安徽中医药高专_21101.ppt

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1、安徽中医药高专安徽中医药高专第九章第九章 氧化还原反应与氧氧化还原反应与氧化还原滴定法化还原滴定法基础化学教研室基础化学教研室9-1 氧化还原反应氧化还原反应一一 氧氧 化化 数数定义定义某元素一个原子的荷电数，该荷电数是假设某元素一个原子的荷电数，该荷电数是假设把每个化学键中的电子制定给电负性更大的把每个化学键中的电子制定给电负性更大的原子而求得的。并规定得电子的原子氧化数原子而求得的。并规定得电子的原子氧化数为负值，在数字前加为负值，在数字前加”-”号；失电子的原子号；失电子的原子氧化数为正值，在数字前加氧化数为正值，在数字前加”+”号。号。1.在单质分子中，元素的氧化数为零。在单质分子中

2、，元素的氧化数为零。例如：例如：H2、Cl2、N2等分子的氧化数为零。等分子的氧化数为零。2.对单原子离子，元素的氧化数等于离子对单原子离子，元素的氧化数等于离子的电荷数。例如：的电荷数。例如：Ca2+，钙的氧化数为，钙的氧化数为+2。3.在共价型化合物中，假定把每一化学键中在共价型化合物中，假定把每一化学键中的电子制定给电负性较大的原子，则各元素的电子制定给电负性较大的原子，则各元素原子所带的形式电荷分别是它们的氧化值。原子所带的形式电荷分别是它们的氧化值。例如：例如：H2O中中O为为-2，NH3中中N为为-3。确定氧化数的一般原则确定氧化数的一般原则5.氢在化合物中，一般氧化数为氢在化合物

3、中，一般氧化数为+1；在金属氢；在金属氢化物中，氧化数为化物中，氧化数为-1。例如：。例如：KH中，氢为中，氢为-1。6.在化合物分子中，各元素氧化数的代数和等在化合物分子中，各元素氧化数的代数和等于零；在多原子离子中，各元素氧化数的代数于零；在多原子离子中，各元素氧化数的代数和等于离子所带电荷数。如和等于离子所带电荷数。如MnO4-中中Mn的氧化的氧化数为数为+7，O的氧化数为的氧化数为-2。4.氧在化合物中，一般氧化数为氧在化合物中，一般氧化数为-2；在过氧化；在过氧化物中为物中为-1；在超氧化物中为；在超氧化物中为-1/2；氟的氧化物；氟的氧化物OF2中，氧的氧化数为中，氧的氧化数为+2

4、。7.氧化值的设定是人为的，却不是任意的，其氧化值的设定是人为的，却不是任意的，其中尊重习惯起很大作用。例如：中尊重习惯起很大作用。例如：S2O82-还原为还原为SO42-的反应，可以认为硫的氧化值由的反应，可以认为硫的氧化值由+7变为变为+6，进而配平反应。而结构是：，进而配平反应。而结构是：硫的氧化值为硫的氧化值为+6，而中间两个，而中间两个O的氧化值为的氧化值为-1。但人们已经习惯这里硫为。但人们已经习惯这里硫为+7了。所以判断了。所以判断氧化态最好不要与分子结构相联系。氧化态最好不要与分子结构相联系。氧化数与化合价之别氧化数与化合价之别氧化数是人为规定的，其数值可以是整数、氧化数是人为

5、规定的，其数值可以是整数、分数、零、小数。例如：分数、零、小数。例如：Ni(CO)4中中Ni的氧的氧化数是化数是0、Fe3O4中中Fe的氧化数是的氧化数是+8/3。同种元素在不同的分子式里有不同的氧化数。同种元素在不同的分子式里有不同的氧化数。化合价的提出早于氧化数，提出及形成为化合价的提出早于氧化数，提出及形成为18521864年。年。化合价是原子间形成化学键数目的表示，化合价是原子间形成化学键数目的表示，只有整数。只有整数。人们根据键的性质把化合价分为电价和共价人们根据键的性质把化合价分为电价和共价两类，在离子型化合物中，电价数两类，在离子型化合物中，电价数=离子所离子所带电荷数。在共价型

6、化合物中，化合价带电荷数。在共价型化合物中，化合价=共共价数，即共用电子对数，没有正负之分。例价数，即共用电子对数，没有正负之分。例如：如：CH4、C2H6、C2H4、C2H2中碳的氧化数中碳的氧化数分别为分别为-4、-3、-2、-1，而碳的共价数是，而碳的共价数是4。但现行中学化学教材中或某些科技书刊中的但现行中学化学教材中或某些科技书刊中的化合价往往就是氧化值。化合价往往就是氧化值。As2O3、As4S4、H2PO2、NO2、K2S2O8、H2O2、K2O、Na2O2、BaO2、K2Cr2O7、KCr(SO4)2、C6H6、Pb3O4、Na2B4O7、O2KH、O2F2、Na2S4O6、K

