无机及分析化学课件 第4章

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1、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原电池和电极电位4.4氧化还原反应的方向和程度4.5氧化还原反应的速度4.6元素电位图及其用途第4章氧化还原反应4.1氧化还原反应的基本概念物质在化学反应中有电子得失或电子对发生偏移的反应称为氧化还原反应（oxidation-reductionreaction）。物质失去电子或化合价升高的过程叫氧化；得到电子或化合价降低的过程叫还原。失去电子的物质叫还原剂，本身被氧化；得到电子的物质叫氧化剂，本身被还原。4.1.1氧化还原反应的本质并不是所有的氧化还原反应都明确的表现为电子的得失，这时就要用电

2、子对的偏移（元素或化合物的电子密度的变化）来解释。如H2和O2化合成H2O的反应：在水分子中，氧原子的电负性比氢原子的电负性大，共用电子对偏向氧原子一边，因此，氧原子被还原，氧气是氧化剂；氢原子被氧化，氢气是还原剂。生物学中经常用到电子对的偏移来阐述有机物质的氧化还原反应。氧化还原反应中，氧化和还原必然同时发生，因为其本质是电子的得失或电子对的偏移。原来是氧化剂，反应后变成还原剂，原来是还原剂，反应后变为氧化剂。4.1.2氧化数氧化数（又叫氧化值）定义：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对指定给电负性更大的原子而求得。确定氧化

3、数的规则：A.由相同元素的原子形成的化学键或单质，其氧化数为零。B.在化合物中，氢原子的氧化数一般为+1（但在NaH，CaH2中，氢的氧化数为－1）；氧原子的氧化数一般为－2（但在H2O2，Na2O2等过氧化物中氧的氧化数为－1；在氧的氟化物OF2和O2F2中，氧的氧化数分别为+2和+1）；在所有的氟化物中，氟的氧化数都为－1。C.在离子型化合物中，各元素的氧化数的代数和等于离子所带的电荷。D.在一个中性分子中，各元素的氧化数的代数和等于零。E.在一个配离子中，各元素的氧化数的代数和等于该配离子的电荷。例1求H2C2O4中C的氧化数。解：设H2C2O4中C

4、的氧化数为x，则：2(+1)+4(–2)+2x=0，x=+3，即H2C2O4中C的氧化数为+3。例2求Cr2O72-中Cr的氧化数。解：设其氧化数为x，则：2x＋7(–2)=–2，x=+6，即Cr2O72-中Cr的氧化数为+6。例3求S4O62-中S的氧化数。解：设其氧化数为x，则：4x+6(–2)=–2，x=+2.5，即S4O62-中S的氧化数为+2.5。4.1.3氧化还原电对和氧化还原半反应Sn2++2Fe3+Sn4++2Fe2+（还原态）（氧化态）（氧化态）（还原态）Fe3++eFe2+由以下两个半反应构成：Sn2+Sn4++2e在半反应中，同一元素

5、的两个不同氧化数的物种组成一个氧化还原电对，电对中氧化数较大的物种称为氧化态，氧化数较小的物种称为还原态。用通式表示就是：氧化态+ne还原态式中n就表示电子转移的个数。注意：在氧化还原反应中，可能伴随有酸碱反应、沉淀反应和配位反应等，这时就必须考虑这些反应对氧化还原反应的影响。如在酸性溶液中就要考虑H+是否参加反应，在碱性溶液中要考虑OH-或H2O是否参加反应；如果伴随着沉淀反应或配位反应，则在半反应式里也应表现出来。①MnO4-+8H++5eMn2++4H2O②MnO4-+2H2O+3eMnO2+4OH-③Cu2++I-+eCuI④Cu2++2CN-+e

6、[Cu(CN)2]-4.2氧化还原反应方程式的配平根据氧化还原反应中有关电对的半反应式来配平，其中电对的半反应式可由实践经验写出，也可从标准电极电位表中查到，再按照氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等及质量守恒定律，使方程式两边电荷数和原子总数相等。有离子-电子法和氧化数法，配平时首先必须知道氧化剂和还原剂作用后的生成物是什么。4.2.1离子-电子法离子-电子法配平过程分为以下几步：①写出相应的离子反应式；②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；③配平半反应；④确定两个半反应的系数，得失电子数相等的原则；⑤根据反应条件确定反应的酸碱介质

7、，分别加入H+，OH-，H2O，使方程式配平。例：配平酸性介质下KMnO4溶液与Na2SO3反应解：MnO4–+SO32–+H+Mn2++SO42–半反应SO32–SO42–+2eMnO4–+5eMn2+配平半反应：a)SO32–+H2OSO42–+2e+2H+b)MnO4–+5e+8H+Mn2++4H2Oa)×5+b)×22MnO4–+5SO32–+16H++5H2O2Mn2++8H2O+5SO42–+10H+即：2MnO4–＋5SO32–＋6H+＝2Mn2++3H2O+5SO42–一般先配平H、O以外的原子数，然后配平H、O原子数，最后配平

8、电子数※酸性介质中配平的半反应方程式里不应出现OH–,在碱性介质中