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1、1、氧化与还原、氧化与还原氧化：氧化：元素失去电子的过程。元素失去电子的过程。还原：还原：元素得到电子的过程。元素得到电子的过程。ZnZn22e如：如：CuCu22e如：如： 氧化最初用于物质和氧反应，还原用于物质从氧氧化最初用于物质和氧反应，还原用于物质从氧化物中夺取氧的反应。化物中夺取氧的反应。第一节 基本概念2、氧化剂和还原剂、氧化剂和还原剂氧化剂：氧化剂： 在反应中，得到电子的物质。在反应中，得到电子的物质。还原剂：还原剂： 在反应中，失去电子的物质。在反应中，失去电子的物质。3、氧化产物和还原产物、氧化产物和还原产物还原剂发生氧化反应得到的产物。还原剂发生氧化反应得到的产物。氧化剂发
2、生还原反应得到的产物。氧化剂发生还原反应得到的产物。氧化产物：氧化产物：还原产物：还原产物：还原剂还原剂氧化剂氧化剂n e第一节 基本概念失电子失电子化合价升高化合价升高 氧化反应氧化反应还原剂还原剂氧化产物氧化产物被氧化被氧化被还原被还原得电子得电子化合价降低化合价降低 还原反应还原反应氧化剂氧化剂还原产物还原产物4、氧化还原反应的实质、氧化还原反应的实质电子对得失或电子对偏移的反应。电子对得失或电子对偏移的反应。例题一：指出下列反应中的氧化剂和还原剂。例题一：指出下列反应中的氧化剂和还原剂。氧化剂：氧化剂：还原剂：还原剂：氧化剂：氧化剂：还原剂：还原剂：歧化反应：歧化反应：氧化剂和还原剂为
3、同一种物质，即氧化反应和还原氧化剂和还原剂为同一种物质，即氧化反应和还原反应发生在同一氧化值的同种元素上的反应。反应发生在同一氧化值的同种元素上的反应。第一节 基本概念5、氧化值、氧化值元素的一个原子的电荷数。元素的一个原子的电荷数。u 成键电子指定给电负性大的原子成键电子指定给电负性大的原子u 氧化值的指定是一种人为的做法，不表示实际情况氧化值的指定是一种人为的做法，不表示实际情况u 氧化值可为整数，也可为分数氧化值可为整数，也可为分数u 氧化还原反应：氧化还原反应：由于电子对得失或偏移致使单质或化合物中元素由于电子对得失或偏移致使单质或化合物中元素氧化值改变的反应。氧化值改变的反应。第一节
4、 基本概念u 氧化值计算的经验规则：氧化值计算的经验规则：单质分子中，元素的氧化值为零；单质分子中，元素的氧化值为零；氧的氧化值为氧的氧化值为2；氢的氧化值为氢的氧化值为1，金属氢化物为，金属氢化物为1；在化合物中，各元素的氧化值代数和为零；在化合物中，各元素的氧化值代数和为零；在离子中，各元素氧化值代数和等于离子所带电荷数。在离子中，各元素氧化值代数和等于离子所带电荷数。注意：注意：过氧化物中，氧的氧化值为过氧化物中，氧的氧化值为1，超氧化物中，氧的氧，超氧化物中，氧的氧化值为化值为1/2，氧的氟化物中，氧的氧化值为，氧的氟化物中，氧的氧化值为2。第一节 基本概念氧化还原：由于电子得失或电子
5、对偏移致使单质或化合物由于电子得失或电子对偏移致使单质或化合物中元素氧化值改变的反应称氧化还原反应。中元素氧化值改变的反应称氧化还原反应。失电子失电子氧化值升高氧化值升高被氧化（氧化反应）被氧化（氧化反应）还原剂还原剂得电子得电子氧化值降低氧化值降低被还原（还原反应）被还原（还原反应）氧化剂氧化剂例题二：指出下列物质中元素的氧化值。例题二：指出下列物质中元素的氧化值。Fe3O4Fe元素的氧化值：元素的氧化值：S元素的氧化值：元素的氧化值：K元素的氧化值：元素的氧化值：O元素的氧化值：元素的氧化值： Cr元素的氧化值：元素的氧化值：KO2CrO58/3211/26第一节 基本概念6、半反应、半反
