第九章 氧化还原反应11
氧化 _____________剂,自身被________________________。 还原
自身氧化还原反应(氧化值的升高和降低都发生在 同一个物质中不同元素上)
据氧化值的 变化情况
如:2KCl+5O3-2 = 2KCl-1 +3O20
歧化反应(氧化值的升高和降低都发生在同一个物 质中同元素上)
电极
氧化还原电极——由一种惰性金属(Pt)插入含 有某种元素两种不同氧化态物质的水溶液构成
如:Fe3+, Fe2+/Pt
气体电极——将气体通入含有其离子在的溶液
如:H+/ H2(g)/Pt
2、原电池的符号
Zn + CuSO4= ZnSO4 + Cu
原 电 池 反 应 式
Cu——Zn原电池
还原反应 电极反应式(半 电池反应式)
(-) Pt / H2(100kPa)/H+( 1mol•L- ) //Cl-(饱和)/Hg2Cl2(s)/Hg(l)/Pt(+)
B.
Fe3+ + Ce3+ → Ce4+ + Fe2+
(-) Pt/Ce3+(1mol•L-), Ce2+(1mol•L-)/ / Fe3+(1mol•L-), Fe2+(1mol•L-)/ Pt(+)
出现有所谓“多余”或“缺少”氧原子的情况,必定有H2O或 OH-参加了反应,配平时可根据反应介质条件,按下列方法进 行:
介质 条件 酸性
碱性 中性
O原子 多 少 多
半反应式
反应物 H+ H 2O H 2O 生成物 H2O H+ OH-
少
多
OHH 2O
H2O
OH-
少
H2O
H+
例:
MnO4- + C3H7OH →Mn2+ + C2H5COOH
c、氢在一般的化合物中氧化值为+1(如H2+1O,H2+1SO4),在活 泼金属氢化物中为-1(如CaH2-1);
d、分子或离子的总电荷数等于各元素氧化值的代数和,分子的总 电荷数等于零;
例:求下列各种元素在化合物中的氧化值:
K2Cr2O7
+1
+6
Fe3O4
+8/3 -2
2个铁是+3, 1个铁是+2
A. (1)式对 C. 两式都不对
B. (2)式对 D. 两式都对
4.2 原电池和电极电势
4.2.1 原电池
Zn + CuSO4= ZnSO4 + Cu
失2e 原电池
通过氧化还原反应而 产生电流,把化学能 转变为电能的装置 。 原电池发生氧化反应、 还原反应的部分
1、组成
电极
正极 负极 锌铜原电池
正极:Cu2+ +
负极:
2e = Cu
Zn = Zn2+ + 2e
氧化反应
原电池符号:
(-)Zn/ZnSO4(C1)//CuSO4(C2)/Cu(+)
(1)Zn + 2HCl= ZnCl2 + H2
原电池符号:
(-)Zn/ZnSO4(1mol•L-)//H+( 1mol•L- )/H2(100kPa)/Pt(+)
C.
H2 + Cl2 → HCl
(-) Pt / H2(100kPa)// H+( 1mol•L- ) //Cl2(100kPa)/ Cl-( 1mol•L- ) /Pt(+)
D.
Cu2+ + Ag + Cl- → Cu + AgCl(s)
(-) Ag/ AgCl(s)/Cl-( 1mol•L- )// Cu2+( 1mol•L- ) /Cu(+)-2源自氧化值和化合价是不同的两个概念
元素在化合物 中的形式电荷 形成共价化合 物时所形成的 共价键的数目
例:C-4H4、C+4Cl4
化合价数为+4
据氧化值是 否发生变化
非氧化还原反应(参加反应的各物质中元素 氧化值不发生变化的反应)
如:NaOH+HCl=NaCl+H2O) 氧化还原反应(参加反应的各物质中元素 氧化值发生变化的反应) + Cu C + O2 = CO2
-
正极反应_____________________________,
负极反应_______________________________.