7、MnO4、Al请说出下列化合物中各元素的氧化数请说出下列化合物中各元素的氧化数 氧化反应和还原反应氧化反应和还原反应2Cu+O2 2CuO本质本质反应中有电子得失反应中有电子得失(或偏移或偏移)。判断判断化学反应式中，元素反应前后发生了化学反应式中，元素反应前后发生了氧化数的变化。氧化数的变化。2H2+O2 2H2O二氧氧 化化 与与 还还 原原有机化学中我们说这个物质被氧化是它加氧有机化学中我们说这个物质被氧化是它加氧或去氢的反应，反之是被还原。或去氢的反应，反之是被还原。如：酒精被氧化如：酒精被氧化CH3CH2OH CH3CHO CH3COOHOO氧化氧化元素元素氧化数升高氧化数升高的反应

8、。即半反应。的反应。即半反应。还原还原元素元素氧化数降低氧化数降低的反应。即半反应。的反应。即半反应。2Cu+O2 2CuO2Cu-4e 2Cu2+O2+4e 2O2-氧化还原反应：氧化还原反应：半反应：半反应：半反应的书写格式是统一的。高氧化数状态半反应的书写格式是统一的。高氧化数状态总是写在左边，低氧化数则写在右边。总是写在左边，低氧化数则写在右边。依存关系依存关系在一个反应式中，不可能只有氧化或只有还在一个反应式中，不可能只有氧化或只有还原，它们是同时存在于一个反应式中，即为原，它们是同时存在于一个反应式中，即为共轭关系。共轭关系。氧化剂和还原剂氧化剂和还原剂氧化剂氧化剂化学反应中发生还

9、原反应的物质。化学反应中发生还原反应的物质。表现表现氧化数降低氧化数降低的物质。的物质。氧化性氧化性氧化剂氧化其它物质的性质。氧化剂氧化其它物质的性质。反应产物反应产物氧化剂反应后的产物叫还原产物。氧化剂反应后的产物叫还原产物。还原剂还原剂化学反应中发生氧化反应的物质。化学反应中发生氧化反应的物质。表现表现氧化数升高氧化数升高的物质。的物质。还原性还原性还原剂还原其它物质的性质。还原剂还原其它物质的性质。反应产物反应产物还原剂反应后的产物是氧化产物。还原剂反应后的产物是氧化产物。2Cu+O2 2CuO例：例：氧化数为氧化数为0氧化数为氧化数为-2反应前反应前反应后反应后O2是氧化剂，具有氧化性

10、。发生了还原是氧化剂，具有氧化性。发生了还原反应。得到的产物反应。得到的产物O2-是还原产物。是还原产物。同理得到同理得到Cu是还原剂，具有还原性。发生了氧化是还原剂，具有还原性。发生了氧化反应。得到的产物反应。得到的产物Cu2+是氧化产物。是氧化产物。氧氧化化剂剂反应反应还原还原氧化数氧化数降低降低常说是常说是被还原了被还原了具有的性质具有的性质氧化性氧化性还还原原剂剂反应反应氧化氧化氧化数氧化数升高升高常说是常说是被氧化了被氧化了具有的性质具有的性质还原性还原性氧化剂和还原剂需要说明的几点氧化剂和还原剂需要说明的几点1.同一种物质在不同反应中，有时同一种物质在不同反应中，有时可作氧化剂可作

11、氧化剂，有时有时可作还原剂可作还原剂。有多种氧化态的元素，当处。有多种氧化态的元素，当处于中间氧化态时，一般常具有这种性质。于中间氧化态时，一般常具有这种性质。例：例：SO2即可作氧化剂，也可作还原剂。即可作氧化剂，也可作还原剂。S最高最高是是+6，最低是，最低是-2，而，而SO2中中S是是+4。反应：反应：2SO2 +O2 2SO3SO2 +2H2S 2S+2H2O催化剂催化剂SO2与与O2反应作还原剂，与反应作还原剂，与H2S反应作氧化剂。反应作氧化剂。通常元素的最高氧化数等于该元素在周期表通常元素的最高氧化数等于该元素在周期表中的族数。中的族数。如：如：Cl、N、C分别在第分别在第7、第

12、、第5、第、第4主族，主族，最高氧化数为最高氧化数为+7、+5、+4；Mn、Cr、Zn分别在第分别在第7、第、第6、第、第2副族，最高氧化数副族，最高氧化数为为+7、+6、+2。如：如：F、O、Pt、的最高氧化数分别是、的最高氧化数分别是0、+2、+4。某些元素的最高氧化数低于族数。某些元素的最高氧化数低于族数。某些元素的最高氧化数高于族数。某些元素的最高氧化数高于族数。如：如：S的最高氧化数是的最高氧化数是+7。元素的最低氧化数元素的最低氧化数=-|8-族数族数|如：如：I、S、N、的最低氧化数分别是、的最低氧化数分别是-1、-2、-3。2.有些物质在同一反应中，既是氧化剂又是有些物质在同一