6、应氧化还原反应根据电子转移的方向可拆成两个半反应。氧化还原反应根据电子转移的方向可拆成两个半反应。如：如：氧化半反应：氧化半反应：还原半反应：还原半反应：注意：注意：氧化还原反应中，电子有得有失，因此半反应不能单独存在，氧化还原反应中，电子有得有失，因此半反应不能单独存在，必须同时共存，在反应过程中得失电子数也必须相等。必须同时共存，在反应过程中得失电子数也必须相等。半反应通式：半反应通式：或或还原剂还原剂氧化剂氧化剂n e第一节 基本概念7、氧化还原电对、氧化还原电对把满足半反应通式的两种物质称为氧化还原电对。把满足半反应通式的两种物质称为氧化还原电对。如：如：u 氧化还原电对的写法：氧化还
7、原电对的写法：或或半反应半反应氧化还原电对氧化还原电对复习：复习： 共轭酸碱对共轭酸碱对质子酸质子酸质子碱质子质子碱质子把满足上式的一对质子酸和质子碱称为共轭酸碱对。把满足上式的一对质子酸和质子碱称为共轭酸碱对。第一节 基本概念1、离子电子法（半反应法）、离子电子法（半反应法）u 遵循原则：遵循原则：氧化剂得到的电子总数与还原剂失去的氧化剂得到的电子总数与还原剂失去的电子总数必须相等。电子总数必须相等。u 配平步骤：配平步骤：（1） 把氧化值发生变化的离子写出来（根据实验）把氧化值发生变化的离子写出来（根据实验）以以KMnO4和和K2SO3在稀在稀H2SO4中反应为例中反应为例第二节 氧化还原
8、反应方程式的配平（2） 写氧化半反应和还原半反应写氧化半反应和还原半反应氧化半反应：氧化半反应：还原半反应：还原半反应：（3） 配平半反应（根据物料平衡、电荷平衡）配平半反应（根据物料平衡、电荷平衡）氧化半反应：氧化半反应：还原半反应：还原半反应：（4） 将两半反应乘系数相加，消去电子得离子方程式将两半反应乘系数相加，消去电子得离子方程式第二节 氧化还原反应方程式的配平（5） 加上未参加氧化还原反应的其它离子，得化学方程式加上未参加氧化还原反应的其它离子，得化学方程式例题三：配平下面氧化还原方程式。例题三：配平下面氧化还原方程式。第二节 氧化还原反应方程式的配平2、氧化值法、氧化值法u 遵循原
9、则：遵循原则：氧化剂中元素氧化值降低的总数与还原剂氧化剂中元素氧化值降低的总数与还原剂中氧化值升高的总数必须相等。中氧化值升高的总数必须相等。u 配平步骤：配平步骤：以以KMnO4和和K2SO3在稀在稀H2SO4中反应为例中反应为例（1） 写化学式，标氧化值，计算氧化值变化写化学式，标氧化值，计算氧化值变化+7+4+2+6氧化值降5价氧化值升2价第二节 氧化还原反应方程式的配平（2） 用氧化值变化的最小公倍数除氧化值变化即得系数用氧化值变化的最小公倍数除氧化值变化即得系数最小公倍数为最小公倍数为102255（3） 观察法配平其它系数观察法配平其它系数例题四：配平下面氧化还原方程式。例题四：配平
10、下面氧化还原方程式。第二节 氧化还原反应方程式的配平1、原电池、原电池u 定义：定义： 将氧化还原反应的化学能转变为电能的装置。将氧化还原反应的化学能转变为电能的装置。u 组成：组成：eee e半电池半电池盐桥盐桥灵敏电流计灵敏电流计导线导线第三节 电极电势u 工作原理：工作原理：负极半反应负极半反应 正极半反应正极半反应总反应总反应负极放出电子，负极放出电子，Zn变成变成Zn2，电子通过导线达到电子通过导线达到正极，正极，Cu2得到电子变成得到电子变成Cu，从而把氧化还原反应从而把氧化还原反应的能量转变为电能。的能量转变为电能。eee e第三节 电极电势u 表示方法：表示方法：（原电池符号表
