氧化还原平衡和电化学基础

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1、【内容提要】本章介绍氧化还原反应基本概念，氧化还原反应的配平方法，原电池表示法，电极电势的应用，能斯特方程式，电势图，同时介绍电化学的初步知识。第9章氧化还原平衡和电化学基础1.理解氧化数及氧化还原反应的基本概念；掌握氧化还原反应的配平方法。2.了解原电池的构造和工作原理，能用符号表示原电池的组成。3.理解电极电势的有关概念；掌握能斯特方程并熟悉有关计算。【学习要求】9.1氧化还原反应的基本概念9.1.1氧化数1970年国际纯粹和应用化学研究会（IUPAC）定义了氧化数的概念：氧化数是化学实体中某元素一个原子的荷电数，这种荷电数是假设把每个键

2、中的电子指定给电负性更大的原子，从而得到的某原子在化合状态时的“形式电荷数”。氧化：氧化数增加的过程还原：氧化数降低的过程氧化剂：electronacceptor还原剂：electrondonor氧化数确定原则：假设把每个键中的电子指定给电负性更大的原子而求得：氧化数标在化学式元素符号正上方NaClO=C=OH—ClCl—Cl+1-1-2-2+4+1-100确定氧化数的方法如下：(1)在单质中，元素的氧化数为零。(2)O元素的氧化数，在正常氧化物中皆为-2；但在过氧化物中为-1；而在超氧化物中为-1/2；在OF2中为+2。(3)H元素在一般化

3、合物中的氧化数为+1；但在金属氢化物中为-1。(4)在简单离子中，元素的氧化数等于该元素离子的电荷数；在复杂离子中，元素的氧化数代数和等于离子的电荷数(5)在中性分子中，所有元素的氧化数代数和等于零。例：计算Na2S2O3中S元素的氧化数。解：在Na2S2O3中，O元素的氧化数为-2，Na元素的氧化数为+1。设S元素的氧化数为x，则有：在Na2S2O3中，S元素的氧化数为+2。9.1.2氧化还原反应电对氧化还原反应是反应物中某些元素氧化数发生变化的化学反应。元素氧化数升高的过程，称为氧化。反应中氧化数升高的物质叫还原剂2KClO32KCl+3

4、O2(g)如果氧化数的升高和降低发生在同一个化合物中，这种氧化还原反应叫做自身氧化还原反应(self-redoxreaction)。Cl2+H2O=HCl+HClO如果氧化数的升高和降低都发生在同一化合物中的同一种元素中，这种氧化还原反应称为歧化反应(disproportionatereaction)。是自身氧化还原反应的一种特殊类型。1.氧化与还原2.氧化还原电对发生氧化（或还原）反应的同一种元素在反应前后表现出两种不同的氧化还原状态，氧化数高的物质叫氧化型物质(O)，氧化数低的物质叫还原型物质(R)。二者构成一个氧化还原电对(redoxc

5、ouple)，用O/R表示。Cu2+/Cu，Zn2+/Zn称为氧化还原电对，氧化态和还原态成共轭关系.对氧化还原反应Cu2++ZnZn2++CuO1R1O2R2Cu2++2e-CuZnZn2++2e-显然●氧化型物质降低氧化数的趋势越强，其氧化能力越强，其共轭还原型物质氧化数升高趋势越弱.●反应一般按较强的氧化剂与较强的还原剂相互作用的方向进行.●共轭关系可用半反应式表示：9.1.3氧化还原反应方程式的配平1.氧化数法（自学）2.离子电子法(半反应法)(thehalf-reactionmethod:ionelectron)●电荷守恒：得失电子

6、数相等●质量守恒：反应前后各元素原子总数相等●用离子式写出主要反应物和产物（气体、纯液体、固体和弱电解质则写分子式）.●将反应分解为两个半反应式，配平两个半反应的原子数及电荷数.●根据电荷守恒，以适当系数分别乘以两个半反应式，然后合并，整理，即得配平的离子方程式；有时根据需要可将其改为分子方程式.(2)配平步骤(1)配平原则MnO4-+SO32-=SO42-+Mn2+(2)MnO4-+8H++5e-=Mn2++4H2O①SO32-+H2O=SO42-+2H++2e-②(3)①×2+②×5得2MnO4-+16H++10e-=2Mn2++8H2O

7、+)5SO32-+5H2O=5SO42-+10H++10e-2MnO4-+5SO32-+6H+=2Mn2++5SO42-+3H2O2KMnO4+5K2SO3+3H2SO4=2MnSO4+6K2SO4+3H2O用半反应法配平下列反应方程式ExampleSolutionCl2(g)+2e-=2Cl-①Cl2(g)+12OH-=2ClO3-+6H2O+10e-②①×5+②得6Cl2(g)+12OH-=10Cl-+ClO3-+6H2O化简得：3Cl2(g)+6OH-=5Cl-+ClO3-+3H2O3Cl2(g)+6NaOH=5NaCl+NaClO3+

8、3H2OSolutionExample用半反应法配平Cl2(g)+NaOHNaCl+NaClO3配平方程式①×24+②×5得SolutionExample①②酸性介