氧化还原反应和电极电位.ppt

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1、第八章氧化还原反应和电极电位Oxidation-ReductionReactionsandElectrodePotential内容提要氧化还原反应氧化值氧化还原反应氧化还原反应方程式的配平原电池与电极电位原电池电极电位的产生标准电极电位电池电动势与Gibbs自由能电池电动势与化学反应自由能变的关系用电池电动势判断氧化还原反应的自发性内容提要电极电位的Nernst方程式及影响电极电位的因素电极电位的Nernst方程式电极溶液中各物质浓度对电极电位的影响电位法测定溶液的pH常用参比电极指示电极电位法测定溶液的

2、pH值教学基本要求熟悉氧化值和氧化还原反应的意义，熟练计算元素氧化值，掌握离子—电子法配平氧化还原反应式。掌握电池组成式的书写，了解电极电位产生的原因，熟悉标准电极电位概念，掌握用标准电极电位判断氧化还原反应的方向。了解电动势与自由能的关系，掌握通过标准电动势计算氧化还原反应平衡常数的方法。掌握电极电位的Nernst方程、影响因素及有关计算。了解电位法测量溶液pH值的原理。第一节氧化还原反应一、氧化值（氧化数oxidationnumber）1970年IUPAC给出的定义是：氧化值是某元素一个原子的表观荷电数

3、（apparentchargenumber），这种荷电数是假设把每一个化学键中的电子指定给电负性更大的原子而求得。例：NH3中，N的氧化值是-3，H的氧化值是+1。第一节氧化还原反应确定元素氧化值的规则：单质中原子的氧化值为零。单原子离子中原子的氧化值等于离子的电荷。例如Na+离子中Na的氧化值为＋1。氧的氧化值在大多数化合物中为-2，但在过氧化物中为-1，如在H2O2、Na2O2中；在超氧化物中为-，如在KO2中。氢的氧化值在大多数化合物中为+1，但在金属氢化物中为-1，如在NaH、CaH2中。第一节氧化

4、还原反应确定元素氧化值的规则：卤族元素。氟的氧化值在所有化合物中为-1。其它卤原子的氧化值在二元化合物中为-1，但在卤族的二元化合物中，列在周期表中靠前的卤原子的氧化数为-1，如Cl在BrCl中；在含氧化合物中按氧化物决定，如ClO2中Cl的氧化值为+4。电中性的化合物中所有原子的氧化值的和为零。多原子离子中所有原子的氧化值的和等于离子的电荷数。第一节氧化还原反应氧化值可为整数，也可为分数。例：Fe3O4中，Fe：+8/3；S4O62-中，S：+5/2。按确定元素氧化值6条规则的先后顺序，就能正确确定化合物

5、中各元素的氧化值。例：KMnO4，先确定K，+1；再确定O，-2；最后确定Mn，+7。第一节氧化还原反应二、氧化还原反应不同类型的氧化还原反应电子转移Zn+Cu2+=Cu+Zn2+电子偏移C+O2=CO2这两类不同的氧化还原反应可以用氧化值概念统一：元素的氧化值发生了变化。第一节氧化还原反应定义氧化还原反应元素的氧化值发生了变化的化学反应称为氧化还原反应。Zn+Cu2+=Cu+Zn2+氧化值升高称为氧化反应，例如Zn→Zn2+；氧化值降低称为还原反应，例如Cu2+→Cu。电子供体失去电子，称为还原剂，如Zn

6、；电子受体得到电子，称为氧化剂，如Cu2+。第一节氧化还原反应氧化还原半反应和氧化还原电对氧化还原反应可以根据电子的转移，由两个氧化还原半反应构成：Zn+Cu2+=Cu+Zn2+一个半反应是氧化反应：Zn-2e-→Zn2+；一个半反应为还原反应：Cu2++2e-→Cu。氧化反应和还原反应同时存在，在反应过程中得失电子的数目相等。第一节氧化还原反应氧化还原半反应和氧化还原电对氧化还原半反应用通式写做氧化型+ne-还原型或Ox+ne-Red式中n为半反应中电子转移的数目。Ox表示氧化值相对较高的氧化型物质；Re

7、d表示氧化值相对较低的还原型物质。氧化型物质及对应的还原型物质称为氧化还原电对，通常写成：氧化型/还原型（Ox/Red），如Cu2+/Cu；Zn2+/Zn第一节氧化还原反应氧化还原半反应和氧化还原电对氧化还原半反应用通式写做Ox+ne-Red溶液中的介质参与半反应时，虽然它们在反应中未得失电子，也应写入半反应中。如半反应MnO4-+8H++5e-Mn2++4H2O氧化型包括MnO4-和H+，还原型为Mn2+(溶剂H2O不包括)。第一节氧化还原反应三、氧化还原反应方程式的配平例：KMnO4+HCl→MnCl2

8、+Cl2+H2O写出离子方程式MnO4-+Cl-→Mn2++Cl2＋H2O根据氧化还原电对，拆成两个半反应还原反应：MnO4-+H+→Mn2++H2O氧化反应：Cl-→Cl2物料平衡，使半反应式两边各原子的数目相等。如果O原子数目不等，可选择适当的介质如H+和H2O，或OH-和H2O来配平。第一节氧化还原反应MnO4-+8H+→Mn2++4H2O2Cl-→Cl2电荷平衡MnO4-+8H++5e-Mn2++4H2O