13、反应中，既是氧化剂又是还原剂。还原剂。Cl2+H2O HClO+HClCl2中，一个中，一个Cl氧化数升高，另一个则降低。氧化数升高，另一个则降低。所以所以Cl2自身是氧化剂，又是还原剂。自身是氧化剂，又是还原剂。这类物质的氧化数也处于中间态。这类物质的氧化数也处于中间态。3.氧化剂、还原剂的反应产物与反应条件有关氧化剂、还原剂的反应产物与反应条件有关例如：高锰酸钾在不同的酸性中产物不同。例如：高锰酸钾在不同的酸性中产物不同。2KMnO4+5K2SO3+3H2SO4 2MnSO4+6K2SO4+3H2O2KMnO4+3K2SO3+H2O 2MnO2+3K2SO4+2KOH2KMnO4+K2SO

14、3+2KOH 2K2MnO4+K2SO4+H2O4.氧化剂和还原剂有强弱之分氧化剂和还原剂有强弱之分易得电子的为强氧化剂，常常是含有处于最高易得电子的为强氧化剂，常常是含有处于最高氧化数，非金属性较强的元素。氧化数，非金属性较强的元素。如：如：KMnO4、HClO4、F2、PbO2等。等。易失电子的为强还原剂，常常是含有处于最低易失电子的为强还原剂，常常是含有处于最低氧化数，金属性较强的元素。氧化数，金属性较强的元素。如：如：H2S、Na、K、KI 等。等。常见的氧化剂常见的氧化剂活泼的非金属活泼的非金属如：如：X2(卤素卤素)、氧气。、氧气。高价的金属离子高价的金属离子如：如：Fe3+、Sn

15、4+、Cu2+等。等。具有最高或较高氧化数的含氧化合物。具有最高或较高氧化数的含氧化合物。如：如：KMnO4、HClO、KClO3、KClO4、K2Cr2O7、HNO3、浓、浓H2SO4某些氧化物和过氧化物某些氧化物和过氧化物如：如：MnO2、H2O2等。等。常见的还原剂常见的还原剂活泼金属及某些非金属活泼金属及某些非金属如：如：Na、Mg、Al、Zn、Fe、H2等。等。低价金属离子低价金属离子如：如：Fe2+、Sn2+、Cu+等。等。具有低或较低化合价的化合物。具有低或较低化合价的化合物。如：如：CO、SO2、H2S、K2S2O3、NaNO2、KI等。等。请指出下列化合物哪些是氧化剂，哪些还

16、是请指出下列化合物哪些是氧化剂，哪些还是还原剂，哪些既是氧化剂又是还原剂？还原剂，哪些既是氧化剂又是还原剂？F2、Na、KMnO4、H2O2、KI、Fe2+、MnO2、O2、HClO、NH3、H2SO4(浓浓)、Fe3+、HNO3Cu+、Sn2+、H2S、Zn。配平主要有氧化数法和离子配平主要有氧化数法和离子-电子法。电子法。(一一)氧化数法氧化数法配平原则：配平原则：电数等：氧化剂的氧化数降低总数和还原剂电数等：氧化剂的氧化数降低总数和还原剂的氧化数升高总数相等。的氧化数升高总数相等。个数等：反应前后每一元素的原子个数必须个数等：反应前后每一元素的原子个数必须相等。相等。三三氧化还原反应方程

17、式的配平氧化还原反应方程式的配平配平步骤配平步骤写出化学式，中间用短线相连。写出化学式，中间用短线相连。标出氧化数有变化的元素的氧化数，根据标出氧化数有变化的元素的氧化数，根据元素的氧化数升高和降低的总数必须相等的元素的氧化数升高和降低的总数必须相等的原则，按最小公倍数确定氧化剂和还原剂化原则，按最小公倍数确定氧化剂和还原剂化学式前面的系数。学式前面的系数。平衡其它元素平衡其它元素(没有参与氧化还原反应没有参与氧化还原反应)原原子个数。子个数。例：请完成例：请完成H2S的水溶液久置变浑的反应式。的水溶液久置变浑的反应式。写化学式写化学式 H2S+O2 S+H2O平衡电数，求最小公倍数。平衡电数

18、，求最小公倍数。(-2)12(+2)21H2S+O2 S+H2O-20-202H2S+O2 S+H2O平衡原子个数，短线改等号平衡原子个数，短线改等号2H2S+O2 2S+2H2O请同学平衡下列两个反应式请同学平衡下列两个反应式Cu+HNO3(稀稀)Cu(NO3)2+NO+H2ONa2S2O3+I2 Na2S4O6+NaI(二二)离子离子-电子法电子法配平原则配平原则电数等：电数等：氧化剂得到的电子数等于还原剂氧化剂得到的电子数等于还原剂失去的电子数。失去的电子数。个数等：个数等：反应前后每一元素的原子个数必反应前后每一元素的原子个数必须相等。须相等。配平步骤配平步骤用离子形式写出反应式，中间

19、用短线。用离子形式写出反应式，中间用短线。拆成两个半反应拆成两个半反应平衡半反应中的电子数平衡半反应中的电子数根据得失电子总数相等原则，求最小公根据得失电子总数相等原则，求最小公倍数。倍数。平衡其它元素平衡其它元素(没有参与氧化还原反应没有参与氧化还原反应)原原子个数，短线改等号。子个数，短线改等号。注意：配平过程中，如果反应式前后注意：配平过程中，如果反应式前后O原子原子个数不等，可以根据反应的介质个数不等，可以根据反应的介质(酸性、碱酸性、碱性或中性性或中性)，用，用H+、OH-、H2O来平衡。来平衡。例：用离子电子法配平高锰酸钾和草酸在酸性例：用离子电子法配平高锰酸钾和草酸在酸性溶液中的

