氧化还原反应与应用电化学

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1、第四章氧化还原反应与应用电化学4.1氧化还原反应的基本概念4.2氧化还原反应方程式的配平4.3电极电势4.4能斯特方程4.5元素电势图及其应用本章教学要求1.掌握氧化还原反应的基本概念，能配平氧化还原方程式。2.理解电极电势的概念，能用能斯特公式进行有关计算3.掌握元素电势图及其应用。4.1氧化还原反应的基本概念指某元素的一个原子的表观电荷数，该电荷数是假定把每一化学键中的电子指定给电负性更大的原子而求得的。一、氧化值单质的氧化值为零,。2.单原子离子的氧化值等于离子所带的电荷，例如Al3+离子的氧化值为＋3。3.化合物中O

2、原子的氧化值一般均为-2，但在过氧化物(如H2O2)为-1、超氧化物(如KO2)-1/2和含有F－O键的化合物(如O2F2)为+1。4.卤化物中卤素原子的氧化值为-1。5.除金属氢化物(如NaH)外,化合物中H原子的氧化值均为+1。6.电中性化合物各元素氧化值的代数和等于零；多原子离子中各元素氧化值的代数和等于该离子所带电荷数。Solution设题给化合物中S原子的氧化数依次为x1,x2,x3,x4和x5,根据上述有关规则可得:(a)2(+1)+1(x1)+4(-2)=0x1=+6(b)2(+1)+2(x2)+3(-2)=0

3、x2=+2(c)2(+1)+2(x3)+8(-2)=0x3=+7(d)1(x4)+3(-2)=-2x4=+4(e)4(x5)+6(-2)=-2x5=+2.5Question2确定下列化合物中S原子的氧化值H2SO4；(b)Na2S2O3；(c)K2S2O8(d)；(e)二、氧化与还原反应1、定义元素的氧化值发生了变化的化学反应。Sn2++Fe3+→Sn4++Fe2+2、特点存在着氧化剂与还原剂；存在着氧化态与还原态。Ox+ze→Red同种元素的氧化态与还原态构成了氧化还原电对，记作Ox/Red。如Sn4+/Sn2+，Fe3+

4、/Fe2+，一个氧化还原反应由两个氧化还原电对组成。电对任何氧化还原反应都可拆分为两个氧化还原电对的半反应（半电池反应，电极反应）：Fe3++e→Fe2+Sn2+→Sn4++2e氧化－还原反应的实质：两个电对之间的电子转移反应。半反应4.2氧化还原反应的配平☆半反应法(离子—电子法)半反应法先将反应方程式拆成氧化半反应与还原半反应，并分别配平两个半反应。电荷守恒：得失电子数相等质量守恒：反应前后各元素原子总数相等☆配平原则配平的具体步骤：（1）写出离子方程式：MnO4-＋SO32-＋H＋→Mn2＋＋SO42-＋H2O（2）将

5、反应分解为氧化和还原两个半反应式：还原反应：MnO4-+5e→Mn2＋氧化反应：SO32-→SO42-+2e(3)配平：使半反应两边的原子数和电荷数相等MnO4-＋8H＋+5e=Mn2＋＋4H2OSO32-＋H2O=SO42-＋2H＋+2e此处先配平除H，O以外的原子，后配平H和O原子酸性介质：多n个O加2n个H+，另一边加n个H2O碱性介质：多n个O加n个H2O，另一边加2n个OH–中性介质：左边多n个O加n个H2O，右边加2n个OH–右边多n个O加2n个H+，左边加n个H2O介质条件反应方程式左边右边O原子数配平时应加入

6、物质生成物酸性多少H+H2OH2OH+中性(弱碱性)多少H2OH2O(中性)OH(弱碱性)OHH+H2O碱性多少H2OOHOHH2O（4）使两个半反应得失电子数为其最小公倍数，合并成一个配平的离子反应式：×2)MnO4-＋8H＋+5e=Mn2＋＋4H2O+×5)SO32-＋H2O=SO42-＋2H＋+2e2MnO4-＋5SO32-＋6H＋=2Mn2＋＋5SO42-＋3H2O例1用离子-电子法配平下列氧化还原反应：K2Cr2O7+KI+H2SO4→K2SO4+Cr2（SO4）3+I2+H2O解：先写成离子反应式：Cr2

7、O72-+I-+H+→Cr3++I2+H2O将离子反应式分成两个半反应：I-→I2+2eCr2O72-+H++6e→Cr3++H2O分别配平两个半反应：2I-=I2+2eCr2O72-+14H++6e=2Cr3++7H2O合并成一个配平的离子反应式：Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O最后写出配平的氧化还原反应方程式：K2Cr2O7+6KI+7H2SO4=Cr2（SO4）3+4K2SO4+3I2+7H2OCl2(g)+NaOHNaCl+NaClO3Cr(OH)3(s)+Br2(l)+KOHK2CrO

8、4+KBr4.3电极电势ZnSO42-Cu2+锌片插入硫酸铜溶液中实验现象：烧杯温度？：锌片表面？：溶液颜色？：沉积红色物蓝色变浅发热一、原电池的概念1.定义原电池是利用氧化还原反应产生电流的装置。2.原电池的构成⑴电势不同的两个电极；⑵电解质⑶盐桥；⑷外电路（检流计）工作状态的化学电池同