第六章 氧化还原平衡PPT讲稿.ppt
第六章 氧化还原平衡第1页，共58页，编辑于2022年，星期三一一 氧化还原反应的基本概念氧化还原反应的基本概念6.1 氧化还原反应氧化还原反应1.电对：电对：Zn+CuSO4Cu+ZnSO4第2页，共58页，编辑于2022年，星期三还原反应：还原反应：Cu2+2e Cu 规定：同一元素的不同价态，组成一个电对。规定：同一元素的不同价态，组成一个电对。电对符号：电对符号：氧化剂电对：氧化剂电对：Cu2+/Cu 还原剂电对：还原剂电对：Zn2+/Zn氧化反应：氧化反应：Zn 2e Zn2+第3页，共58页，编辑于2022年，星期三 氧化数：氧化数：是人为规定的某元素在化合物分是人为规定的某元素在化合物分 子中元素形式上所带的电荷数。子中元素形式上所带的电荷数。2 氧化数（氧化值，氧化态）看几个分子：看几个分子：FeS2 CrO5 FeSS CrOOOOO第4页，共58页，编辑于2022年，星期三 确定氧化数的规则确定氧化数的规则 离子型化合物中，元素的氧化数等于该离子型化合物中，元素的氧化数等于该离子所带的电荷数离子所带的电荷数。共价型化合物中，共用电子对偏向于电共价型化合物中，共用电子对偏向于电负性大的原子负性大的原子，两原子的形式电荷数即为它们，两原子的形式电荷数即为它们的氧化数。的氧化数。单质中，元素的氧化数为零。单质中，元素的氧化数为零。中性分子中，各元素原子的氧化数的代中性分子中，各元素原子的氧化数的代数和为零数和为零，复杂离子的电荷等于各元素氧化数，复杂离子的电荷等于各元素氧化数的代数和。的代数和。第5页，共58页，编辑于2022年，星期三 氢的氧化数一般为氢的氧化数一般为+1，在金属氢化物，在金属氢化物中为中为 -1，如，如 。氧的氧化数一般为氧的氧化数一般为-2，在过氧化物中为，在过氧化物中为-1，如在超氧化物中为，如在超氧化物中为-0.5，如，如 在氧的氟化物中为在氧的氟化物中为+1或或+2，如，如第6页，共58页，编辑于2022年，星期三例：例：第7页，共58页，编辑于2022年，星期三 配平原则：配平原则：(1)电荷守恒电荷守恒：得失电子数相等。：得失电子数相等。(2)质量守恒质量守恒：反应前后各元素原子总数相等：反应前后各元素原子总数相等。二二 氧化还原方程式的配平氧化还原方程式的配平第8页，共58页，编辑于2022年，星期三 配平步骤配平步骤：（1）用离子式写出主要反应物和产物（气体、）用离子式写出主要反应物和产物（气体、纯液体、固体和弱电解质则写分子式纯液体、固体和弱电解质则写分子式）。）。（2）将反应分解为两个半反应式，并配平两个）将反应分解为两个半反应式，并配平两个半反应的原子数半反应的原子数(H、O原子除外）及电荷数。原子除外）及电荷数。（3）根据电荷守恒，以适当系数分别乘以两个）根据电荷守恒，以适当系数分别乘以两个半反应式，然后合并，整理，即得配平的离子方程半反应式，然后合并，整理，即得配平的离子方程式；有时根据需要可将其改为分子方程式。式；有时根据需要可将其改为分子方程式。第9页，共58页，编辑于2022年，星期三 例：配平反应方程式 1.在酸性介质中在酸性介质中第10页，共58页，编辑于2022年，星期三2+5得得注：在酸性介质中，在少氧的一边加水。注：在酸性介质中，在少氧的一边加水。第11页，共58页，编辑于2022年，星期三 例：配平反应方程式例：配平反应方程式 2.在碱性介质中在碱性介质中第12页，共58页，编辑于2022年，星期三3+2得得注：在碱性介质中，在少氧的一边加注：在碱性介质中，在少氧的一边加OH-,另一另一 边加水边加水。第13页，共58页，编辑于2022年，星期三 例：配平例：配平28+3得得第14页，共58页，编辑于2022年，星期三观察：在酸性介质中，在少氧的一边加水。观察：在酸性介质中，在少氧的一边加水。最后：最后：第15页，共58页，编辑于2022年，星期三 酸性介质：酸性介质：在少在少O的一边加的一边加H2O。碱性介质：碱性介质：在少在少O的一边加的一边加OH-,另一边加另一边加H2O。