【正文】 itive Electrode)： 凡是進行氧化反應的電極叫陽極。 Zn(s) Zn2+(aq)+2e Cu2+(aq)+2e Cu(s) 第七章 氧化還原反應與電化學基礎(chǔ) 2. 半反應 (電極反應 ) (Electrode Reaction) 無機化學 (Inanic Chemistry) 西南科技大學 兩個半反應中氧化態(tài)和相應的還原態(tài)物質(zhì)構(gòu)成的兩個氧化還原電對 。 Zn－ ZnSO4 組成鋅電極， Cu－ CuSO4 組成銅電極。 第七章 氧化還原反應與電化學基礎(chǔ) 原電池的條件 ? 自發(fā)的氧化還原反應； ? 氧化反應和還原反應分在兩個不同的區(qū)域里進行； ? 裝置內(nèi)外構(gòu)成電的通路。 這種借助自發(fā)的氧化還原反應將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置稱 原電池 (Primary Cell)。 作用： 構(gòu)成電的通路。 Zn(s) Zn2+(aq)+2e （負極） Cu2+(aq)+2e Cu(s) （正極） Zn(s)+CuSO4(aq) ZnSO4(aq)+ Cu(s) 解釋： 第七章 氧化還原反應與電化學基礎(chǔ) 無機化學 (Inanic Chemistry) 西南科技大學 構(gòu)造： 將飽和 KCl中加入瓊脂加熱后，裝入 U 形管中，冷卻后成 為 凝膠。L1 Zn CuSO4(aq) 兩金屬用導線相連，中間連一個檢流計。 裝置 1: 將 Zn片直接插入 CuSO4溶液中 現(xiàn)象： Zn片溶解， Cu析出。 無機化學 (Inanic Chemistry) 西南科技大學 Zn直接和 CuSO4溶液接觸，Zn失去的電子直接給 Cu2+，電子流動無序， Zn片溶解，Cu析出，溫度升高。 167。 2. 配平步驟 第七章 氧化還原反應與電化學基礎(chǔ) 無機化學 (Inanic Chemistry) 西南科技大學 例：配平反應方程式 KMnO4(aq)+K2SO4(aq) MnSO4(aq)+K2SO4(aq) 在酸性溶液中 解 ： I MnO4 + SO32 SO42 + Mn2+ SO32 + H2O = SO42 + 2H+ + 2e ② II MnO4 + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O ① 第七章 氧化還原反應與電化學基礎(chǔ) 無機化學 (Inanic Chemistry) 西南科技大學 III ① 2+② 5得： 2MnO4 + 16H+ + 10e = 2Mn2+ + 8H2O 5SO32 + 5H2O = 5SO42 + 10H+ + 10e +） 2MnO4 + 5SO32 + 6H+ = 2Mn2+ + 5SO42 + 3H2O 2KMnO4+5K2SO4+3H2SO4 = 2MnSO4+K2SO4+3H2O 第七章 氧化還原反應與電化學基礎(chǔ) 無機化學 (Inanic Chemistry) 西南科技大學 一邊多 n個 O加 2n個 H+，另一邊加 n個H2O 一邊多 n個 O加 n個 H2O，另一邊加 2n個 OH 第七章 氧化還原反應與電化學基礎(chǔ) 酸性介質(zhì)中 堿性 介質(zhì)中 無機化學 (Inanic Chemistry) 西南科技大學 1. 一個反應，等溫等壓條件下，若 ΔrGm 0，反應可在標態(tài)下自發(fā)進行 原電池 的 引出 Zn(s)+CuSO4(aq) ZnSO4(aq)+Cu(s) ΔrGm = 1. 配平原則 氧化還原反應式的配平 ——離子電子法 第七章 氧化還原反應與電化學基礎(chǔ) ?電荷守恒 反應中氧化劑得到的電子總數(shù)必須等于還原劑所失去的電子總數(shù)。 第七章 氧化還原反應與電化學基礎(chǔ) ? 通常，在化合物中，氧的氧化數(shù)為 2； 在過氧化物（ H2O2， BaO2）中，氧的氧化數(shù)為 1； 在超氧化物中（ KO2），氧的氧化數(shù) 為 ； 在氧的氟化物（ OF2， O2F2）中，氧的氧化數(shù)分別為 +2和 +1。 無機化學 (Inanic Chemistry) 西南科技大學 2. 原則 把每個化學鍵中的電子指定給電負性更大的原子而求得。 如 Mg(s)+Cl2(g) MgCl2(s) 無機化學 (Inanic Chemistry) 西南科技大學 第七章 氧化還原反應與電化學基礎(chǔ) 2. 失去電子的過程叫氧化， 得到電子的過程叫還原 Zn(s) Zn2+(aq)+2e Cu2+(aq)+2e Cu(s) 局限性：形成共價分子的氧化過程不存在失電子過程。 電極電勢的應用 第七章 氧化還原反應與電化學基礎(chǔ) Reactions and Basic Electrochemistry) (OxidationReduction (Redox) 第七章 氧化還原反應與電化學基礎(chǔ) 無機化學 (Inanic Chemistry) 西南科技大學 167。 電化學電池 167。無機化學 (Inanic Chemistry) 西南科技大學 主講 楊定明 Email: 化工類專業(yè)基礎(chǔ)課程 西南科技大學 Inanic Chemistry 無 機 化 學 無機化學 (Inanic Chemistry) 西南科技大學 167。 基本概念 167。 