矛盾。例：例：NH4+中，中，N为为3，但实验证明，但实验证明N与与4个个H结合。结合。SiF4中，为中，为+4；而；而K2SiF6中，中，Si与与6个个F结合。结合。(3)1948年，在价键理论和电负性基础上提出氧化值。年，在价键理论和电负性基础上提出氧化值。电负性：原子在分子中吸引电子的能力。电负性：原子在分子中吸引电子的能力。(4)5精品课件2.定义：某元素中一个原子的荷电数，即形式电荷数。定义：某元素中一个原子的荷电数，即形式电荷数。这种荷电数是假设将成键的电子指定给电负性较大的原这种荷电数是假设将成键的电子指定给电负性较大的原子而求得的。子而求得的。6精品课件3.规则：规则：(1)单质中元素的氧化值为零。例：单质中元素的氧化值为零。例：H2、O2等。等。(2)电中性的化合物中，所有元素氧化值的代数和等于零。电中性的化合物中，所有元素氧化值的代数和等于零。(3)在简单离子中，元素的氧化值等于该离子所带的电荷数。在简单离子中，元素的氧化值等于该离子所带的电荷数。例：例：Na+中中Na的氧化值为的氧化值为，S2-中中S的氧化值为的氧化值为-。(4)多原子离子中，所有元素的氧化值之和等于该离子所带多原子离子中，所有元素的氧化值之和等于该离子所带电荷数。电荷数。例：例：SO42-中，中，()(-)=-2。(5)O在化合物中的氧化值一般为在化合物中的氧化值一般为-2，H为为1但但超氧化物超氧化物KO2，过氧化物，过氧化物H2O2，金属氢化物如，金属氢化物如CaH2。-/-7精品课件【例【例1】求】求Cr2O72-中中Cr的氧化值。的氧化值。【例【例2】求】求Na2S4O6中中S的氧化值。的氧化值。解：设解：设Cr2O72-中中Cr的氧化值为的氧化值为x：2x+7(-)=-x=则则Cr的氧化值为的氧化值为。解：设解：设Na2S4O6中中S的氧化值为的氧化值为x：2(+)+4x+6(-)=0 x=/即即Na2S4O6中中S的氧化数为的氧化数为/。8精品课件4.化合价与氧化值的区别与联系化合价与氧化值的区别与联系1.元素的化合价只能是整数，而元素的氧化数可以是元素的化合价只能是整数，而元素的氧化数可以是整数、分数。整数、分数。2.氧化值概念是在化合价的基础上提出的，适用范围氧化值概念是在化合价的基础上提出的，适用范围比化合价概念广。比化合价概念广。3.氧化值概念还存在缺陷，有些问题不能解释，有待氧化值概念还存在缺陷，有些问题不能解释，有待更加完善。更加完善。9精品课件(二二)氧化还原反应的特点氧化还原反应的特点1.氧化还原概念的发展氧化还原概念的发展(1)在化学发展的初期，氧化是指物质与氧化合的过程，在化学发展的初期，氧化是指物质与氧化合的过程，还原是指物质失去氧的过程。还原是指物质失去氧的过程。例例:2Hg+O22HgO，2HgO2Hg+O2(2)随后氧化还原的概念扩大了，认为物质失去氢的过程随后氧化还原的概念扩大了，认为物质失去氢的过程也是氧化，与氢结合的过程则是还原。在有机化学和生也是氧化，与氢结合的过程则是还原。在有机化学和生物化学中应用较为广泛。例：物化学中应用较为广泛。例：(3)现代化学认为氧化还原反应是指元素的氧化值发生现代化学认为氧化还原反应是指元素的氧化值发生变化的化学反应。变化的化学反应。10精品课件00-2e-+2e-给出电子给出电子氧化值氧化值被氧化被氧化还原剂还原剂氧化反应氧化反应接受电子接受电子氧化值氧化值被还原被还原氧化剂氧化剂还原反应还原反应还原产物还原产物 氧化产物氧化产物口诀：氧化剂口诀：氧化剂降得还；还原剂降得还；还原剂升失氧。升失氧。