11、示方法）（原电池符号表示方法）（1）负极写在左边，正极写在右边）负极写在左边，正极写在右边（2）以化学式表示电池中各物质的组成，溶液要标明）以化学式表示电池中各物质的组成，溶液要标明 活度或浓度，气体要标明分压，还应标明温度。如未活度或浓度，气体要标明分压，还应标明温度。如未 标明，则默认为标明，则默认为298.15K，100kPa，1molL1。（3）用）用“”表示不同相之间的接界；用表示不同相之间的接界；用“”表示盐表示盐桥；桥； 用用“，”把同相中的不同物质分开。把同相中的不同物质分开。（4）适当的时候应加惰性电极构成完整电池。）适当的时候应加惰性电极构成完整电池。第三节 电极电势练习：
12、书写丹尼尔电池的电池符号。练习：书写丹尼尔电池的电池符号。Zn片插入片插入0.5 molL1ZnSO4溶液中，溶液中，Cu片插入片插入0.3 molL1CuSO4溶液中。溶液中。 Zn电极为负极，应写在左边，电极为负极，应写在左边，Cu电极应写在右边。电极应写在右边。()Zn Zn2 Cu2+ Cu() 标明温度和浓度。标明温度和浓度。()Zn Zn2(0.5 molL1) Cu2+ (0.3 molL1) Cu() 标明要用符号标明要用符号“”、 “” 、“，” 的地的地方。方。()ZnZn2(0.5 molL1) Cu2+ (0.3 molL1) Cu()第三节 电极电势例题五：书写下列电
13、池的电池符号。例题五：书写下列电池的电池符号。正极反应：正极反应：负极反应：负极反应：正极反应：正极反应：负极反应：负极反应：()Pt (c1), (c2),H(c3) (c4),Mn2(c5),H+(c6) Pt()()CuCu2(c1) Fe2+ (c2), Fe3+ (c3) C()第三节 电极电势u 电极类型：电极类型：（1）金属及其离子电极）金属及其离子电极如：如： AgAg(c)（2）气体电极）气体电极如：如： PtH 2(p) H(c)（3）氧化还原电极）氧化还原电极如：如： C(石墨石墨)Fe2+(c1) ,Fe3(c2)（4）金属及其难溶盐阴离子电极）金属及其难溶盐阴离子电极
14、如：如： AgAgClCl(c)HgHg2Cl2Cl(c)饱和甘汞电极饱和甘汞电极第三节 电极电势2、电极电势的产生、电极电势的产生以金属及其离子电极电势产生的机理为例以金属及其离子电极电势产生的机理为例金属的溶解：金属的溶解：金属离子在极性水分子作用下及其本金属离子在极性水分子作用下及其本身热运动，变成水合离子而把电子留身热运动，变成水合离子而把电子留在其表面在其表面离子的沉积：离子的沉积：溶液中的金属离子受金属的表面电子溶液中的金属离子受金属的表面电子吸附获得电子而沉积在金属表面吸附获得电子而沉积在金属表面沉积沉积溶解溶解第三节 电极电势u 当溶解的倾向大于沉积的倾向时，形成如下图当溶解的
15、倾向大于沉积的倾向时，形成如下图a式式u 当沉积的倾向大于溶解的倾向时，形成如下图当沉积的倾向大于溶解的倾向时，形成如下图b式式金属表面和溶液的界面处形成金属表面和溶液的界面处形成了一个相反电荷的双电层了一个相反电荷的双电层在金属和它的在金属和它的盐溶液之间形盐溶液之间形成双电层而产成双电层而产生的电势差叫生的电势差叫做金属的平衡做金属的平衡电极电势，简电极电势，简称电极电势。称电极电势。第三节 电极电势u 电极电势电极电势在金属和它的盐溶液之间形成双电层而产生的电在金属和它的盐溶液之间形成双电层而产生的电势差叫做金属的平衡电极电势，简称电极电势。势差叫做金属的平衡电极电势，简称电极电势。定义