中性介质：中性介质：左边多左边多n个个O,左边加左边加n个个H2O，右边加，右边加2n个个OH-右边多右边多n个个O,左边加左边加n个个H2O，右边加，右边加2n个个H+小结：小结：第16页，共58页，编辑于2022年，星期三 6.2 电极电势电极电势 6.2.1 原电池原电池 6.2.2 电极电势的产生电极电势的产生 6.2.3 电极电势的测定电极电势的测定 6.2.4 影响电极电势的因素影响电极电势的因素 6.2.5 电极电势的应用电极电势的应用第17页，共58页，编辑于2022年，星期三 一 Volta电池的构造1.Cu-Zn原电池装置原电池装置 6.2.1 原电池原电池第18页，共58页，编辑于2022年，星期三氧化反应 还原反应 金属导体如 Cu、Zn 惰性导体如 Pt、石墨棒.电极2.定义：借助于氧化定义：借助于氧化-还原反应，将化学能转化为还原反应，将化学能转化为 电能的装置。电能的装置。第19页，共58页，编辑于2022年，星期三3.盐桥的结构与作用盐桥的结构与作用（1）盐桥的结构：）盐桥的结构：由饱和的由饱和的KCl和琼脂粉搅拌均匀后煮沸，和琼脂粉搅拌均匀后煮沸，然后冷却凝固制得。然后冷却凝固制得。（2）盐桥的作用盐桥的作用：a.闭合电路。闭合电路。b.保持两边溶液的电中性。保持两边溶液的电中性。第20页，共58页，编辑于2022年，星期三二、二、原电池的表示方法原电池的表示方法 1.书写原电池符号的规则：书写原电池符号的规则：负极负极“-”在左边，正极在左边，正极“+”在右边，盐桥在右边，盐桥用用“”表示。表示。半电池中两相界面用半电池中两相界面用“”分开，不同物种分开，不同物种用用“，”分开，溶液、气体要注明分开，溶液、气体要注明ci，pi 。纯液体、固体和气体写在惰性电极一边用纯液体、固体和气体写在惰性电极一边用“，”分开。分开。第21页，共58页，编辑于2022年，星期三以以Cu-Zn 原电池为例：原电池为例：2.电对的几种形式电对的几种形式 （1）金属）金属-金属离子金属离子 Zn2+/Zn （2）同种金属元素的不同价态）同种金属元素的不同价态 Fe3+/Fe2+（3）非金属的不同价态）非金属的不同价态 H+/H2 Cl2/Cl-第22页，共58页，编辑于2022年，星期三 例：将下列反应设计成原电池并以原电池符号表例：将下列反应设计成原电池并以原电池符号表示示第23页，共58页，编辑于2022年，星期三第24页，共58页，编辑于2022年，星期三练习：将下列反应设计成原电池并以原电池符号练习：将下列反应设计成原电池并以原电池符号 表示表示第25页，共58页，编辑于2022年，星期三 6.2.2 电极电势的产生电极电势的产生 M活泼M不活泼稀 溶解 沉积 沉积 溶解-+-+-+第26页，共58页，编辑于2022年，星期三一、一、电极电势的测定电极电势的测定标标准准氢氢电电极极装装置置图图表示为表示为:H+H2(g)，Pt1.标准氢电极标准氢电极第27页，共58页，编辑于2022年，星期三 2.标准电极电势和标准电动势标准电极电势和标准电动势第28页，共58页，编辑于2022年，星期三第29页，共58页，编辑于2022年，星期三 采用还原电势采用还原电势 E小的电对对应的还原型物质还原性强小的电对对应的还原型物质还原性强 E大的电对对应的氧化型物质氧化性强大的电对对应的氧化型物质氧化性强 E无加和性无加和性 一些电对的一些电对的 E与介质的酸碱性有关与介质的酸碱性有关 酸性介质：酸性介质：碱性介质：碱性介质：3 标准电极电势表标准电极电势表第30页，共58页，编辑于2022年，星期三4.Nernst方程式方程式 1 Nernst方程式方程式第31页，共58页，编辑于2022年，星期三第32页，共58页，编辑于2022年，星期三6.2.4 影响电极电势的因素影响电极电势的因素1.氧化型或还原型的浓度或分压氧化型或还原型的浓度或分压第33页，共58页，编辑于2022年，星期三2.