11精品课件2.氧化还原反应的氧化还原反应的本质：本质：电子转移电子转移氧化值变化氧化值变化注：电子转移包括完全得失电子和非完全得失电子注：电子转移包括完全得失电子和非完全得失电子(即电即电子偏移，例：子偏移，例：)。12精品课件-0-3.氧化还原反应的分类：氧化还原反应的分类：(1)歧化反应：氧化值的变化发生在同一化合物的同一歧化反应：氧化值的变化发生在同一化合物的同一元素中元素中.例：例：(2)分子内氧化还原反应：氧化值的变化发生在同一化分子内氧化还原反应：氧化值的变化发生在同一化合物的不合物的不同元素中同元素中.例：例：(3)分子间氧化还原反应：氧化值的变化发生在不同化分子间氧化还原反应：氧化值的变化发生在不同化合物的不同元素中合物的不同元素中.13精品课件二、氧化还原反应方程式的配平二、氧化还原反应方程式的配平方法一、氧化值法方法一、氧化值法:氧化剂的氧化数降低总数与还原剂氧化剂的氧化数降低总数与还原剂氧化数升高的总数必定相等。氧化数升高的总数必定相等。-0(-5)1(+1)2(1)基本反应式基本反应式:KMnO4+2HClMnCl2+Cl2(2)求出元素氧化数的变化值：求出元素氧化数的变化值：KMnO4+2HClMnCl2+Cl2(3)调整系数，使氧化数变化值相等调整系数，使氧化数变化值相等2KMnO4+10HCl2MnCl2+5Cl2(4)原子数和静电荷数配平原子数和静电荷数配平2KMnO4+16HCl=2MnCl2+5Cl2+2KCl+8H2O14精品课件【例【例3】在酸性溶液中，高锰酸钾与亚硫酸钾反应生成硫】在酸性溶液中，高锰酸钾与亚硫酸钾反应生成硫酸锰和硫酸钾，配平此方程式。酸锰和硫酸钾，配平此方程式。解：解：(-3)2(+2)3(-5)2(+2)5KMnO4+K2SO3+H2SO4(稀稀)MnSO4+K2SO4【例【例7-4】写出高锰酸钾与亚硫酸钾在中性溶液中反应，】写出高锰酸钾与亚硫酸钾在中性溶液中反应，生成二氧化锰和硫酸钾，配平此反应方程式。生成二氧化锰和硫酸钾，配平此反应方程式。解解:2KMnO4+5K2SO3+3H2SO4(稀稀)=2MnSO4+6K2SO4+3H2OKMnO4+K2SO3+H2OMnO2+K2SO4+KOH15精品课件方法二、离子电子法：方法二、离子电子法：配平原则：氧化剂和还原剂电子得失总数相等。配平原则：氧化剂和还原剂电子得失总数相等。-0K2Cr2O7+KI+H2SO4Cr2(SO4)3+I2+K2SO4+H2O(1)写出离子方程式：写出离子方程式：Cr2O72-+I-+H+Cr3+I2+H2O(2)写出氧化半反应：写出氧化半反应：I-e-I2还原半反应：还原半反应：Cr2O72-+e-Cr3+(3)分别配平，分别配平，使等式两边的原子个数和净电荷相等使等式两边的原子个数和净电荷相等：离子电子式离子电子式2I-2e-I2Cr2O72-+14H+6e-2Cr3+7H2O(4)3+=Cr2O72-+6I-+14H+2Cr3+3I2+7H2O16精品课件【例【例5】酸性介质，】酸性介质，I-氧化成氧化成IO3-，写出离子电子式。，写出离子电子式。-【例【例6】碱性介质，】碱性介质，SO32-氧化成氧化成SO42-，写出离子电子式。，写出离子电子式。解解:1.写出半反应，判断氧化数变化：写出半反应，判断氧化数变化：I-IO3-2.配平半反应，即得离子电子式配平半反应，即得离子电子式:I-+3H2O IO3-+6H+6e解：解：1.SO32-SO42-2.