16、：定义：符号：符号：单位：单位： V（伏）伏）测定：测定：无法测得其绝对值，可以测定其相对值。无法测得其绝对值，可以测定其相对值。第三节 电极电势3、标准氢电极、标准氢电极SHE为了测定电极电势，选定一个电极作为标准。为了测定电极电势，选定一个电极作为标准。标准氢电极将渡有一层多孔铂标准氢电极将渡有一层多孔铂黑的铂片浸入含有氢离子浓度黑的铂片浸入含有氢离子浓度（严格讲为活度）为（严格讲为活度）为1molL1酸性溶液中，在酸性溶液中，在298K时不断时不断通入纯氢气，保持氢气压力为通入纯氢气，保持氢气压力为100kPa。氢气为铂黑所吸附，氢气为铂黑所吸附，被吸附的氢气与溶液中的氢离被吸附的氢气与
17、溶液中的氢离子建立了动态平衡：子建立了动态平衡： 第三节 电极电势4、标准电极电势的测定、标准电极电势的测定标准状态下电极的电势电势。标准状态下电极的电势电势。定义：定义：符号：符号：离子浓度（活度）离子浓度（活度）1molL1气体分压气体分压100kPa纯液体，纯固体纯液体，纯固体测定方法：测定方法： 把要测的标准状态下的电极与标准氢电极组成原电池，把要测的标准状态下的电极与标准氢电极组成原电池，测出标准其电动势，代入上式即得所测电极的标准电极电势。测出标准其电动势，代入上式即得所测电极的标准电极电势。如测定如测定Zn2/Zn电对的标准电极电势。电对的标准电极电势。第三节 电极电势组成如下图
18、的原电池，从电流方向可得组成如下图的原电池，从电流方向可得Zn电极为负极电极为负极（）（）Zn Zn2（1mol/L）H（1mol/L） H2（100kPa） Pt（）（）测量得到测量得到第三节第三节 电极电势电极电势5、标准电极电势表的使用注意事项、标准电极电势表的使用注意事项u 氧化态和还原态是相对的，其相互依存氧化态和还原态是相对的，其相互依存u 标准电极电势与半反应的方向无关，亦与半反应标准电极电势与半反应的方向无关，亦与半反应 的计量系数无关。的计量系数无关。u 标准电极电势分酸表和碱表标准电极电势分酸表和碱表在电极反应中出现在电极反应中出现H查酸表查酸表在电极反应中出现在电极反应中
19、出现OH查碱表查碱表没出现两种离子，则从存在状态考虑没出现两种离子，则从存在状态考虑第三节 电极电势6、能斯特方程、能斯特方程影响电极电势的因素影响电极电势的因素电对在温度为电对在温度为T 的非标准态电极电势的非标准态电极电势电对在温度为电对在温度为T 的标准态电极电势的标准态电极电势气体常数气体常数热力学温度热力学温度电极反应中得失的电子数电极反应中得失的电子数法拉第常数法拉第常数氧化态一边浓度幂乘积除还原态一边浓度幂乘积氧化态一边浓度幂乘积除还原态一边浓度幂乘积第三节 电极电势若温度为若温度为298K，则则u 浓度对电极电势的影响浓度对电极电势的影响例题六：金属例题六：金属Zn插入到插入到
20、0.1molL1Zn2盐溶液中的电极电势。盐溶液中的电极电势。解：解：已知：已知：第三节 电极电势u 酸度对电极电势的影响酸度对电极电势的影响 当当H或或OH参加了电极反应时，溶液的参加了电极反应时，溶液的pH将影将影响电极电势；当它们的系数较大时，从很大的程度上响电极电势；当它们的系数较大时，从很大的程度上决定了电对的电极电势。如：决定了电对的电极电势。如：在标准状态下在标准状态下其它条件不变，调其它条件不变，调pH1第三节 电极电势其它条件不变，调其它条件不变，调pH6其它条件不变，调其它条件不变，调pH3溶液的溶液的pH成了控制电极电势的决定性因素。成了控制电极电势的决定性因素。高锰酸钾
21、、重铬酸钾在酸性溶液中有强氧化性。高锰酸钾、重铬酸钾在酸性溶液中有强氧化性。第三节 电极电势u 沉淀生成对电极电势的影响沉淀生成对电极电势的影响如果在反应体系中加入沉淀剂，由于沉淀的生成，会使如果在反应体系中加入沉淀剂，由于沉淀的生成，会使被沉淀的离子的浓度大大降低，从而影响电极电势。被沉淀的离子的浓度大大降低，从而影响电极电势。如：如：如果在溶液中加入如果在溶液中加入Cl，并使并使Cl浓度为浓度为1.0 molL1则溶液中则溶液中第三节 电极电势特别注意：特别注意：电对电对Ag/Ag标准状态是指标准状态是指而电对而电对AgCl/Ag标准状态是指标准状态是指如果在溶液中加入如果在溶液中加入Cl