20、反应。溶液中的反应。写出离子反应式写出离子反应式MnO4-+H2C2O4+H+Mn2+CO2拆成两个半反应拆成两个半反应MnO4-+5e Mn2+H2C2O4-e CO2平衡半反应中的电子数平衡半反应中的电子数MnO4-+5e Mn2+H2C2O4-2e 2CO2求最小公倍数求最小公倍数2MnO4-+10e 2Mn2+5H2C2O4-10e 5CO2公倍数是公倍数是2公倍数是公倍数是5即：即：2MnO4-+5H2C2O4+H+2Mn2+10CO2平衡其它原子个数平衡其它原子个数酸中反应，反应物比生成物多酸中反应，反应物比生成物多O，则生成物，则生成物要加水。再平衡其它原子。要加水。再平衡其它原

21、子。2MnO4-+5H2C2O4+H+2Mn2+10CO2+H2O最后总平衡为最后总平衡为2MnO4-+5H2C2O4+6H+2Mn2+10CO2+8H2O反应中反应中H+、OH-、H2O加入归纳为加入归纳为介质种类介质种类反应物中反应物中多氧多氧少氧少氧酸性介质酸性介质+2H+H2OH2O 2H+碱性介质碱性介质+2OH-H2O 2OH-H2O中性介质中性介质+H2O2OH-H2O2H+电池在我们的生活中常常见到，那么它的结电池在我们的生活中常常见到，那么它的结构是怎样的，是怎样产生电的呢？构是怎样的，是怎样产生电的呢？原电池装置原电池装置A锌锌铜铜硫酸锌硫酸锌硫硫酸酸铜铜盐盐桥桥8-2 原

22、电池与电极电势原电池与电极电势一原原 电电 池池前面装置中，每一个烧杯部分就是一个电前面装置中，每一个烧杯部分就是一个电极，原电池是由两个电极，通过盐桥极，原电池是由两个电极，通过盐桥(也有也有用离子交换膜或多孔陶瓷用离子交换膜或多孔陶瓷)连接，电极两端连接，电极两端用外接导线连通得到。用外接导线连通得到。原电池是由化学能转化为电能的装置。原电池是由化学能转化为电能的装置。1780年，意大利的医学家伽伐尼在偶然的情年，意大利的医学家伽伐尼在偶然的情况下，以铜制的解剖刀碰触到置于铁盘內的况下，以铜制的解剖刀碰触到置于铁盘內的青蛙，发现其立刻产生抽搐现象，因而认为青蛙，发现其立刻产生抽搐现象，因而

23、认为有微电流流过，他主张是生物本身內在的自有微电流流过，他主张是生物本身內在的自发电流。被认为是提出了原电池的雏形。伽发电流。被认为是提出了原电池的雏形。伽伐尼因研究动物电，发现电可使肌肉及神经伐尼因研究动物电，发现电可使肌肉及神经活动，他并认为脑是分泌活动，他并认为脑是分泌“电液电液”的器官，而的器官，而神经则是连接神经则是连接“电液电液”和肌肉的导体，他的研究和肌肉的导体，他的研究开启了开启了19世纪电流生理学的发展，今天医学世纪电流生理学的发展，今天医学上的电疗法、心电图等研究，都发源于此。上的电疗法、心电图等研究，都发源于此。意大利物理学家伏打就多次重复了伽伐尼的意大利物理学家伏打就多

24、次重复了伽伐尼的实验。研制出最早产生稳定电流的装置实验。研制出最早产生稳定电流的装置伏伏打电堆。打电堆。1860年，法国的雷克兰士发明了世年，法国的雷克兰士发明了世界广受使用的电池（碳锌电池）的前身。而界广受使用的电池（碳锌电池）的前身。而于电池的演变进程中，一个重要性的发展则于电池的演变进程中，一个重要性的发展则是丹尼尔以一锌负极浸于稀酸电解质与铜正是丹尼尔以一锌负极浸于稀酸电解质与铜正极浸于硫酸铜溶液所形成的丹尼尔电池。极浸于硫酸铜溶液所形成的丹尼尔电池。原电池实验原电池实验盐盐桥桥铜铜-锌原电池锌原电池构成构成原电池由两个电极原电池由两个电极(两个半电池两个半电池)构成构成每个电极主要由

25、电极反应中的氧化态和还每个电极主要由电极反应中的氧化态和还原态构成。原态构成。反应反应电极反应电极反应电池反应电池反应Zn+Cu2+Zn2+Cu氧化氧化还原还原氧化还原氧化还原负极负极(阳极阳极)Zn-2e Zn2+正极正极(阴极阴极)Cu2+2e CuZn 和和Zn2+构成了一个电极。构成了一个电极。Cu和和Cu2+构成了一个电极。构成了一个电极。两个电极合起来构成一个原电池。两个电极合起来构成一个原电池。电极种类电极种类金属电极金属电极将金属插入溶液中。将金属插入溶液中。Na、K则做成汞齐再则做成汞齐再插入溶液中。如锌电极、铜电极等。插入溶液中。如锌电极、铜电极等。非金属非金属(特别是气体

