【正文】 1 第十章 氧化還原平衡 基本概念 定義：參加反應(yīng)的原子或離子的氧化數(shù)發(fā)生變化的一類化學(xué)反應(yīng)，叫氧化還原反應(yīng)。 2 起先 2Mg(s)+O2(g) = 2MgO(s) 與氧結(jié)合 后來(lái) Mg→Mg 2++2e 電子轉(zhuǎn)移 現(xiàn)在 2P(s)+2Cl2(g) = 2PCl3(l) 電子偏移 指某元素的一個(gè)原子的荷電數(shù) ， 該荷電數(shù)是假定把每一化學(xué)鍵中的電子指定給電負(fù)性更大的原子而求得的 。 （ 2） 氧化數(shù) (Oxidation number) 一、 氧化 與 還原 （ 1） 氧化還原概念的發(fā)展 覆蓋范圍擴(kuò)大 3 電負(fù)性的周期律 (門(mén)捷列夫長(zhǎng)式周期表 )： ? 同一周期：從左到右， X增大，最大的是 F， ? 同一主族：從上到下， X減小，最小的是 Cs H He Li Be B C N O F* Ne Na Mg 過(guò)渡元素 Al Si P S Cl Ar Cs* 4 ` ? 氧化數(shù)： ? （ 1）得到電子為負(fù)氧化數(shù)，失去電子為正氧化數(shù)，數(shù)值與得失電子數(shù)一致。 ? （ 2）極性共價(jià)鍵中，共用電子看作給電負(fù)性大的原子，為負(fù)氧化數(shù)。則電負(fù)性小的為正氧化數(shù)。 ? （ 3）氧化數(shù)可以是分?jǐn)?shù)。 ? （ 4）其他規(guī)則與化合（原子）價(jià)相同。 5 氧化劑 (oxidizing agent)：得到電子的物質(zhì) 還原劑 (reducing agent)：失去電子的物質(zhì) （ 3） 有關(guān)名詞 氧化還原反應(yīng)（ Oxidationreduction reaction,或 Redox reaction):指電子由還原劑向氧化劑轉(zhuǎn)移 的反應(yīng)。 6 二、 確定氧化數(shù)的規(guī)則 1. 單質(zhì)的氧化數(shù)為零 , 如單質(zhì) O2 和 S8中 O 原子和 S 原子的氧化數(shù)均為零。 2. 單原子離子的氧化數(shù)等于離子所帶的電荷，例如 Al3+ 離子的氧化數(shù)為 ＋ 3, 表示為 Al(+3)。 3. 除過(guò)氧化物 ( 如 H2O2 )、超氧化物 ( 如 KO2 ) 和含有 F－ O 鍵的化合物 ( 如 OF2 ) 外，化合物中 O 原子的氧化數(shù)均為 2，例如 H2O 中的 O 原子。 7 4. 鹵化物中鹵素原子的氧化數(shù)為 1。 5. 除二元金屬氫化物 ( 如 NaH )外 ,化合物中 H 原子的氧化數(shù)均為 +1， 如 H2SO4 中的 H原子 。 6. 電中性化合物各元素氧化數(shù)的代數(shù)和等于零；多原子離子中各元素氧化數(shù)的代數(shù)和等于該離子所帶電荷數(shù) 。 確定氧化值的規(guī)則O xi da ti on nu mbe r確定氧化值的規(guī)則8 ? 三、氧化還原反應(yīng)特征 ? 參加反應(yīng)的原子或離子的氧化數(shù)發(fā)生變化的一類化學(xué)反應(yīng) ? 氧化反應(yīng)：氧化數(shù)升高的過(guò)程，稱為氧化。 ? 還原反應(yīng)：氧化數(shù)降低的過(guò)程，稱為還原。 ? 歧化反應(yīng)：同一化合物氧化數(shù)部分升高部分降低叫歧化反應(yīng)。 9 四、氧化還原電對(duì) 、還原劑： 任何氧化還原反應(yīng)，無(wú)論簡(jiǎn)單與復(fù)雜，都有相同的特點(diǎn)，比如一種（或幾種）原子的氧化數(shù)升高，另一（些）原子的氧化數(shù)必然降低。 氧化作用與還原作用。 