22、，并使并使Cl浓度为浓度为1.0 molL1即即第三节 电极电势u 配合物的生成对电极电势的影响配合物的生成对电极电势的影响如果在反应体系中加入络合剂，由于配合物的生成，会如果在反应体系中加入络合剂，由于配合物的生成，会使被沉淀的离子的浓度大大降低，从而影响电极电势。使被沉淀的离子的浓度大大降低，从而影响电极电势。如：如：如果在溶液中加入氨水如果在溶液中加入氨水则则Cu2浓度降低浓度降低则电对的电极电势降低则电对的电极电势降低第三节 电极电势7、电极电势的应用、电极电势的应用u 判断氧化剂和还原剂的相对强弱判断氧化剂和还原剂的相对强弱电极电势越大，电对中氧化态物质的氧化能力越强，电极电势越大，
23、电对中氧化态物质的氧化能力越强，越容易夺得电子转变为相应的还原态，其还原态的还越容易夺得电子转变为相应的还原态，其还原态的还原能力越弱。原能力越弱。实验室常用的氧化剂的实验室常用的氧化剂的Eyy大于大于1 1如如KMnO4，K2Cr2O7，H2O2等等实验室常用的还原剂的实验室常用的还原剂的Eyy小于小于0 0或稍大于或稍大于0 0如如Zn、Fe、Sn2等等注意：注意： 判断氧化剂和还原剂的强弱时应该用电极电势。判断氧化剂和还原剂的强弱时应该用电极电势。第三节 电极电势例题七：例题七：已知已知则六种物质中，氧化能力最强的是：则六种物质中，氧化能力最强的是：还原能力最强的是：还原能力最强的是：按
24、氧化态的氧化能力从大到小排序按氧化态的氧化能力从大到小排序沉淀物的浓度积越小，则它的氧化能力越弱。沉淀物的浓度积越小，则它的氧化能力越弱。第三节 电极电势u 判断氧化还原反应进行的方向判断氧化还原反应进行的方向原则上，任一个氧化还原反应都可以设计成原电池。原则上，任一个氧化还原反应都可以设计成原电池。在标准状态下在标准状态下Ey0电池反应自发进行电池反应自发进行Ey0电池反应自发进行电池反应自发进行E 0电池反应逆向自发进行电池反应逆向自发进行氧化还原反应的氧化剂是正氧化还原反应的氧化剂是正极电对中的氧化态，还原剂极电对中的氧化态，还原剂是负极电对中的还原态。是负极电对中的还原态。第三节 电极
25、电势例题八：例题八：已知已知则在标准状态下，氧化还原反应进行的方向是：则在标准状态下，氧化还原反应进行的方向是：氧化还原反应氧化还原反应的正极反应为：的正极反应为：已知：已知：则氧化还原反应的氧化剂为则氧化还原反应的氧化剂为还原剂为还原剂为第三节 电极电势8、氧化还原平衡及其应用、氧化还原平衡及其应用u 平衡常数平衡常数氧化还原反应同其他可逆反应一样，可以用平衡常数氧化还原反应同其他可逆反应一样，可以用平衡常数定量说明反应进行的程度。如丹尼尔电池定量说明反应进行的程度。如丹尼尔电池在标准状态下在标准状态下为负极为负极为正极为正极第三节 电极电势随着反应的进行，Ag浓度减小，Cu2浓度增加，则正
26、极电势负极电势减小增加逐渐变小直至相等达到平衡达到平衡时即反应的平衡常数第三节 电极电势则则例题九：例题九：已知已知标准平衡常数与温度、氧化剂和还原剂的本性有关。标准平衡常数与温度、氧化剂和还原剂的本性有关。结论：结论：求两电对所组成的电池反应的平衡常数。求两电对所组成的电池反应的平衡常数。解：解：则则第三节 电极电势u 判断氧化还原反应进行的程度判断氧化还原反应进行的程度标准电动势越大，平衡常数值越标准电动势越大，平衡常数值越大，反应进行得越完全，越彻底大，反应进行得越完全，越彻底如：如：则则反应进行得非常彻底反应进行得非常彻底第三节 电极电势u 计算难溶电解质的溶度积常数计算难溶电解质的溶