26、特别是气体)电极电极因为气体不能导电，要用惰性金属作为导因为气体不能导电，要用惰性金属作为导体体(如铂、金等如铂、金等)插入该离子的溶液中，再插入该离子的溶液中，再通气体。如氢电极、氯电极、氧电极等。通气体。如氢电极、氯电极、氧电极等。微溶盐电极和微溶氧化物电极微溶盐电极和微溶氧化物电极用该金属的微溶盐或氧化物覆盖其表面，然用该金属的微溶盐或氧化物覆盖其表面，然后浸入含有该微溶物负离子的溶液中构成。后浸入含有该微溶物负离子的溶液中构成。如氯化银电极、甘汞电极。如氯化银电极、甘汞电极。氧化还原电极氧化还原电极用惰性电极插入含有某种离子的两种不同氧用惰性电极插入含有某种离子的两种不同氧化态的溶液中

27、构成。如化态的溶液中构成。如Fe3+和和Fe2+构成的电构成的电极。极。书写书写电极电极负极负极(阳极阳极)(-)Zn|Zn2+(c1)正极正极(阴极阴极)Cu2+(c2)|Cu(+)原电池原电池(-)Zn|Zn2+(c1)|Cu2+(c2)|Cu(+)电极书写规则电极书写规则书写书写用单线用单线“|”表示不同物相之间的表示不同物相之间的接接界界(有时也用逗号表示有时也用逗号表示)，以表明此处，以表明此处有电势差存在。有电势差存在。用化学式表示半电池中各种物质的组用化学式表示半电池中各种物质的组成，并注明物态，气体要表明压力及依成，并注明物态，气体要表明压力及依附的惰性电极，溶液要注明活度附的

28、惰性电极，溶液要注明活度(常用常用浓度代浓度代)。各化学式及符号的排列顺序要真实反各化学式及符号的排列顺序要真实反映电池中各物质的接触次序。映电池中各物质的接触次序。如锌电极表示为：如锌电极表示为：Zn|ZnSO4(c1)如氢电极表示为：如氢电极表示为：Pt|H2(p)|HCl(c1)如铁离子电极表示为如铁离子电极表示为Pt|Fe3+(c1),Fe2+(c2)1.惰性电极通气体或反应生成气体，电惰性电极通气体或反应生成气体，电极插入溶液中，电极表示为：极插入溶液中，电极表示为：惰性电极惰性电极|气体气体|溶液溶液2.惰性电极上附着固体或反应生成沉淀，惰性电极上附着固体或反应生成沉淀，电极插入溶

29、液中，电极表示为：电极插入溶液中，电极表示为：惰性电极惰性电极|附着固体或沉淀附着固体或沉淀|溶液溶液电极接触次序表示为：电极接触次序表示为：3.惰性电极插入溶液中，电极表示为：惰性电极插入溶液中，电极表示为：惰性电极惰性电极|溶液的氧化态，溶液的氧化态，溶液的还原态溶液的还原态4.金属电极插入溶液中，电极表示为：金属电极插入溶液中，电极表示为：金属金属|溶液溶液也有更多相更复杂的情况，此处不作讨论。也有更多相更复杂的情况，此处不作讨论。负极的最左边写上负极的最左边写上“(-)(-)”，正极的，正极的最最右边写上右边写上“(+)(+)”。发生氧化作用的负极写在左方，发生还发生氧化作用的负极写在

30、左方，发生还原作用的正极写在右方。这样写法表示电原作用的正极写在右方。这样写法表示电池反应为自发反应，电动势为正值。池反应为自发反应，电动势为正值。两电极间用双线两电极间用双线“”连接。表示两液连接。表示两液相间的液体接界电势用盐桥消除。相间的液体接界电势用盐桥消除。原电池书写原电池书写如锌如锌-铜电池铜电池(-)Zn|Zn2+(c1)|Cu2+(c2)|Cu(+)如氢如氢-银电池银电池(-)Pt|H2(p)|HCl(c1)|Ag+(c2)|Ag(+)思考题思考题写出下列反应组成的原电池符号写出下列反应组成的原电池符号(各物质各物质均处于标准状态均处于标准状态)。2MnO4-+5H2O2+6H

31、+2Mn2+5O2+8H2O2MnO4-+SO32-+2OH-2MnO42-+SO42-+H2O由氧化还原反应书写原电池步骤是：由氧化还原反应书写原电池步骤是：1.将反应拆成两个半反应。将反应拆成两个半反应。2.根据半反应确定正负极。根据半反应确定正负极。3.写出两电极表示式。写出两电极表示式。4.合成为原电池表示。合成为原电池表示。写出下列原电池的电极反应和电池反应。写出下列原电池的电极反应和电池反应。Fe|Fe2+(1.010-3molL-1)Cr3+(1.010-5molL-5)|CrPt|Fe3+(0.1molL-1),Fe2+(0.01molL-1)Cl-(6.0molL-1)|Cl

