氧化还原反应大学无机化学.ppt

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1、氧化还原反应§9-1氧化还原反应的基本概念氧化数氧化还原反应的定义定义最初：把一种物质同氧化合的反应称为氧化把含氧的物质失去氧的过程称为还原后来：氧化过程实质上是失去电子的过程还原过程实质上是得到电子的过程氧化还原反应有电子的得失或电子的重排发生的反应，反应前后某些原子的带电状态发生变化，表现为某些元素氧化数的变化。有氧化数变化的反应称为氧化还原反应。氧化数某元素一个原子的电荷数，这种电荷数由假设把化合物中各成键的电子都归电负性更大的原子而求得。确定氧化数的规则如下1、在单质中（Cu，O2，O3），元素原子的氧化数为零2、分子中，所有原子的氧化数的代数和为零3、在简单离子化

2、合物中，正负离子的电荷数就是它的氧化数；在多原子离子中，各原子的氧化数的代数和等于离子的电荷数。4、若干关键元素在化合物中的氧化数有定值。a.氢在化合物中的氧化数一般为+1，但在活泼金属的氢化物（NaH，CaH2，LiAlH4等中）其氧化数为-1。(ZrH1.98则有不同的含义)b.氧在化合物中氧化数一般为-2。例外的有：H2O2，Na2O2中O为-1；OF2中O为+2；KO2（超氧化钾）中O为-1/2；O3-中氧为-1/3。c.碱金属的氧化数为+1，碱土金属的氧化数为+2。计算下列各元素的氧化数1、CO22、HCHO3、KClO4CH4H3COHHCOOHHCHO化合价444

3、4氧化数42+20§9-2氧化还原反应与电化学电化学原电池电极电势电化学电化学反应电解（电解池）在电解质溶液中通人直流电，供给足够的能量，使两个电极附近分别发生氧化和还原反应在氧化剂和还原剂不直接接触下，通过某种装置（原电池）发生氧化还原反应从而产生电流原电池在氧化还原反应中某些物质有氧化数的升高或降低，或者说有电子从一种原子(或离子)向另一种原子(或离子)的转移，因此氧化还原反应与电现象密切有关。研究化学反应中电现象及其应用的学科叫做电化学。都是以氧化还原反应为基础电解池电能转变为化学能非自发的原电池化学能转变为电能自发的原电池把一块锌片放在硫酸铜溶液中时，就会观察到红色

4、的铜不断地沉积在锌片上，蓝色硫酸铜溶液的颜色逐渐变浅。与此同时还伴随着锌片的溶解。锌与铜离子之间发生了氧化还原反应：Zn+Cu2+=Zn2++Cu由于锌与硫酸铜溶液直接接触，电子就从锌原子直接转给铜离子(不会形成电子的定向流动)。随着氧化还原反应的进行，有热量放出，说明反应过程中化学能转变为热能，但并不能做功。可以采用一种装置使氧化还原反应发生时电子进行定向流动而产生电功，如下图所示：Cu-Zn原电池装置(2)在铜棒上有金属铜沉积上去，而锌棒则溶解。(3)取出盐桥，检流计指针回至零点;放入盐桥，指针又发生偏转，说明盐桥起了使整个装置构成通路的作用。由此可观察到：(1)检流计指针

5、发生偏转，说明金属导线上有电流通过;根据指针偏移方向可以判定锌棒为负极，铜棒为正极，电流的方向从正极到负极，而电子流动的方向是从负极到正极。在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是靠离子迁移完成的。上述装置中所进行的总反应是:Zn+Cu2+=Zn2++Cu但这种氧化还原反应的两个半反应分别在两处进行，一处进行还原剂的氧化，另一处进行氧化剂的还原。电子不是直接从还原剂转移给氧化剂，而是通过外电路进行转移。电子进行有规则的定向流动，从而产生了电流，实现了由化学能到电能的转化。这种借助于氧化还原反应产生电流的装置，叫做原电池。上述原电池叫做铜锌原电池。给出电子的电极为负极接受电子的

6、电极为正极原电池（发生氧化反应）（发生还原反应）原电池的表示方法：(-)Zn

7、Zn2+(C1)‖Cu2+(C2)

8、Cu(+)“

9、”表示液-固相有一界面；“‖”表示盐桥。在有气体参加的电池中还要表明气体的压力，溶液要表明浓度原电池是由两个半电池组成的。在每个半电池中同时包含有同一个元素的不同氧化数的两个物种所组成的电对。分别在两个半电池中所发生的氧化或还原反应叫做半电池反应，或电极反应。氧化和还原的总反应称为电池反应。半电池中的固态导体有时狭义的叫做电极，有些固态导体只起导电的作用而不参与氧化或还原反应，叫做惰性电极，如金属铂(Pt)、石墨棒等；也有的固态导体除起导电作用外，还参

10、与半电池反应。例如，在铜锌原电池中的锌电极和铜电极。在一个烧杯中放入含有Fe2+和Fe3+的溶液;另一烧杯中放入含有Sn2+和Sn4+的溶液，分别插入铂片作为电极，用盐桥、导线等联接起来成为原电池，这样也会有电流产生吗？电极电势电极电势标准电极电势电极类型与电极的表示方式电极电势的应用电极电势为什么电子从Zn原子转移给Cu2+而不是从Cu原子转移给Zn2+呢?电极电势的产生把任何一种金属片（M）插入水中，由于极性很大的水分子与构成晶格的金属离子相吸引而发生水合作用，结果一部分金属离子与金属中