27、度积常数 选择两个适当的电对组成原电池，根据选择两个适当的电对组成原电池，根据E计算电池计算电池反应的平衡常数，再根据平衡常数与溶度积的关系，计反应的平衡常数，再根据平衡常数与溶度积的关系，计算出溶度积常数。算出溶度积常数。例如：例如：两个电对可以组成电池两个电对可以组成电池()AgAgClCl (1 molL1) Ag+ (1 molL1) Ag()电池反应为电池反应为Ag+AgClAgAgCl即即Ag+ClAgCl第三节 电极电势反应的平衡常数用这种方法测定的浓度积常数准确。用这种方法也可测定配合物的稳定常数。第三节 电极电势例题十：已知计算解：组成原电池，电池反应为Cu2+ICu+CuI
28、 Cu2+达平衡时，有第三节 电极电势例题十一：已知求Cu能否发生歧化反应？2CuCuCu2如能发生歧化反应，则反应的平衡常数为多少？解： 因能发生歧化反应Cu+在水中不稳定，易歧化第三节 电极电势u 从已知电对求未知电对的标准电极电势根据盖斯定律和吉布斯能，可得整理得推广至相邻的i个电对第三节 电极电势本章小节：本章小节：一、介绍了氧化还原反应、氧化值、氧化剂、还原剂、氧一、介绍了氧化还原反应、氧化值、氧化剂、还原剂、氧化还原电对、原电池、电极电势、标准电极电势、标准氢化还原电对、原电池、电极电势、标准电极电势、标准氢电极等基本概念。电极等基本概念。二、介绍了氧化还原反应的两种配平方法，离子
29、电子法、二、介绍了氧化还原反应的两种配平方法，离子电子法、氧化值法。氧化值法。三、原电池符号与电池反应的互写：三、原电池符号与电池反应的互写： 1 已知电池反应写原电池符号；已知电池反应写原电池符号； 2 已知原电池符号写电池反应已知原电池符号写电池反应四、能斯特方程及其应用四、能斯特方程及其应用 1.有有 和反应中所有物质的浓度求非标准态和反应中所有物质的浓度求非标准态能斯特方程中氧化型和还原型浓度的具体形式及浓度的能斯特方程中氧化型和还原型浓度的具体形式及浓度的方次应由具体的电极反应来确定。当体系中方次应由具体的电极反应来确定。当体系中pH值改变或值改变或加入沉淀剂、络合剂时，则必须利用酸
30、碱平衡、沉淀平加入沉淀剂、络合剂时，则必须利用酸碱平衡、沉淀平衡和络和平衡先求出有关离子的浓度，再代入方程，衡和络和平衡先求出有关离子的浓度，再代入方程，求出求出2.求原电池的电动势求原电池的电动势E五、电极电势的应用五、电极电势的应用计算标准状态下的计算标准状态下的比较氧化剂和还比较氧化剂和还原剂的相对强弱原剂的相对强弱确定氧化还原确定氧化还原反应的方向反应的方向计算难溶计算难溶电解质的电解质的计算平衡常数计算平衡常数六、元素电势图的应用六、元素电势图的应用1.利用元素电势图判断歧化反应的进行：利用元素电势图判断歧化反应的进行：能发生歧化反应能发生歧化反应（1）（2）不能发生歧化反应不能发生歧化反应2.计算未知电对的标准电极电势。计算未知电对的标准电极电势。下列原电池的电动势，并写出电极反应式和电池反应式。（）FeFe2+ ( )Cl( )Cl2(50kPa) Pt（）电极反应为：正极： Cl22e2 Cl负极： FeFe2+2e电池反应为： Cl2Fe Fe2+2 Cl7过量的纯铁屑置于0.050Cd2+的溶液中振荡至平衡，试计算Cd2+的平衡浓度。 解：所发生的氧化还原反应为：反应的标准平衡常数为：由反应方程式可知，若Cd2+的平衡浓度为Cd2+，则Fe2+的平衡浓度为0.050Cd2+FeCd2+ Fe2+Cd