32、2|Pt(一一)电极电势和标准氢电极电极电势和标准氢电极产生产生金属插入盐溶液中，一方面金属溶解以水合金属插入盐溶液中，一方面金属溶解以水合离子进入溶液中；另一方面溶液中的金属离离子进入溶液中；另一方面溶液中的金属离子沉积在金属表面上。金属以离子的形式进子沉积在金属表面上。金属以离子的形式进入溶液后，将电子留在金属片上，出现了双入溶液后，将电子留在金属片上，出现了双电层，产生了电极电势。沉积也一样。电层，产生了电极电势。沉积也一样。二 电电 极极 电电 势势+Mn+Mn+电极表面带负电电极表面带负电电极表面带正电电极表面带正电+Mn+Mn+金属电极的双电层结构金属电极的双电层结构反应反应M(s

33、)Mn+(ag)+ne定义定义这种金属与溶液之间因形成双电层而产这种金属与溶液之间因形成双电层而产生的稳定电势称为电极电势。生的稳定电势称为电极电势。大小大小金属越易失电子，留在金属片上的电子就金属越易失电子，留在金属片上的电子就越多，电极电势也就越低。反之就越高。越多，电极电势也就越低。反之就越高。表示表示Ox/Red电极电势大小的影响因素电极电势大小的影响因素电极本身、温度、浓度、介质电极本身、温度、浓度、介质原电池电动势定义原电池电动势定义:两个电极之间的电势差两个电极之间的电势差电动势表示电动势表示标准电极电势标准电极电势标准氢电极标准氢电极单个电极的电极电势是没有办法测定的。单个电极

34、的电极电势是没有办法测定的。因为没有一个标准。因为没有一个标准。将铂片插入氢离子活度将铂片插入氢离子活度(通常用浓度代通常用浓度代)为为1molL-1的溶液中，通入分压为的溶液中，通入分压为101.3kPa(用符号用符号P)的高纯氢，使铂黑吸附的氢气的高纯氢，使铂黑吸附的氢气达到饱和后的氢电极叫标准氢电极。达到饱和后的氢电极叫标准氢电极。国际上统一选定用标准氢电极为参比电极，国际上统一选定用标准氢电极为参比电极，在标准状况下，将某种电极和标准氢电极在标准状况下，将某种电极和标准氢电极连接组成电池，测得的电动势就是该电极连接组成电池，测得的电动势就是该电极的标准电极电势。的标准电极电势。规定规定

35、298.15K时，标准氢电极的电极电势为时，标准氢电极的电极电势为0。标准状态标准状态温度为温度为298.15K，组成电极的活度，组成电极的活度(常用离子常用离子浓度代浓度代)为为1molL-1，气体的分压为，气体的分压为101.3kPa(用符号用符号P表示表示)，固体和液体都是纯净物质。，固体和液体都是纯净物质。标准电极电势用标准电极电势用 表示。表示。例如锌标准电极电势测得是：例如锌标准电极电势测得是：各电极的标准电极电势可通过手册查阅，教各电极的标准电极电势可通过手册查阅，教材上给出的是在水溶液中的标准电极电势。材上给出的是在水溶液中的标准电极电势。应用电极电势要注意如下几点：应用电极电

36、势要注意如下几点：1.电极反应必须以还原反应表示：电极反应必须以还原反应表示：Mn+ne M书写为书写为，即不管是氧化反应，即不管是氧化反应还是还原反应，还是还原反应，符号不变。符号不变。例如：例如：I2+H3AsO3+H2O H3AsO4+2I-+2H+电极反应是电极反应是I2+2e 2I-H3AsO4+2H+2e H3AsO3+H2O尽管尽管H3AsO3是被氧化，电极反应仍写还原反应式是被氧化，电极反应仍写还原反应式2.标准电极电势的数值只与电极的种类有关，标准电极电势的数值只与电极的种类有关，而与半反应中的系数无关。而与半反应中的系数无关。如：如：Cl2+2e2Cl-1/2Cl2+eCl

37、-3.标准电极电势分碱表和酸表。有标准电极电势分碱表和酸表。有OH-查碱表，有查碱表，有H+或无或无H+也无也无OH-都查酸表，都查酸表，4.在标准状况下，电极的电极电势值越在标准状况下，电极的电极电势值越大，表明其氧化型得电子的能力越强，大，表明其氧化型得电子的能力越强，是越强的还原剂。反之是越强的氧化剂。是越强的还原剂。反之是越强的氧化剂。5.数值不适合于非水溶液，高温固相反应数值不适合于非水溶液，高温固相反应或离子浓度偏离标准状态太大的情况。或离子浓度偏离标准状态太大的情况。6.有些物质反应时，生成不同价态，有不同有些物质反应时，生成不同价态，有不同的电极电势。的电极电势。H2O2+2H

