1、關于氧化還原反應課件第一張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月Zn +CuSO4Cu +ZnSO42e得電子失電子H2 +Cl22H Cl *本質：電子得失或電子偏移氧化還原反應的本質3-1第二張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月 為了便于描述、判斷氧化還原反應，提出了氧化值（或氧化數）的概念。定義： 氧化值(oxidation number)是某元素一個原子的荷電數，這種荷電數是假設把每個鍵中的電子指定給電負性較大的原子而求得的。氧化值第三張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月 根據氧化值的定義，可以得出幾點規則： （1）在單質分子中元素的氧化值為零。 （2）在化合物中，所有原

2、子的氧化值之和為零。 （3）單原子離子的氧化值等于離子的電荷 數。 （4）多原子離子中所有元素的氧化值之和等于離子的電荷數。 （5）在一般的共價化合物中，氧為-2，氫為+1。確定氧化值的規則第四張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月例 題 例1：求NH4+ 中N的氧化值 x +（+1）4 = +1， x = -3 例2：求Cr2O7 2-中Cr的氧化值 2x +（-2）7=-2， x = +6例3：求Fe3O4中Fe的氧化值 3x +（-2）4=0， x = +8/3Fe3O4 FeO Fe2O3，三個Fe原子共給出8個電子第五張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月例 題例4：求HNO

3、3中N的氧化值 （+1）+x +（-2）3=0， x = +5注意：氧化值與共價數的區別？CH4、CH3Cl、CH2Cl2、 CHCl3、CCl4中碳的共價數都為4，但氧化值分別為-4、-2、0、+2、+4？求CH4、CH3Cl、CH2Cl2、 CHCl3、CCl4中碳的共價數及氧化值分別為多少？第六張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月氧化劑(oxidizing agent) 還原劑(reducing agent)氧化值的物質 氧化值的物質具有氧化性 具有還原性使還原劑氧化 使氧化劑還原本身被還原 本身被氧化氧化劑和還原劑分析1NaClO + 2FeSO4 + H2SO4 = NaCl

4、+ Fe2（SO4）3 + H2O氧化劑: NaClO 還原劑: FeSO4 介質: H2SO4 分析2Cl2 + H2O = HClO + HCl 氧化劑: Cl2 還原劑: Cl2（ 歧化反應）第七張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月 氧化還原反應式的配平氧化還原反應式的配平方法氧化數法離子電子法第八張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月離子電子法 配平原則在氧化還原反應中，氧化劑得電子數必定等于還原劑失電子數。 具體步驟如下：（1）確定產物，寫出未配平的離子式1H2O2 + I- H2O + I2 （2）分成兩個半反應，一個代表氧化劑被還原的反應，一個代表還原劑被氧化的反應。氧

5、化反應： 2I- - 2e- = I2還原反應： H2O2 + 2H+ + 2e- =2H2O配平兩個半反應時要注意：各原子個數和電荷數要相等注第九張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月 （3）得失電子數相等，產生離子方程式氧化反應： 2I- - 2e- = I2還原反應： H2O2 + 2H+ + 2e- =2H2O離子電子法1 2I- - 2e- = I21 H2O2 + 2H+ + 2e- =2H2O+）H2O2 + 2I- + 2H+ =2H2O + I2第十張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月(3) 2 MnO4- + 8H+ 5e = Mn2+ + 4H2O 5 2 Cl

6、 - - 2e = Cl2 2MnO4- + 16H+ 10Cl- = 2Mn2+ +5Cl2+8H2O(1) MnO4- + Cl- Cl2 + Mn2+ (2) MnO4- + 8H+ 5e = Mn2+ + 4H2O2 Cl - - 2e = Cl2例 題例：用離子-電子法寫出 KMnO4 與鹽酸反應的離子方程式+）第十一張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月 配平原則在氧化還原反應中，氧化劑氧化值降低的總數必定等于還原劑氧化值升高的總數。 具體步驟如下： （1）確定產物，寫出未配平的反應式 2氧 化 值 法（2）計算元素氧化值的改變數值KMnO4 + H2S + H2SO4 MnS

7、O4 + S + K2SO4 + H2OKMnO4 + H2S + H2SO4 MnSO4 + S + K2SO4 + H2O2-7=-50-（-2）=2第十二張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月（3）找出最小因數，使氧化值的升高與降低數值相等。（4）配平各種原子，先配平其它原子，最后再配氫氧氧 化 值 法2=105=10KMnO4 + H2S + H2SO4 MnSO4 + S + K2SO4 + H2O2-7=-50-（-2）=2252KMnO4 + 5H2S + H2SO4 MnSO4 + S + K2SO4 + H2O2538第十三張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月例 題

