第八章 电化学基础
数。找出氧化剂、还原剂的系数。 (4)核对,可用H+, OH–, H2O配平。
例:HClO3 + P4 HCl + H3PO4
(1)确定氧化值升高及降低的数值。 (2)确定氧化值升高及降低的数值的最小公倍数。找出氧化剂、还原剂 的系数。 (3)核对,可用H+, OH–, H2O配平。
Cl5+ Cl– 氧化值降低 6
氧化剂的还原反应。
(3)配平半反应。 (4)确定二个半反应的系数是根据得失电子数相
等的原则。
(5)根据反应条件确定反应的酸碱介质,分别加 入H+, OH-, H2O, 使方程式配平。
例: 配平酸性介质下KMnO4溶液与Na2SO3的反应
解:MnO4– + SO32– + H+ Mn2+ + SO42–
❖ 负极(锌电极): Zn ⇌ Zn2+ + 2e-
➢利用自发的氧化还原反 应,使化学能直接转变为 电能的装置叫原电池。 ➢盐桥连接两个半电池, 沟通原电池的内电路。
1. 半电池
(Electrode)
进行氧化反应和还原反应的两个不同的区 域,称为半电池。
Zn-ZnSO4 组成锌半电池
组成C铜u-半C电u池SO4
P4 4PO43– 氧化值升高20
最小公倍数60
10 HClO3 + 3P4 10HCl + 12H3PO4
10HClO3 + 3P4 +18H2O 10HCl + 12H3PO4
方程式左边比右边少36个H原子,少18个O原子, 应在左边加18个H2O。
2、离子--电子法或半反应法 (1)写出相应的离子反应式。 (2)将反应分成两部分,即还原剂的氧化反应和
左边
右边
酸性介质 多O时,加H+ 少O时,加H2O
加相应的H2O 加相应的H+
碱性介质 多O时,加H2O 少O时,加OH-
加相应的OH加相应的H2O
酸性介质中配平的半反应方程式里不应出现OH–, 在碱性介质中配平的半反应不应出现H+。
11-2 原电池与电极电势
原电池: Zn片插入ZnSO4溶液中,Cu片插入CuSO4 溶液中,两烧杯用一倒置的U形管连通——盐桥。 两金属用导线相连,中间连一个检流计。
Cu2+ + 2e = Cu
任何一个半反应都应含有由元素氧化态及还原 态组成的氧化还原电对。通常写成:
氧化型/还原型(Ox/Red),
如:Cu2+/Cu;Zn2+/Zn
三、 氧化还原反应方程式的配平
1、氧化值法: 原则:还原剂氧化值升高数和氧化剂氧化值降
低数相等(得失电子数目相等) (1)写出化学反应方程式 (2)确定有关元素氧化值升高及降低的数值 (3)确定氧化值升高及降低的数值的最小公倍
第八章 氧化还原反应
8-1 氧化还原反应
一、 氧化值(氧化数、氧化态)的概念
氧化值是元素一个原子的表观荷电数,这种荷 电数是将成键电子指定给电负性较大的原子求 得。
规定: (1)单质中,元素的氧化值为为-2, (3)过氧化物中(H2O2 和Na2O2)氧的氧化值为-1。 (4)超氧化物如KO2中氧 的氧化值为-0.5。 (5)H 一般为+1,如PH3; 但在NaH中为- 1。
2MnO4 – + 5SO32 – + 16 H+ + 5 H2O 2Mn2+ + 8 H2O + 5SO42 – + 10H+ 即: 2MnO4 – + 5SO32 – + 6 H+ =
2Mn2+ + 3 H2O + 5SO42 –
一般先配平 H、O以外的原子数,然后配平 H、O原子数,最后配平电子数。
结论:该装置使氧化反应和还原反应分 在两个不同的区域进行;电子转移通过 外电路实现,于是有了电子的定向流动, 从而产生电流,实现了化学能向电能的 转化。
这种借助自发的氧化还原反应将化学能 转变为电能的装置称原电池(Primary Cell)。
一、原电池的概念
❖ 正极(铜电极): Cu2+ + 2e- ⇌ Cu
③氧化反应和还原反应? 把氧化还原反应分拆成两个半反应,分别称为氧 化反应及还原反应。
Cu2+ + Zn = Cu + Zn2+
Cu2+ + 2e = Cu 还原反应(得电子,氧化值降低)
Zn -2e = Zn2+ 氧化反应(失电子,氧化值升高)
④氧化态与还原态? 同一元素可以具有不同的氧化值,高氧化值的叫氧 化型(简记为Ox),低氧化值的叫还原型(简记 为Red)。
例:
SiO2: Si的氧化值为+4;
Cr2O72-:Cr的氧化值为+6;
Fe3O4:
Fe的氧化值为 8 ;
3
S2O32-: S的氧化值为+2;
S4O62-: S的氧化值为2.5;
二、几组概念
①氧化还原反应? 反应前后元素氧化值发生变化的反应。
Cu2+ + Zn = Cu + Zn2+
②氧化剂和还原剂? 在氧化还原反应中,反应物中氧化值降低的物 质称为氧化剂,氧化值升高的物质称为还原剂。
半反应
SO32– SO42– + 2e MnO4– + 5e Mn 2+
将反应分成两部分
配平半反应:
SO32 – + H2O SO42 – + 2e + 2H+
①
MnO4 – + 5e + 8H+ Mn 2+ + 4 H2O ②
① ×5+ ② ×2得: 根据得失电子数相等的原则确定半反应系数
e-
Zn ZnSO4(aq)
-1 1.0mol·L
检流计
盐桥 KCl (aq)
e-
Cu
原电池
CuSO4(a-1q) 1.0mol·L
现象: (1)检流计指针偏转:Zn是负极,Cu是正极; (2)Zn片溶解,Cu片上有Cu析出。
解释:
Zn(s) Zn2+(aq)+2e- (负极) Cu2+(aq)+2e- Cu(s) (正极) Zn(s)+CuSO4(aq) ZnSO4(aq)+ Cu(s)
2. 半反应(电极反应) (Electrode Reaction)
两个半电池中进行的氧化反应和还原反 应就是两个半反应(电极反应)。
❖ 锌电极上的半反应: Zn ⇌ Zn2+ + 2e-
❖ 铜电极上的半反应: Cu2+ + 2e- ⇌ Cu
3. 氧化还原电对 (Redox Couple)
半反应中氧化态(氧化数高的)和相应 的还原态(氧化数低的)物质构成氧化还原 电对,简称电对。