38、+2e 2H2OH2O2 O2+2H+2e非标准状况下，电极电势可用能斯特方程求算。非标准状况下，电极电势可用能斯特方程求算。T为温度。为温度。R为气体常数为气体常数(8.314JK-1mol-1)F法拉第常数法拉第常数(96487Cmol-1)三 能斯特方程能斯特方程当温度为当温度为298.15K，将各常数代入上式，把，将各常数代入上式，把自然对数换成常用对数，简化为：自然对数换成常用对数，简化为：注意：注意：Ox和和Red不是表示氧化态和还原不是表示氧化态和还原态的平衡浓度，而是表示氧化还原反应的两态的平衡浓度，而是表示氧化还原反应的两个半反应中氧化态一边和还原态一边各组分个半反应中氧化态

39、一边和还原态一边各组分浓度幂次方的乘积。浓度幂次方的乘积。例如：例如：MnO4-+8H+5Fe2+Mn2+5Fe3+4H2O氧化氧化MnO4-+8H+5e Mn2+4H2O通常通常c习惯写成习惯写成 的形式。的形式。5Fe3+5e 5Fe2+还原还原计算计算E时，氧化剂的分别用时，氧化剂的分别用Ox1和和Red1；还原剂分别用还原剂分别用Ox2和和Red2通常通常c习惯写成习惯写成 的形式。的形式。在在298.15K时，影响电极电势的因素有：时，影响电极电势的因素有：氧化还原电极的性质。氧化还原电极的性质。氧化型和还原型的离子浓度和溶液的酸氧化型和还原型的离子浓度和溶液的酸碱性。碱性。分别求算

40、分别求算MnO4-=0.1molL-1，H+为为1molL-1和和0.01molL-1时，氧化为时，氧化为Mn2+=0.0001molL-1时的电极电势。时的电极电势。解：解：MnO4-+8H+5e Mn2+4H2O根据能斯特方程得：根据能斯特方程得：由此看出，当有由此看出，当有H+或或OH-参与电极反应中，参与电极反应中，溶液的溶液的pH对电极电势的影响也很大。对电极电势的影响也很大。Fe3+/Fe2+=10和和Fe3+/Fe2+=0.1时时。已知。已知的的已知电极反应已知电极反应Fe3+e=Fe2+求算：求算：当当Fe3+/Fe2+=10时，得：时，得：当当Fe3+/Fe2+=0.1时，得

41、：时，得：由此可看出：由此可看出：T越高，电极电势越高。越高，电极电势越高。Ox越大，电极电势越高，越大，电极电势越高，Red越越小，电极电势越高，反之成立。小，电极电势越高，反之成立。H+或或OH-参与氧化型的反应，其浓度参与氧化型的反应，其浓度越大，电极电势越高，反之成立。越大，电极电势越高，反之成立。原电池与电解池的区别原电池与电解池的区别原电池原电池在电极上发生氧化还原反应产生在电极上发生氧化还原反应产生电流向外电路的负载提供电流；电流向外电路的负载提供电流；电解池电解池施加电流在电极上发生氧化还原施加电流在电极上发生氧化还原反应；反应；原电池原电池化学能转化为电能化学能转化为电能；电

42、解池电解池电能转化为化学能；电能转化为化学能；原电池原电池电池反应是自发的；电池反应是自发的；电解池电解池电池反应是非自发的；电池反应是非自发的；原电池原电池向外电路向外电路(导线导线)提供电子的电提供电子的电极为负极或阳极；从外电路极为负极或阳极；从外电路(导线导线)传入电传入电子的电极为正极子的电极为正极(阴极阴极)；负极；负极(阳极阳极)发生发生氧化反应；正极氧化反应；正极(阴极阴极)发生还原反应。发生还原反应。电解池电解池与外电源负极相连的电极为负与外电源负极相连的电极为负极极(阴极阴极)；与外电源正极相连的电极为正；与外电源正极相连的电极为正极极(阳极阳极)；正极；正极(阳极阳极)发

43、生氧化反应；负发生氧化反应；负极极(阴极阴极)发生还原反应。发生还原反应。比较项目比较项目电解池电解池原电池原电池能量转换能量转换电能转化为化电能转化为化学能学能化学能转化为电能化学能转化为电能反应能否自发反应能否自发不自发不自发自发自发电电极极反反应应阳极，阳极，氧化反应氧化反应失去电子失去电子 接电源正极接电源正极作为负极，对负载送出电子作为负极，对负载送出电子阴极，阴极，还原反应还原反应获得电子获得电子 接电源负极接电源负极作为正极，接受由负载流回的作为正极，接受由负载流回的电子电子电池内离子电池内离子的迁移方向的迁移方向阴阴离离子子向向阳阳极极迁移迁移阳阳离离子子向向阴阴极极迁移迁移阴

44、离子向负极（阳极）迁移阴离子向负极（阳极）迁移阳离子向正极（阴极）迁移阳离子向正极（阴极）迁移电离电离 电解电解 条条件件过过程程 特特点点 联联系系 电电解解质质溶溶于于水水或或受热融化状态受热融化状态 电电解解质质电电离离后后，再通直流电再通直流电电解质电离成为自电解质电离成为自由移动的离子例：由移动的离子例：CuCl2=Cu2+2Cl-通电通电阴阳离子定向移动，阴阳离子定向移动，在两极上失得电子在两极上失得电子成为原子或分子。成为原子或分子。如：如：CuCl2=Cu+Cl2只产生自由移动只产生自由移动的离子的离子 发生氧化还原反应发生氧化还原反应生成了新物质生成了新物质 电解必须建立在电