8、例1：用氧化值法寫出 KMnO4 與鹽酸反應的方程式KMnO4+ HCl Cl2 + MnCl22-7=-52=100-（-1）2=25=1025216+ KCl+ H2O28注鹽酸在此只有部分被氧化第十四張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月例 題例2：用氧化值法寫出 硫化亞銅與硝酸反應的方程式 Cu2S + HNO3 Cu（NO3）2 + H2SO4 + NO(2-1) 2 = 210 = -306 -（-2 )= 83= 24622+ H2O3102 -（5 )= -33= 638區別：離子-電子法只適用于配平水溶液中有介質參加的復雜反應；對于一般簡單的氧化還原反應氧化值法較迅速且不

9、限于水溶液中的反應第十五張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月電極電勢及其應用原電池 電極電勢和標準電極電勢 影響電極電勢的因素 電極電勢的應用3-2第十六張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月一、原電池 1、介紹：原電池是利用自身氧還反應產生電流的裝置，它使化學能轉為電能，同時證明氧還反應中有電子轉移。eg：Cu-Zn原電池第十七張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月（1）將Zn片放入CuSO4溶液中，會自發地發生反應： Zn + Cu2 = Cu + Zn2 物質之間通過熱運動發生有效碰撞實現電子的轉移。由于質點的熱運動是不定向的，電子的轉移不會形成電流，化學能以熱的形式與環境

10、發生交換。 （2）但是若使氧化劑與還原劑不直接接觸，讓它們之間的電子轉移通過導線傳遞，電子做定向移動而形成電流，如CuZn原電池：第十八張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月Zn片插入含ZnSO4溶液的燒杯中；Cu片插入含CuSO4溶液的燒杯中；用鹽橋將兩燒杯溶液溝通，同時將Cu片、Zn片用導線與檢流計相連形成外電路，會發現有電流通過。（裝置如下）圖8-1 銅-鋅原電池第十九張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月鹽橋：在U型管中裝滿用飽和KCl溶液和瓊膠作成的凍膠。鹽橋的作用：使Cl-向鋅鹽方向移動，K+向銅鹽方向移動，使Zn鹽和Cu鹽溶液一直保持電中性，從而使電子不斷從Zn極流向Cu

11、極。第二十張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月電極反應：（Zn片） Zn = Zn2+ + 2e （Cu片） Cu2 + 2e = Cu 電池反應： Zn + Cu2 = Cu + Zn2 反應的結果與將Zn片直接插入CuSO4溶液反應結果一致，所不同的是這時通過化學電池將化學能轉化為電能。 原電池由兩個半電池組成，每個半電池亦稱電極。第二十一張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月 電極電極的正、負可由電子的流向確定。輸出電子的電極為負極，發生氧化反應；輸入電子的電極為正極，發生還原反應。 負極（失電子）：（Zn片） Zn = Zn2+ + 2e 正極（得電子）：（Cu片） Cu2

12、+ 2e = Cu將兩個電極反應合并即得原電池的總反應，又稱電池反應。第二十二張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月原電池中，正、負極發生的反應與前面的半反應一樣，由于每個半反應都對一個電對，同樣可以用電對來代表電極。 負極一個電對： Zn2/Zn 正極一個電對： Cu2/Cu 原電池表示：() Zn(s)ZnSO4(C1)CuSO4(C2)Cu(s)()第二十三張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月2、書寫規定： （1）負極左，正極右； （2）“”表物質之間相界面； （3）“”表鹽橋，左右為負、正極； （4）溶液注明濃度，氣體注明分壓； （5）有些有惰性電極，亦要注明。 eg：Fe3

13、/Fe2，O2/H2O 等。第二十四張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月二、標準電極電位1、產生：以MMn為例：金屬晶體內有金屬原子，金屬陽離子和共用電子。M放入Mn中：一方面，金屬表面構成晶格的金屬離子和極性大的H2O分子相互吸引，從而使金屬具有一種以水合離子的形式進入金屬表面附近的溶液中的傾向。 金屬越活潑，溶液越稀，這種傾向就越大。第二十五張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月 另一方面，鹽溶液中的Mn+(aq)離子又有一種從金屬表面獲得電子而沉積在金屬表面的傾向：金屬越不活潑，溶液越濃，這種傾向就越大。第二十六張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月兩種傾向無論大小，結果擴

14、散雙電層均使得金屬與溶液之間產生電位差，即金屬電極的電極電位。第二十七張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月規定:標準氫電極的電極電位為0VH2 (g) 2H+(aq) + 2e-壓力為100kPa的純H2流H+離子濃度為1molL-1的硫酸溶液Pt鍍有鉑黑的Pt片標準氫電極的電極符號Pt H2(100 kPa ) H+(1mol/L)H2電極與溶液中的H+建立平衡如下2.標 準 氫 電 極即 (H2/H+) =0.0000V某電對的電極電勢如何求?？第二十八張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月3 標準電極電位 規定：所有的離子濃度都為1mol/L，氣體壓力為100kPa，固體、液體