例如： O*2+2H*2==2H2O K2Cr*2O7+2N*O+3H2SO4=2KNO3+Cr2(SO4)3+3H2O Cl**2 + 2NaOH== NaCl + NaClO + H2O 10 2. 離子方程式： 對(duì)于水溶液中進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，離子是可以自由運(yùn)動(dòng)的，有些離子與氧化數(shù)的變化有關(guān)，而有些離子與氧化數(shù)的變化無(wú)關(guān)。這樣，可以簡(jiǎn)化方程式。例如： K2Cr*2O7+ 2N*O+3H2SO4=2KNO3+Cr2(SO4)3+3H2O Cr*2O72+ 2N*O+6H+=2NO3 + 2Cr3++3H2O 11 Cl**2 + 2NaOH== NaCl + NaClO + H2O Cl**2 + 2OH == Cl + ClO + H2O 12 Cr*2O72+ 2N*O+6H+=2NO3 + 2Cr3++3H2O Cr*2O72+14H+ + 6e = 2Cr3++7H2O(氧化劑被還原，還原反應(yīng) ) N*O + 2H2O =NO3 +4H++3e（ 還原劑被氧化，氧化反應(yīng) ） （每一個(gè)都稱為半反應(yīng)） 1 _ 2 13 Cl**2 + 2OH == Cl + ClO + H2O Cl**2 +2e == 2Cl (氧化劑被還原，還原反應(yīng) ) Cl**2+4OH ==2ClO +2e +2H2O （ 還原劑被氧化，氧化反應(yīng) ） 14 ? ? 每個(gè)半反應(yīng)都由一對(duì)氧化劑 /還原劑組成 ☆ Cr*2O72+ 2N*O+6H+=2NO3 + 2Cr3++3H2O Cr*2O72+14H+ + 6e = 2Cr3++7H2O N*O + 2H2O =NO3 +4H++3e ? 電對(duì) ： Cr2O72／ Cr3+ ； NO3 ／ N*O ☆ Cl2 + 2OH == Cl + ClO + H2O Cl2 +2e == 2Cl Cl2+4OH ==2ClO +2e +2H2O ? 電對(duì) ： Cl2 ／ Cl ； ClO ／ Cl ? [O]／ [R] 即 [氧化態(tài) ]／ [還原態(tài) ] 15 氧化還原反應(yīng)方程式的配平 Balancing of oxidation reduction reaction equation 一、 氧化數(shù)法 The oxidation number method 二 、 半反應(yīng)法 (離子 —電子法 ) The halfreaction method: ion electron method 16 整個(gè)反應(yīng)被氧化的元素氧化值的升高總數(shù)與被還原的元素氧化值的降低總數(shù)相等。 (2) 配平步驟 一、 氧化數(shù)法 (1) 配平原則 ● 寫(xiě)出未配平的基本反應(yīng)式，在涉及氧化還原過(guò)程 的有關(guān)原子上方標(biāo)出氧化值。以氯酸與磷作用生 成氯化氫和磷酸的反應(yīng)為例： +5 0 1 +5 HClO3 + P4 HCl + H3PO4 17 ● 計(jì)算相關(guān)原子氧化值上升和下降的數(shù)值 。 例如 , 本例 中 Cl 原子氧化數(shù)下降值為 6， [(1)－ (+5)]， 4個(gè) P原子氧化數(shù)上升值為 20， {[(+5)－ 0] 4} 。 ● 用下降值和上升值分別去除它們的最小公 倍數(shù) , 即得 氧化劑和還原劑的化學(xué)計(jì)量數(shù)。 本例中氧化劑和還原 劑的化學(xué)計(jì)量數(shù)為 10和 3： 10 HClO3 + 3 P4 10 HCl + 12 H3PO4 ● 平衡還原原子和氧化原子之外的其他原子 ,在多數(shù)情況 下是 H原子和 O原子。 10 HClO3 + 3 P4 + 18 H2O