氧化還原反應(yīng)與電極電位(1)(已修改)
2025-05-11 12:55 本頁面
【正文】 1 第五章 氧化還原反應(yīng)和電極電位 內(nèi)容提要 1. 氧化還原反應(yīng) ① 氧化值 ② 氧化還原反應(yīng) ③ 氧化還原反應(yīng)方程式的配平 2. 原電池與電極電位 ① 原電池 ② 電極電位的產(chǎn)生 ③ 標(biāo)準(zhǔn)電極電位 3. 電池電動(dòng)勢(shì)與 Gibbs自由能 ① 電池電動(dòng)勢(shì)與化學(xué)反應(yīng)自由能變的關(guān)系 ② 用電池電動(dòng)勢(shì)判斷氧化還原反應(yīng)的自發(fā)性 4. 能斯特方程式及影響電極電位的因素 2 第一節(jié) 基本概念 一、氧化值（氧化數(shù) oxidation number） 1. 氧化值 1970年 IUPAC給出的定義是：氧化值是某元素一個(gè)原子的表觀荷電數(shù)（ apparent charge number），這種荷電數(shù)是假設(shè)把每一個(gè)化學(xué)鍵中的電子指定給電負(fù)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。 3 2. 確定元素氧化值的規(guī)則： ① 單質(zhì)中原子的氧化值為零。 ② 單原子離子中原子的氧化值等于離子的電荷。例如 Na+離子中 Na的氧化值為＋ 1。 ③ 氧的氧化值在大多數(shù)化合物中為 2，但在過氧化物中為 1，如在 H2O Na2O2中；在超氧化物中為 1/2，如在 KO2中。 ④ 氫的氧化值在大多數(shù)化合物中為 +1，但在金屬氫化物中為 1，如在 NaH、 CaH2中 。 4 ⑤ 鹵族元素。氟的氧化值在所有化合物中為 1。其它鹵原子的氧化值在二元化合物中為 1，但在鹵族的二元化合物中，列在周期表中靠前的鹵原子的氧化數(shù)為 1，如 Cl在 BrCl中；在含氧化合物中按氧化物決定，如 ClO2中 Cl的氧化值為 +4。 ⑥ 電中性的化合物中所有原子的氧化值的和為零。多原子離子中所有原子的氧化值的和等于離子的電荷數(shù)。 5 ? 氧化值可為整數(shù)，也可為分?jǐn)?shù)。 例： Fe3O4 中， Fe： +8/3； S4O62 中， S： +5/2。 ? 按確定元素氧化值 6條規(guī)則的先后順序，就能正確確定化合物中各元素的氧化值。 例： KMnO4，先確定 K， +1； 再確定 O， 2； 最后確定 Mn， +7。 教材 P82例 51 6 二、氧化還原反應(yīng) 1. 氧化劑和還原劑 ? 元素的氧化值發(fā)生了變化的化學(xué)反應(yīng)稱為氧化還原反應(yīng)。 Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+ ? 氧化值升高稱為氧化反應(yīng)，例如 Zn→ Zn2+ ； ? 氧化值降低稱為還原反應(yīng)，例如 Cu2+→ Cu 。 ? 電子供體失去電子，稱為 還原劑 ，如 Zn； ? 電子受體得到電子，稱為 氧化劑 ，如 Cu2+。 7 2. 不同類型的氧化還原反應(yīng) ① 電子轉(zhuǎn)移 Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+ ② 電子偏移 C + O2 = CO2 8 3. 氧化還原半反應(yīng)和氧化還原電對(duì) ① 氧化還原反應(yīng)可以根據(jù)電子的轉(zhuǎn)移，由兩個(gè)氧化還原半反應(yīng)構(gòu)成： Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+ ? 一個(gè)半反應(yīng)是氧化反應(yīng)： Zn 2e → Zn2+ ； ? 一個(gè)半反應(yīng)為還原反應(yīng)： Cu2+ + 2e → Cu 。 ? 氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)同時(shí)存在，在反應(yīng)過程中得失電子的數(shù)目相等。 9 ② 氧化還原半反應(yīng)用通式寫做 氧化型 + ne 還原型 或 Ox + ne Red 式中 n為半反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目。 Ox 表示氧化值相對(duì)較高的 氧化型物質(zhì) ； Red表示氧化值相對(duì)較低的 還原型物質(zhì) 。氧化型物質(zhì)及對(duì)應(yīng)的還原型物質(zhì)稱為 氧化還原電對(duì) ，通常寫成：氧化型 /還原型（ Ox/Red），如 Cu2+/Cu； Zn2+/Zn 10 Ox + ne Red 溶液中的介質(zhì)參與半反應(yīng)時(shí)，雖然它們?cè)诜磻?yīng)中未得失電子，也應(yīng)寫入半反應(yīng)中。如半反應(yīng) MnO4 + 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O ? 氧化型包括 MnO4和 H+， ? 還原型為 Mn2+ (溶劑 H2O不包括 )。 11 三、氧化還原反應(yīng)方程式的配平 例： KMnO4 + HCl → MnCl2 + Cl2 + H2O 1. 寫出離子方程式 MnO4 + Cl → Mn 2+ + Cl2 ＋ H2O 2. 根據(jù)氧化還原電對(duì)，拆成兩個(gè)半反應(yīng) 還原反應(yīng)： MnO4 + H+ → Mn 2+ + H2O 氧化反應(yīng)： Cl → Cl2 12 3. 物料平衡，使半反應(yīng)式兩邊各原子的數(shù)目相等。如果 O原子數(shù)目不等，可選擇適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)如 H+和 H2O，或 OH和 H2O來配平。 MnO4 + 8H+ → Mn 2+ + 4H2O 2Cl → Cl 2 13 4. 電荷平衡 MnO4 + 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O ① 2Cl 2e Cl2 ② 5. 配平氧化還原方程式（得失電子數(shù)相等） ① 2： 2MnO4 + 16H+ + 10e 2Mn2+ + 8H2O ② 5： 10Cl
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