氧化還原和電化學(xué)ppt課件(已修改)
2025-05-24 05:04 本頁(yè)面
【正文】 氧化還原反應(yīng)與電化學(xué) 電化學(xué)是研究電能和化學(xué)能之間相互轉(zhuǎn)化及轉(zhuǎn)化過(guò)程中有關(guān)規(guī)律的科學(xué)。電化學(xué)工業(yè)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。 簡(jiǎn) 介 氧化還原反應(yīng)是化學(xué)反應(yīng)中最重要的一類 , 反應(yīng)的基本特點(diǎn)是在反應(yīng)物之間發(fā)生電子的傳遞，即反應(yīng)物的原子或離子發(fā)生氧化數(shù)改變 。 1. 氧化還原及氧化數(shù)的基本概念；氧化還原反應(yīng)方程式的配平； ；電極反應(yīng)方程式的書寫； ；原電池及電解池中電極符號(hào)；電池反應(yīng)的書寫方法； ，電流效率及有關(guān)計(jì)算； ?本部分所要掌握的主要內(nèi)容 影響因素； 、還原劑強(qiáng)弱的判斷；氧化還原反應(yīng)方向的判斷； 7. 電解與電鍍過(guò)程的基本概念，電解過(guò)程析出物質(zhì)的順序； 8. 一些常見(jiàn)化學(xué)電源 9. 金屬電化學(xué)腐蝕的原理及基本防腐方法。 ?本部分所要掌握的主要內(nèi)容 一、氧化還原反應(yīng) 氧化 本來(lái)是指物質(zhì)與氧化合， 還原 是指從氧化物中去掉氧恢復(fù)到未被氧化前的狀態(tài)的反應(yīng)。 任何一個(gè)氧化還原反應(yīng)都可看作是兩個(gè)半反應(yīng)之和。例如，銅的氧化反應(yīng)可以看成是下面兩個(gè)半反應(yīng)的結(jié)果： Cu(s)2e =Cu2+ 189。 O2(g)+2e =O2 ―失去”一詞并不意味著電子完全移去。當(dāng)電子云密度遠(yuǎn)離一個(gè)原子時(shí)，該原子即是氧化。這是氧化還原反應(yīng)意義的進(jìn)一步擴(kuò)展。 ?氧化還原反應(yīng) —— 氧化與還原 它們的代數(shù)和即是總的反應(yīng)。金屬銅失去電子，變成銅離子，銅被氧化；氧得到電子，變成氧離子，氧被還原。因此，氧化和還原可定義為： 氧化是失去電子，還原是得到電子。 2. 氧化還原電對(duì) 氧化還原反應(yīng) —— 氧化還原電對(duì) 我們把一個(gè)還原型物種 (電子給體 )和一個(gè)氧化型物種 (電子受體 )稱為氧化還原電對(duì)： 在書寫半反應(yīng)時(shí)，要把電對(duì)的氧化型物種寫在左邊，還原型物種寫在右邊。 氧化型 + ze 還原型 ?氧化還原反應(yīng) —— 氧化還原電對(duì) 對(duì)于 Fe2＋ ，當(dāng)它作為還原劑和氧化劑物種時(shí)，書寫半反應(yīng)時(shí)分別出現(xiàn)在不同一側(cè)： Fe3+(aq)+e Fe2+(aq) Fe2+(aq)+2e Fe(s) 還原劑和氧化劑之間的反應(yīng)是一個(gè)氧化還原反應(yīng) 。 氧化劑氧化其他物質(zhì)，它本身得到電子被還原；還原劑還原其他物質(zhì)，它本身失去電子被氧化。 3. 元素的氧化數(shù) 指某元素一個(gè)原子的荷電數(shù)，這種荷電數(shù)是假設(shè)把每個(gè)化學(xué)鍵中的電子指定給電負(fù)性更大的原子而求得。 ?氧化還原反應(yīng) —— 元素的氧化數(shù) 確定氧化數(shù)的一般原則是： ?氧化還原反應(yīng) —— 元素的氧化數(shù) a. 任何形態(tài)的單質(zhì)中元素的氧化數(shù)等于零。 b. 多原子分子中，所有元素的氧化數(shù)之和等于零。 c. 單原子離子的氧化數(shù)等于它所帶的電荷數(shù)。多原子離子中所有元素的氧化數(shù)之和等于該離子所帶的電荷數(shù)。 ?氧化還原反應(yīng) —— 元素的氧化數(shù) d. 在共價(jià)化合物中，可按照元素電負(fù)性的大小，把共用電子對(duì)歸屬于電負(fù)性較大的那個(gè)原子，然后再由各原子的電荷數(shù)確定它們的氧化數(shù)。 e. 氫在化合物中的氧化數(shù)一般為 +1，但在金屬氫化物中，氫的氧化數(shù)為 1。氧在化合物中的 氧化數(shù)一般為 2，但在過(guò)氧化物為 1, 在超氧化物中為 1/2。 f. 氟在化合物中的氧化數(shù)皆為 1 。 4. 氧化還原方程式的配平 ?氧化還原反應(yīng) —— 氧化還原方程式的配平 以高錳酸鉀和氯化鈉在硫酸溶液中的反應(yīng)為例，說(shuō)明用氧化數(shù)法配平氧化還原反應(yīng)方程式的具體步驟。 a. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定反應(yīng)物和產(chǎn)物的化學(xué)式： KMnO4+ NaCl + H2SO4 →Cl 2 +MnSO4+K2SO4+Na2SO4 + H2O 。錳的氧化數(shù)降低 5；氯的氧化數(shù)升高 1，氯氣以雙原子分子的形式存在， NaCl的化學(xué)計(jì)量數(shù)至少應(yīng)為 2； ?氧化還原反應(yīng) —— 氧化還原方程式的配平 KMnO4+NaCl+H2SO4→Cl 2+MnSO4+K2SO4+Na2SO4 氧化數(shù)降低 5 氧化數(shù)升高 2 +H2O c. 計(jì)算氧化數(shù)降低與升高的最小公倍數(shù)，上述反應(yīng)式中 5和 2的最小公倍數(shù)為10，可知高錳酸鉀的系數(shù)為 2，而氯氣的系數(shù)為 5，氯化鈉的系數(shù)為 10: ?氧化還原反應(yīng) —— 氧化還原方程式的配平 KMnO4+NaCl+H2SO4→Cl 2+MnSO4+K2SO4+Na2SO4 氧化數(shù)降低 5 2 氧化數(shù)升高 2 5 +H2O d. 配平反應(yīng)前后氧化數(shù)沒(méi)有變化的原子數(shù)。 e. 最后核對(duì)氧原子數(shù)。該等式兩邊的氧原子數(shù)相等，說(shuō)明方程式已配平。 ?氧化還原反應(yīng) —— 氧化還原方程式的配平 2KMnO4+10NaCl+8H2SO4 =5Cl2+2MnSO4+K2SO4+5Na2SO4+8H2O 二、原電池和電極 1. 原電池 在硫酸銅溶液中放入一片鋅，將發(fā)生下列氧化還原反應(yīng)： 這個(gè)反應(yīng)同時(shí)有熱量放出，這是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿慕Y(jié)果。這一反應(yīng)也可在圖 1所示的裝置中進(jìn)行。 Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu 圖 1 銅鋅原電池 ?原電池和電極 —— 原電池 這種裝置能將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成為電能，稱為原電池。 KCl(aq) ?原電池和電極 —— 原電池 在兩電極上進(jìn)行的反應(yīng)分別是：
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