离子电子式离子电子式:SO32-+2OH-SO42-+H2O+2e17精品课件小小 结结介质介质反应式左边比右边反应式左边比右边多多一个一个O反应式左边比右边反应式左边比右边少少一个一个O酸性酸性2H+O2-H2OH2O O2-+2H+碱性碱性H2O+O2-2OH-2OH-O2-+H2O中性中性H2O+O2-2OH-H2O O2-+2H+解释：酸性溶液中：一边多一个解释：酸性溶液中：一边多一个“O”加加2H+H2O碱性溶液中：一边多一个碱性溶液中：一边多一个“O”加加H2O2OH-近中性溶液中：左边多一个近中性溶液中：左边多一个“O”加加H2O2OH-左边少一个左边少一个“O”加加H2O2H+18精品课件氧化数法：简单、快速，既适用于水溶液中的氧化还氧化数法：简单、快速，既适用于水溶液中的氧化还原反应，也适用于非水体系的氧化还原反应。原反应，也适用于非水体系的氧化还原反应。离子电子法：仅适用于水溶液中的反应，但可避免求氧离子电子法：仅适用于水溶液中的反应，但可避免求氧化数的麻烦，对于水溶液中的复杂化合物反应很方便。化数的麻烦，对于水溶液中的复杂化合物反应很方便。19精品课件6.2 6.2 电极电势和电池电动势电极电势和电池电动势6.2.1原电池原电池6.2.2电极电势电极电势6.2.3氧化还原反应的方向与限度氧化还原反应的方向与限度6.2.4影响电极电势的因素影响电极电势的因素6.2.5电极电势的应用电极电势的应用20精品课件6.2.1原电池原电池(一一)组成组成21精品课件CuSO4溶液溶液Zn片片化学能化学能热能热能金属导线中，电子的定向移动产生电流，能否化金属导线中，电子的定向移动产生电流，能否化学能转变成电能？学能转变成电能？22精品课件Zn片片Cu片片1.0mol/L ZnSO ZnSO4 4溶液溶液1.0mol/L CuSO CuSO4 4溶液溶液A盐桥盐桥(琼琼脂凝脂，脂凝脂，包含饱包含饱和的和的KCl溶溶液，保液，保持电荷持电荷平衡平衡)Zn2+Zn2+Cl-K+Cu2+Cu2+e-负极负极正极正极Zn2e-Zn2+Cu2+2e-Cu原电池：原电池：利用氧化还原反应，利用氧化还原反应，化学能化学能电能的装置。电能的装置。23精品课件1.半反应和氧化还原对半反应和氧化还原对Zn2e-Zn2+氧化半反应氧化半反应氧化剂氧化剂共轭还原剂共轭还原剂还原剂还原剂共轭氧化剂共轭氧化剂Zn2+/Zn,Cu2+/Cu氧化还原对氧化还原对注：氧化数高注：氧化数高氧化数低氧化数低氧化剂介质氧化剂介质还原剂介质还原剂介质半反应通式：氧化型半反应通式：氧化型ne-还原型还原型Cu2+2e-Cu 还原半反应还原半反应例：例：MnO4-+8H+5eMn2+4H2O24精品课件(二二)原电池的表示方法原电池的表示方法1.1.负极在左边，中间用盐桥负极在左边，中间用盐桥“”“”连接，正极在右边连接，正极在右边(-)Zn(s)Zn2+(C1)Cu2+(C2)Cu(s)(+)2.相与相间用相与相间用“”隔开，同一相中不同物质间用隔开，同一相中不同物质间用“,”隔开隔开3.当气体或非金属不导电，需用惰性物质当气体或非金属不导电，需用惰性物质(铂或石墨铂或石墨等等)作电极导体作电极导体4.溶液紧靠盐桥写。溶液紧靠盐桥写。5.电极中各物质的物理状态应标注出来，溶液则标明电极中各物质的物理状态应标注出来，溶液则标明浓度，气体标明压强。浓度，气体标明压强。理论上，任何一个氧化还原反应都可以设计成原电池。理论上，任何一个氧化还原反应都可以设计成原电池。25精品课件(三三)电极的类型电极的类型1.金属电极金属电极Zn2+/Zn电极：电极：Zn(s)Zn2+(c)Zn2+2eZnCu2+