電極電勢 167。 基本概念 (Fundamental Concepts) 第七章 氧化還原反應與電化學基礎(chǔ) 氧化與還原定義 1. 與氧結(jié)合的過程叫氧化 (Oxidation)，除去氧的過程叫還原 (Reduction) 局限性：覆蓋范圍小 。 如 2P(s)+3Cl2(g) 2PCl3(l) 無機化學 (Inanic Chemistry) 西南科技大學 3. 氧化值增加的過程叫氧化，氧化值降低的過程叫還原 第七章 氧化還原反應與電化學基礎(chǔ) 氧化值 (Oxidation Number) 1. 定義 根據(jù)某些人為規(guī)定，給單質(zhì)和化合狀態(tài)原子確定的電荷數(shù)；或某元素一個原子的表觀電荷數(shù)。 第七章 氧化還原反應與電化學基礎(chǔ) 3. 確定 ? 在單質(zhì)中，元素的氧化數(shù)為零； ? 在中性分子中所有原子氧化數(shù)代數(shù)和應等于零； ? 除金屬氫化物（如 NaH）外，化合物中氫的氧化數(shù)均為 +1； 無機化學 (Inanic Chemistry) 西南科技大學 ? 在所有的氟化物中氟的氧化數(shù)為 1。 21?無機化學 (Inanic Chemistry) 西南科技大學 第七章 氧化還原反應與電化學基礎(chǔ) 38 例： SiO2： Si的氧化數(shù)為 +4； Cr2O72： Cr的氧化數(shù)為 +6； Fe3O4： Fe的氧化數(shù)為 ； S2O32： S的氧化數(shù)為 +2； S4O62: S的氧化數(shù)為 ； 無機化學 (Inanic Chemistry) 西南科技大學 根據(jù)質(zhì)量守恒定律，方程式兩邊各種元素的原子總數(shù)必須各自相等，各物種的電荷數(shù)的代數(shù)和必須相等。 ?質(zhì)量守恒 無機化學 (Inanic Chemistry) 西南科技大學 ? 以離子式寫出主要的反應物及其氧化還原產(chǎn)物； ? 分別寫出氧化劑被還原和還原劑被氧化的半反應； ? 分別配平兩個半反應方程式； ? 確定兩個半反應方程式得、失電子數(shù)目的最小公倍數(shù)，使其得失電子數(shù)目相同。mol1 0 第七章 氧化還原反應與電化學基礎(chǔ) 反應可自發(fā)進行。 電化學電池 (Electrochemistry Battery) 無機化學 (Inanic Chemistry) 西南科技大學 2. ΔrGm = Wmax , 可以對外做最大有用功 第七章 氧化還原反應與電化學基礎(chǔ) 現(xiàn)把上述反應設(shè)計成一種裝置，使ΔrGm 的減少轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋? 結(jié)論： 化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋? Zn Cu Zn(s)+CuSO4(aq) ZnSO4(aq)+Cu(s) 解釋： 第七章 氧化還原反應與電化學基礎(chǔ) 無機化學 (Inanic Chemistry) 西南科技大學 裝置 2: Zn片插入 ZnSO4溶液中 ,Cu片插入 CuSO4溶液中，兩燒杯用一倒置的 U形管連通 —— 鹽橋。 第七章 氧化還原反應與電化學基礎(chǔ) 無機化學 (Inanic Chemistry) 西南科技大學 檢流計 e e ZnSO4(aq) L1 Cu KCl (aq) 鹽 橋 原電池 第七章 氧化還原反應與電化學基礎(chǔ) 無機化學 (Inanic Chemistry) 西南科技大學 現(xiàn)象： （ 1）檢流計指針偏轉(zhuǎn)： Zn是負極， Cu是正極； （ 2） Zn片溶解， Cu片上有 Cu析出； （ 3）取出鹽橋，指針回零，放入鹽橋，指針偏 轉(zhuǎn)，說明鹽橋構(gòu)成了電的通路。有可自由移動的 K+， Cl。 第七章 氧化還原反應與電化學基礎(chǔ) 鹽橋 (Salt Bridge)的功效 無機化學 (Inanic Chemistry) 西南科技大學 ZnSO4溶液 CuSO4溶液 Zn Cu 鹽 橋 檢流計 e e + Zn2+ SO42 + Cl K+ 鹽橋 (Salt Bridge)的功效 第七章 氧化還原反應與電化學基礎(chǔ) 無機化學 (Inanic Chemistry) 西南科技大學 結(jié)論： 裝置 2使氧化反應和還原反應分在兩個不同的區(qū)域進行；電子轉(zhuǎn)移通過外電路實現(xiàn)，于是有了電子的定向流動，從而產(chǎn)生電流，實現(xiàn)了化學能向電能的轉(zhuǎn)化。 第七章 氧化還原反應與電化學基礎(chǔ) 無機化學 (Inanic Chemistry) 西南科技大學 原電池的定義 利用自發(fā)的氧化還原反應，使化學能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置叫 原電池 。 無機化學 (Inanic Chemistry) 西南科技大學 進行氧化反應和還原反應的兩個不同的區(qū)域，也稱電極。 Zn(s) Zn2+(aq) + 2e Cu2+(aq) + 2e Cu(s) 基本術(shù)語 第七章 氧化還原反應與電化學基礎(chǔ) 1. 半電池 (電極 ) (Electrode) 無機化學 (Inanic