45、离的基础上电解必须建立在电离的基础上 归纳总结归纳总结原电池原电池正负极判断正负极判断正负极反应正负极反应正正还原还原负负氧化氧化书写书写负极负极正极正极大为正极大为正极小为负极小为负极条件：条件：T=298.15K =1molL-1P=101.3kP 气体为饱和，固体和气体为饱和，固体和液体是纯净物。液体是纯净物。氢标准电极电势值：氢标准电极电势值：0.0000V其他标准电极电势值：查化学手册其他标准电极电势值：查化学手册注意：共注意：共6点点(略略)标标准准电电极极电电势势两两个个重重要要方方程程“”不是表示平衡浓度，是电极反应中氧不是表示平衡浓度，是电极反应中氧化化态或还原态这边的各物质

46、浓度幂次方的积。态或还原态这边的各物质浓度幂次方的积。影影响响电电极极电电势势的的因因素素T越高，电极电势越高。越高，电极电势越高。Ox越大，电极电势越高，越大，电极电势越高，Red越小，越小，电极电势越高，反之成立。电极电势越高，反之成立。H+或或OH-参与氧化型的反应，其浓度参与氧化型的反应，其浓度越大，电极电势越高，反之成立。越大，电极电势越高，反之成立。知识补充点：电极电势的应用知识补充点：电极电势的应用一、判断氧化剂和还原剂的强弱一、判断氧化剂和还原剂的强弱电极电势越大，氧化剂的氧化能力越强，电极电势越大，氧化剂的氧化能力越强，它就是越强的氧化剂。反之成立。它就是越强的氧化剂。反之成

47、立。用用 比较是标准状态下的，对于非标准状比较是标准状态下的，对于非标准状态要用态要用 ，能斯特方程计算后比较。，能斯特方程计算后比较。例：在标准状态下例：在标准状态下Ag+和和Cu2+，谁的氧，谁的氧化能力强？化能力强？解：查得解：查得Ag的氧化能力更强。的氧化能力更强。例：要选择一种氧化剂使例：要选择一种氧化剂使Cl-、Br-混合液中混合液中的的Br-氧化成氧化成Br2，但，但Cl-不变化，问不变化，问H2O2、KMnO4、K2Cr2O7应选择谁？应选择谁？解：查表解：查表只有只有是是而而所以只能选择所以只能选择K2Cr2O7。前一题中，前一题中，KMnO4在在H+=10-7时，能否时，能

48、否氧化氧化Cl-和和Br-？思考题思考题为什么我们常常说为什么我们常常说H2O2能被能被KMnO4氧化？氧化？二、判断氧化还原反应进行的方向二、判断氧化还原反应进行的方向氧化还原反应自发进行，反应的方向必须氧化还原反应自发进行，反应的方向必须是由强向弱进行。即强氧化剂和强还原剂是由强向弱进行。即强氧化剂和强还原剂反应生成弱氧化剂和弱还原剂。反应生成弱氧化剂和弱还原剂。即：即：1.标准状况下的判定标准状况下的判定查电极电势表，查电极电势表，正向自发进行正向自发进行逆向自发进行逆向自发进行2.非标准状态下，要用能斯特方程求非标准状态下，要用能斯特方程求 正向自发进行正向自发进行逆向自发进行逆向自发

49、进行例：试判断标准状况下例：试判断标准状况下SnCl4溶液能否将溶液能否将I-氧化为氧化为I2。解：查标准电极电势解：查标准电极电势因为因为所以标准状态下所以标准状态下SnCl4无法将无法将I-氧化成氧化成I2。小于小于例：若溶液中例：若溶液中Fe3+=1.010-3molL-1，Fe2+=1.0molL-1，I-=1.010-3molL-1，问问2Fe3+2I-2Fe2+I2反应向哪个方向反应向哪个方向进行？标准状态向哪个方向？进行？标准状态向哪个方向？解：标准状况下解：标准状况下非标准状况下非标准状况下反应逆向进行。反应逆向进行。若两电极电势的差不大，可通过改变浓度，若两电极电势的差不大，

50、可通过改变浓度，也有的可通过改变酸度来控制反应方向。也有的可通过改变酸度来控制反应方向。某些含氧化合物如某些含氧化合物如KMnO4、MnO2、K2Cr2O7、H3AsO4、H2O2等参加氧化还原反等参加氧化还原反应时，还必须考虑溶液的酸度。应时，还必须考虑溶液的酸度。从电极电势表示中知道，当有从电极电势表示中知道，当有H+参加参加(H+不发不发生氧化还原反应生氧化还原反应)，H+越大，越大，越大。越大。从电极电势表示中知道，当有从电极电势表示中知道，当有OH-参加参加(OH-不发生氧化还原反应不发生氧化还原反应)，OH-越大，越大，越小。越小。请同学们考虑沉淀反应、配位反应对氧化请同学们考虑沉