Ag + Cl- = AgCl + e
I2+2e = 2I-
4.2.2 电极电势 1、双电子层的概念
离子水化作用
极性水分子对金属表面M+的作用
金属中自由电子对M+的静电吸引作用
正极 电流的方向是由原电池的__________流向 负极
例:
已知电池(-)Ag|AgCl|Cl-(1mol.L-1)||I-(1mol.L-1)|I2|Pt(+),
2Ag + I2+2Cl = 2AgCl + 2I 该电池电极反应是_______________________________________,
E E
电极电势
实验温度下,任意一 电极与标准氢电极组 成的原电池的电动势
测量锌电极标准
电极电势的装置
标准电极电势
若组成电极的各物质均处于热力 学标准状态,则此时电极的电极 电势称为该电极的标准电极电势
例:电极Zn/Zn2+标准电极电势
(-)Zn/Zn2+(1mol•L-)//H+( 1mol•L- )/H2(100kPa)/Pt(+)
例:
在Pt|H2(101.325Pa) / H+(1mol.L-1) || Fe3+(1mol.L-1), B Fe2+(1mol.L-1)| Pt 电池中,电子转移是______ A. Fe2+→Fe3+ C. H2→H+ B. H2 →Fe3+ D. Fe2+→H+
例:
根据下列反应Fe + 2HCl = FeCl2 +H2组成原电池,
2.离子——电子法
(1)用离子方程式写出反应的主要产物
如:Fe+2 + Cl2 →Fe+3 + Cl-
(2)改写为半反应(一个是氧化反应,一个是还原反应)并配平,加合 起来 氧化反应 2Fe+2 =2Fe+3 + 2e 氧化还原反应中 得失电子数相等 - 还原反应 + Cl2 +2e= 2Cl
如:2Fe+2 + Cl2 =2Fe+3 + 2Cl-
电极反应: Sb2O3(s)+6H+ + 6e = 2Sb+ 3H2O
(3)第三类电极
由一种惰性金属(Pt)插入含有某种元 素两种不同氧化态物质的水溶液构成
如电极:Fe3+, Fe2+/Pt
电极反应: Fe3+ + e = Fe2+
金属电极——由金属与其离子水溶液构成
如:Cu2+/Cu 、Zn2+/Zn等
(1)氧化值(氧化数) 氧化值 某元素一个原子的形成电荷数,该电荷数是假设 将成键电子对指定给电负性较大的原子而求得的
确定氧化值的规则: a、在单质中元素的氧化值为零; b、氧元素的氧化值在正常氧化物中为-2(如MgO-2、H2O-2),过 氧化物的氧化值为-1(如H2O2-2,Na2O2-2),氟化物中氧的氧化值 为正值(如O+2F2);
第四章 氧化还原与电化学
4.1 氧化还原反应
4.1.1 基本概念 1、氧化还原反应
C6H12O6(s) + 6O2(g) = 6CO2(g) + 6H2O(g)
rH m 2537kJ mol 1
rGm 2879kJ mol 1
Mg(s) + 1/2O2(g) = MgO(s) Mg(s) + Cl2(g)= MgCl2(s)
1.氧化数法
a、写出基本反应式
如:KMnO4 + HCl→ MnCl2 + Cl2
b、求有关元素的氧化数变化值
c、求氧化数升高与降低值的最小公倍数
降5
5、2的最小 公倍数为10
KMn+7O4 + HCl-→ Mn+2Cl2 + Cl20
升1×2
2KMnO4 + 16HCl-= 2MnCl2 + 5Cl2+ 2KCl + 8H2O
氧化反应(加氧的过程)
CuO(s)+ H2(g)= Cu(s)+ H2O(g) 还原反应(去氧的过程)
无加氧的过程和去氧的过程 物质之间有电子转移的过程称氧化还原反应
P(s)+3/2Cl2(g)= PCl3(l) H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) 氧化值(氧化数)的变化定义氧化还原反应
电极反应: Zn2+ + 2e = Zn
电极反应: 2H+ + 2e = H2(g)
(2)第二类电极
A、金属—难溶盐电极[如甘汞电极:Cl-/Hg2Cl2(s)/Hg(l)/Pt]
电极反应: Hg2Cl2 + 2e = 2Hg(l)+ 2Cl-
甘汞电极Cl-/Hg2Cl2(s)/Hg(l)/Pt
B、金属—难溶氧化物电极[如锑—氧化锑电极:H+,H2O/Sb2O3(s)/Sb]