教学指导--氧化还原反应与电极电位

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1、首页基本要求重点难点讲授学时内容提要1基本要求[TOP]1.1掌握离了-电了法配平氧化还原反应式、电池纟R成式的书写；根据标准电极电位判断氧化还原反应方向；通过标准电动势计算氧化还原反应的平衡常数；电极电位的Nesst方程、影响因索及有关计算。1.2熟悉氧化值的概念和氧化还原反应的定义，熟练计算元索氧化值；熟悉原电池的结构及正负极反应的特征；熟悉标准电极电位概念；熟悉电池电动势与自山能变的关系。1.3了解电极类型、电极电位产生的原因；了解电位法测量溶液pH的原理及pH操作定义；了解电化学与生物传感器及其应用。2重点难点[TOP]2.1重点2.1.1标准电极电位表的

2、应用。2.1.2电极反应与电池反应，电池组成式的书写。2.1.3通过标准电动势计算氧化还原反应的平衡常数。2.1.4电极电位的Nernst方程、影响因素及有关计算。2.2难点2.2.1电极电位的产生2.2.2用设计原电池的方法计算平衡常数2.2.3Ncmst方程的推导3讲授学时[TOP]建议6学吋4内容提要[TOP]笫一节笫二节笫三节笫四节笫五节4.1第一节氧化还原反应4丄1氧化值氧化值是某元素原子的表观荷电数，这种荷电数是假设把化学键屮的电子指定给电负性较人的原子而求得。确定元索氧化值的规则：1）单质中原子的氧化值为零。2）单原子离子中原子的氧化值等于离子的电荷

3、。3）氧的氧化值在大多数化合物中为-2,但在过氧化物中为-1。4）氢的氧化值在人多数化合物中为+1,但在金属蛍化物屮为-1。5）卤族元素：氟的氧化值在所有化合物中均为-1,其它卤原子的氧化值在二元化合物屮为-1,但在卤族的二元化合物中，列周期表靠询的卤原子的氧化数为-1；在含氧化合物中按氧的氧化值为-2决定。6）电中性化合物中所冇原了的氧化值Z和为零。4.1.2氧化还原反应元素的氧化值发牛•『变化的化学反应称为氧化还原反应。氧化还原反应可被拆分成两个半反应。半反应中元素的氧化值升高称为氧化，元素的氧化值降低称为还原。氧化还原反应中，氧化反应和还原反应同时存在，还原

4、剂被氧化，氧化剂被述原，且得失电子数相等。半反应的通式为氧化型+ne=还原型或Ox+ne--Red式中刀为得失电子数，氧化型（Ox）包括氧化剂及相关介质，还原型（Rod）包括还原剂及相关介质。氧化型物质及对应的还原型物质称为氧化还原电对（Ox/Rod）。4.1.3氧化还原反应方程式的配平离了■电了法（或半反应法）配平氧化还原反应方程式的方法是：1）写出氧化还原反应的离子方程式。2）将离子方程式拆成氧化和还原两个半反应。3）根据物料平衡和电荷平衡，分别配平半反应（注意不同介质中配平方法的差界）。4）根据氧化剂和述原剂得失电子数相等，找出两个半反应的戢小公倍数，并把它

5、们配平合并。5）可将配平的离子方程式写为分子方程式。4.2第二节原电池与电极电位[TOP]421原电池将化学能转化成电能的装置称为原电池。原电池中电子输出极为负极；电子输入极为止极。正极发生还原反应；负极发生氧化反应，正极反应和负极反应构成电池反应，即氧化还原反应。常用的电极有金属-金属离子电极、气体电极、金属-金属难溶盐-阴离子电极、氧化还原电极四种类型。将两个电极组合起来构成一个原电池，原电池可用电池组成式表示。习惯上把正极写在右边，负极写在左边；用“丨”表示两相Z间的界而；中间用“II”表示盐桥。如Zn-Cu电池的电池组成式：(-)Zn(s)

6、Zn(ci)I

7、ICu2'(c2)

8、Cu(s)(+)4.2.2电极电位的产生和电池电动势溶解M(s)--Mn(aq)+nc析出在极板上在溶液中留于极板上电极电位的产生可用双电层理论解禅。当金属浸入其相应盐的溶液屮，存在如下平衡：平衡时，若金属溶解的趋势大于金属离子析出的趋势，则金属极板表面上会带有过剩的负电荷，等量的正电荷将分布在溶液中。山于正负电荷的静电吸引，使溶液中的正电荷较多地集中在金属极板附近的溶液中，形成了双电层结构，从而产生了电位差。电极电位用符号心曲表示。电极电位的人小与金属的木性、温度和金属离了的浓度(或活度)冇关。原电池正极与负极的电极电位差称为原电池的电动势,

9、符号圧E=(p、-(po电极电位和电动势的单位都是伏特(V)。4.2.3标准电极电位标准氢电极(SHE)：Pt(s)

10、IhdOOkPa)

11、H(^1),并规定在29&15K,氢气分压lOOkPa,氢离子浓度1mol・I/1(严格地是活度1)时，0眈=0.0000Vo在标准状态下，将待测电极与SHE组成原电池(SHE为负极)，测得原电池的电动势等于待测电极的标准电极电位。根据电极电位的高低可判断氧化还原能力的相对强弱:(1)电极电位愈低，电対中还原空物质失电子的能力愈强，是较强的还原剂；电极电位愈高，电对中氧化型物质得电子的能力愈强，是较强的氧化剂。(2)较强氧化剂所

12、对应的还原