15、為純物質，此時的狀態稱為標準狀態。 標準電極電勢用 表示， 標準電池電動勢用E 表示，根據物理學可知：第二十九張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月例 題例1：如何測定鋅電極的標準電極電勢?例2：如何測定銅電極的標準電極電勢? 第三十張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月例：測鋅電極的電極電勢 (-)Zn | Zn2+(c )H+(c ) | H2( p ) Pt (+) 根據檢流計偏轉方向，測得鋅電極為負極,氫電極為正極，并測得E =0.763V因為第三十一張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月第三十二張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月例：測銅電極的電極電勢 測得: 銅電

16、極為正極，氫電極為負極 E 0.340伏第三十三張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月第三十四張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月3. 標準電極電勢表 (1) Zn2+ + 2e Zn Zn2+ Zn - 2e = -0.7618V(2) 的數值越小，其電對中還原型物質的還原性越強。 越大，其電對中氧化型物質的氧化性越強。第三十五張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月(4) 同一物質在不同電對中，可以是氧化態，也可以是還原態 與電極反應中的計量數無關。 例：以下兩個反應的 - 0.7618伏Zn2+2e Zn 2Zn2+4e 2Zn第三十六張，PPT共五十九頁，創作于2022年6

17、月 電極本性、溫度、介質、離子濃度和 氣體壓力等。三、影響電極電勢的因素OX(氧化型) + ne Red(還原型)1. 能斯特公式第三十七張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月第三十八張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月說明： 溶液中離子濃度為相對濃度，氣體則為 相對分壓； 固體、純液體的濃度為常數，不寫出來； 電極反應中的H+或OH-也應根據反應式 代入能斯特公式。例： Zn2+ +2e Zn2+第三十九張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月2H+ + 2e H2MnO4- + 5e + 8H+ Mn2+ + 4H2O 第四十張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月 2. 濃

18、度對電極電勢的影響例：計算25、c(Zn2+) = 0.001molL-1時鋅 電極的電極電勢。解： Zn2+ +2e Zn2+第四十一張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月例Ag+ + e Ag =0.7996V當Cl-=1M時， =？解：3. 生成沉淀對電極電勢的影響 又 Ag + Cl = AgCl KSP (AgCl) = 1.81010 KSP= AgCl Ag=1.81010molL1 E = E + 0.0592/1 lg (1.81010) = 0.222V第四十二張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月 由于生成AgCl沉淀，使Ag+，電極電勢顯著，Ag+的得電子能力。

19、因此，有沉淀劑參加反應時，可顯著影響電對的電勢。AgCl + e Ag +Cl- =0.2227V第四十三張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月例：計算25時，AgI/Ag 的標準電極電勢. 已知解：電極反應 AgI + e I- (1mol/L) + Ag 反應實質 AgI Ag+ + I- Ag+ + e Ag 第四十四張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月 c(I-) c(Ag+) = Ksp c(Ag+) = Kspc(I-) = Ksp(AgI) =1.5610-16= 0.7996 +0.0592lg1.5610-16= -0.137(V) 第四十五張，PPT共五十九頁，創

20、作于2022年6月4. 生成配合物對電極電勢的影響例 Fe3/Fe2加入CN使c(CN)= c(Fe(CN)63)= c(Fe(CN)64）= 1.0molL1。求此時E =？ 解：Fe3 + e = Fe2 第四十六張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月加入CN后:Fe3 + 6CN=Fe（CN）63 Kf(1) Fe2 + 6CN = Fe（CN）64 Kf(2) 當CN= Fe(CN)63= Fe(CN)64= 1.0molL1時 Fe3= 1/ Kf (1); Fe2= 1/Kf (2） E = E +0.0592lgKf（2）/ Kf（1） = 0.36V第四十七張，PPT共五十

21、九頁，創作于2022年6月5. 酸度對電極電勢的影響例：計算25時，MnO4-/Mn2+電極在 c(MnO4-) = c(Mn2+)=1mol/L， c(H+)= 10mol/L時的電極電勢。解： MnO4- + 5e + 8H+ Mn2+ +4H2O 第四十八張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月例：計算Cr2O72-/Cr3+電極在 c(Cr2O72-) c(Cr3+)=1mol/L, pH=5 時的電極電勢.解： Cr2O72- + 6e +14 H+ 2Cr3+7H2O第四十九張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月電極電勢的應用1. 計算原電池的電動勢 公式 2. 判斷氧化劑和

22、還原劑的相對強弱3-3第五十張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月 越小，其電對中還原型物質的還原性越強。 越大，其電對中氧化型物質的氧化性越強。3. 判斷氧化還原反應進行的方向第五十一張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月例：判斷下列反應在標準狀態下反應的方向 Cu + 2H+ Cu2+ + H2 解：將此反應設計為原電池，銅為負極，氫 為正極。E = 0 - 0.34 = - 0.34 (V)第五十二張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月例：判斷以下反應在標準狀態下及在c(Pb2+) = 0.1molL-1，c(Sn2+)=2molL-1時的自發 反應方向。 Pb2+ + Sn Pb + Sn2+解：已知E = -0.13 -(-0.14 ) = 0.010 (V) 0在標準狀態下正反應自發進行。第五十三張，PPT