介质的酸碱性对电极电势的影响介质的酸碱性对电极电势的影响第34页，共58页，编辑于2022年，星期三第35页，共58页，编辑于2022年，星期三6.2.5 电极电势的应用电极电势的应用电极电势大的作正极电极电势大的作正极依据：电极电势小的作负极依据：电极电势小的作负极1.判断原电池的正、负极判断原电池的正、负极第36页，共58页，编辑于2022年，星期三电池电动势（电池电动势（E）第37页，共58页，编辑于2022年，星期三例：例：判断下列原电池正、负极，并计算电动势判断下列原电池正、负极，并计算电动势 例：例：第38页，共58页，编辑于2022年，星期三2.判断氧化剂、还原剂的强弱判断氧化剂、还原剂的强弱电极电势大的氧化态的氧化性强，电极电势大的氧化态的氧化性强，是强氧化剂是强氧化剂依据：电极电势小的还原态的还原性强，依据：电极电势小的还原态的还原性强，是强还原剂是强还原剂第39页，共58页，编辑于2022年，星期三例：例：在电极反应中：在电极反应中：判断其氧化剂、还原剂的强弱判断其氧化剂、还原剂的强弱?第40页，共58页，编辑于2022年，星期三3.计算弱电解质电离常数计算弱电解质电离常数(自学）自学）例：已知：例：已知：计算：计算：第41页，共58页，编辑于2022年，星期三4.计算难溶电解质的计算难溶电解质的 （自学）（自学）例：例：已知：已知：第42页，共58页，编辑于2022年，星期三6.3 氧化还原反应进行的方向和限度氧化还原反应进行的方向和限度6.3.1 氧化还原反应进行的方向氧化还原反应进行的方向6.3.2 氧化还原反应进行的限度氧化还原反应进行的限度第43页，共58页，编辑于2022年，星期三 6.3.1 氧化还原反应进行的方向氧化还原反应进行的方向 反应自发进行的条件为反应自发进行的条件为:即即 E 0 反应正向自发进行反应正向自发进行 E 0 反应逆向自发进行反应逆向自发进行 依据：依据：强强氧化剂氧化剂+强强还原剂还原剂=弱弱氧化剂氧化剂+弱弱还原剂还原剂 如：如：Cu2+Zn=Cu+Zn2+第44页，共58页，编辑于2022年，星期三例：判断在酸性溶液中例：判断在酸性溶液中H2O2与与Fe2+混合时，能否混合时，能否发生氧化还原反应？若能反应，写出反应方程式。发生氧化还原反应？若能反应，写出反应方程式。第45页，共58页，编辑于2022年，星期三第46页，共58页，编辑于2022年，星期三例：现有含例：现有含Cl-、Br-、I-的混合溶液，欲将的混合溶液，欲将I-氧化氧化成成I2，而，而Br-、Cl-不被氧化，在常用的氧化剂不被氧化，在常用的氧化剂Fe2(SO4)3和和KMnO4中选择哪一个能符合上述要求？中选择哪一个能符合上述要求？第47页，共58页，编辑于2022年，星期三Fe 3+只能把只能把I-氧化为氧化为I2，而，而 能把能把Cl-、Br-、I-氧化为相应的单质，氧化为相应的单质，应选择应选择Fe2(SO4)3。第48页，共58页，编辑于2022年，星期三 所以，该反应在标准态下不能向右进行。所以，该反应在标准态下不能向右进行。第49页，共58页，编辑于2022年，星期三第50页，共58页，编辑于2022年，星期三6.3.2 氧化还原反应进行的限度氧化还原反应进行的限度第51页，共58页，编辑于2022年，星期三第52页，共58页，编辑于2022年，星期三6.4 元素电势图元素电势图元素电势图的表示方法元素电势图的表示方法1.229V Z=2表示方法：表示方法：各物种按氧化态从高到低排列；各物种按氧化态从高到低排列；两物种间两物种间“”相连，线上方为电势值，相连，线上方为电势值，线下方为转移电子数（以线下方为转移电子数（以1mol该元素原子计）。该元素原子计）。第53页，共58页，编辑于2022年，星期三0.337V第54页，共58页，编辑于2022年，星期三2 计算电对的电极电势计算电对的电极电势(nx)第55页，共58页，编辑于2022年，星期三例：已知例：已知Br的元素电势图如下的元素电势图如下0.61第56页，共58页，编辑于2022年，星期三解：(1)0.61第57页，共58页，编辑于2022年，星期三0.52V0.76V(2)第58页，共58页，编辑于2022年，星期三
