电化学基础与氧化还原平衡

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1、第11章电化学基础与氧化还原平衡11.1氧化还原反应的基本概念11.2氧化还原方程式的配平11.3原电池和电极电势11.4标准电极电势的应用11.5Nernst方程11.1氧化还原反应的基本概念1氧化与还原、氧化剂与还原剂23氧化数氧化还原电对氧化数氧化数是指某元素一个原子的荷电数，这种荷电数由假设把每个化学键中的电子指定给电负性较大的原子而求得。具有人为性、经验性。按一定规则指定的元素的形式电荷数。确定氧化数的一般规则：电中性物质中各元素的氧化数总和为零；离子中各元素的氧化数总和等于该离子的电荷数；化合物中的元素的氧化数有正负之分，符号决定于元素电负性的相对大小，电负性较小的

2、为正，电负性较大的为负。单质中元素的氧化数为零。氧在化合物中的氧化数一般为－2，在过氧化物（如H2O2）中为－1，在OF2中为＋2。氢在化合物中的氧化值一般为+1，在金属氢化物（如NaH）中为－1。氟在化合物中的氧化数皆为－1。氧化数可以是整数，也可以是分数。氧化与还原、氧化剂与还原剂氧化还原反应：某些元素氧化数发生改变的反应氧化过程：氧化数升高的过程，（还原剂）还原过程：氧化数降低的过程，（氧化剂）最高氧化态：氧化剂最低氧化态：还原剂中间态：既可作为氧化剂，又可做为还原剂氧化还原电对一个氧化还原反应包含氧化、还原两过程，故拆分为两半反应。例如：Zn+Cu2+Zn2++Cu氧

3、化反应：ZnZn2++2e还原反应：Cu2++2eCu半反应式一般写成：[氧化型]+ne[还原型]在半反应中，氧化数高的的物质叫氧化型物质，氧化数低的物质叫还原型物质。上述半反应，正向为还原反应，逆向为氧化反应，它们彼此依存，相互转化，关系与共轭酸碱对一样，我们把它命名为氧化还原电对，简称电对。电对符号：[氧化型]／[还原型][氧化型]+ne[还原型]11.2氧化还原方程式的配平1离子电子法2氧化数法配平原则：①电荷守恒：氧化剂得电子数等于还原剂失电子数。②质量守恒：反应前后各元素原子总数相等。Note：介质水参与，H+与OH－不能同时出现在反应式中；酸性体系可有H+与

4、H2O；碱性体系可有OH－，H2O。介质产物的一般规律：反应物多氧——酸性加H+→H2O碱性加H2O→OH－中性加H2O→OH－反应物少氧——酸性加H2O→H+碱性加OH－→H2O中性加H2O→H+⑴氧化数法（自学）⑵离子－电子法写出相应的离子反应式；将反应分成两部分，即还原剂的氧化反应和氧化剂的还原反应；配平半反应；根据得失电子数相等的原则，确定二个半反应的系数；根据反应条件确定反应的酸碱介质，分别加入H+、OH－、H2O，使方程式配平。酸性(1)×2+(2)×5(1)(2)配平:11.3原电池和电极电势1电极电势23原电池标准电极电势原电池原电池的定义⑴定义：由氧化还原反应

5、产生电流使化学能转变为电能的装置叫原电池。⑵氧化还原反应的实质：电子的转移原电池的组成两个半电池一个半电池又叫一个电极，其中流出电子的电极称为负极（发生氧化反应），接受电子的电极称为正极（发生还原反应）。一个电极由一个电对和一个电极体（即导体）组成。金属导体，如Cu、Zn等惰性导体，如Pt、石墨棒等电极导体导线用来连接两个半电池，沟通外电路。盐桥（琼脂＋强电解质）用来沟通两个半电池，保持电荷平衡，使反应持续进行。电极反应和电池反应⑴电极反应：正极(Cu)：Cu2++2e=Cu（还原反应）负极(Zn)：Zn=Zn2++2e（氧化反应）⑵电池反应：Zn+Cu2+=Cu+Zn2+原电

6、池的表示方法负极“－”写在左边，正极“+”写在右边；用“‖”表示盐桥，用“

7、”表示半电池中两相界面，用“,”表示同相中不同物种；溶液要注明浓度，气体要注明分压；当电对中无固体电导体时，需外加惰性金属（如铂、金等）做电极导体。例如：‖(1).金属-金属离子电极M︱Mn+将金属插入含有相同金属离子的盐溶液中。电极符号:电极反应:Zn

8、Zn2+(c)Zn2++2eZn电极的类型(2).金属‒金属难溶盐(氧化物)‒阴离子电极电极符号:电极反应:金属表面涂上该金属的难溶盐或氧化物，插入与该盐具有相同阴离子的溶液中。Ag

9、AgCl

10、Cl-(c)AgCl+eAg+Cl-AgCl电极甘汞电极H

11、g－Hg2Cl2(s)︱Cl-(c)Hg2Cl2+2e2Hg+2Cl-电极符号:电极反应:不同价态的金属离子构成的电极，一般以Pt或石墨为电极导体。PtFe2+=1mol•L-1Fe3+=1mol•L-1(3).氧化还原电极Pt

12、Fe3+(c1),Fe2+(c2)Fe3++eFe2+电极符号:电极反应:惰性电极导体插入离子溶液中，并通入相应气体。(4).气体-离子电极氢电极氯电极Pt

13、H2(p)

14、H+(c)2H++2eH2Pt︱Cl2(p)︱Cl－(c)Cl2+2e2Cl－电极符号:电极反应