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第五章 氧化还原与电化学


电子做有规则的定向流动
2. 原电池的组成:
(1)半电池和电极
锌半电池:锌片,锌盐-负极
铜半电池:铜片,铜盐-正极
正、负极也可以是惰性电极, 如:Pt、石墨等,只起导电作用。
(2)外电路 用金属导线把一个灵敏电流计 与两个半电池中的电极串连起来。 电子由锌 → 铜,电流由铜 → 锌。 (3)盐桥(是一种电解质溶液: 饱和KCl和琼胶) 加入盐桥,才能使电流完整,产生电流。 作用:沟通电路,使溶液中体系保持中性,使电极反 应得以继续进行。
液写离子; 4) 不同相用竖线“∣”隔开,同相用“,”
隔开,两个半电池用双竖线“‖”隔开 .
写出下列电池反应所对应的电池符号: Cu2+ + Zn ←→ Cu + Zn2+
( - ) Zn | Zn2+ (c1) || Cu2+(c2) | Cu ( + )
Cl2+2Fe2+ ←→ 2Fe3+ +2Cl( - )C | Fe2+(c1),Fe3+ (c2)||Cl-(c3)|Cl2(p)|C ( + )
2MnO4- +16H++ 10e 5SO32- + 5H2O
2MnO4- + 5SO32- + 6H+
2Mn2++8H2O 5SO42- +10H++10e +)
2Mn2+ + 5SO42- +3H2O
5)检查原子个数、电荷数,使之相等并还原 为分子反应式 。
2KMnO4 + 5K2SO3+ 3H2SO4 2MnSO4+ 6K2SO4 +3H2O
二、离子-电子法
1.配平原则:反应中得失电子数相等
2.配平步骤: 例: 配平反应:
KMnO4 + K2SO3 + H2SO4 →MnSO4+K2SO4 + H2O
1)写出未配平的离子反应式: MnO4- + SO32- →Mn2++SO422)写出两个半反应:
MnO4- + 5e→Mn2+ SO32- → SO42- + 2e 3)配平两个半反应:
3、电池反应:
电极 电极反应
正极(Cu极)
负极(Zn极) 电池反应
Cu2+ + 2e- →Cu 还原反应
e-
Zn - 2e- →Zn2+ 氧化反应 Cu2+ + Zn ←→Cu + Zn2+
原电池: 是氧化、还原反应产生电流的装置
4. 原电池符号的表示方法
用“||”表示盐桥
负极写在左边
正极写在右边
2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4
=2MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O
练习2: CrO2-+H2O2+OH- → CrO42-+H2O
离子式: CrO2- + H2O2 → CrO42- + H2O
半反应: H2O2 + 2e → 2OH×3 × 2)
CrO2- +4OH--3e→ CrO42- +2 H2O 2CrO2-+3H2O2+2OH- → 2CrO42-+4H2O
1. 含义: 氧化数是指化合物中某元素所带的形 式电荷的数值。
这种形式电荷是假定把每一化学键中的 电子指定给电负性较大的原子而求得。HCl、 H2O、NH3、PCl5
3. 氧化数的确定:
(1)单质中,元素的氧化数为零; (2)单原子离子的氧化数等于它所带的电荷数。 例: Na+的氧化数为+1, Cl-的氧化数; 以共价键结合的多原子分子或离子,共用电子对 偏向于电负性大的元素的原子,原子的表观电荷数
第三节
Zn
原电池与电极电势
Zn棒逐渐溶解 现象 溶液的天蓝色减退 有红棕色疏松的铜 在Zn棒表面析出 Zn+ Cu 2+ →Cu +Zn2+
Cu2+
所发生的反应
Zn-2e→Zn2+
Cu 2++2e →Cu
一、原电池
1.原电池的概念 是将化学能转变为电能的装置。
Cu 极——正极
Zn 极——负极
eZn + Cu2+ ←→ Zn2+ + Cu
MnO4- +8H++ 5e Mn2+ +4H2O
SO32- + H2O
SO42- +2H+ +2e
4)据配平原则在两个半反应中乘以适当的 系数,使得失电子数相等。
MnO4- +8H++ 5e
SO32- + H2O
2) Mn2+ +4H2O (×
SO42- +2H+ +2e (× 5)
将两式相加:
在一个氧化还原反应中,氧化和还原两个 过程总是同时发生的。
氧化态Ⅰ+还原态Ⅱ 还原态Ⅰ+氧化态Ⅱ
氧化剂一般是活泼的非金属单质,及高氧化数 的化合物。如:X2、O2、HNO3、KMnO4、 K2Cr2O7、KClO3、PbO2、FeCl3等。
还原剂一般是活泼金属、低氧化数的化合物及 某些非金属单质。如:K、Na、Ca、Mg、Zn、 Al、H2S、KI、SnCl2、CO、H2、C等。
例:配平反应: KMnO4 + K2SO3 →MnO2+ K2SO4(中性)
MnO4- + SO32- → MnO2 +SO42MnO4- + 3e → MnO2 SO32- → SO42- + 2e MnO4- + 2H2O+3e → MnO2+ 4OHSO32- +H2O → SO42- + 2H++2e
MnO4- + 2H2O+3e → MnO2+ 4OH- ×2 SO32- +H2O → SO42- + 2H++2e ×3 2MnO4- + 4H2O+6e →2MnO2+ 8OH-
3SO32- +3H2O → 3SO42- + 6H++6e
2MnO4- +H2O+3SO32- →2MnO2+3 SO42- +2OH 2KMnO4 +H2O+3K2SO3= 2MnO2+3K2SO4+2KOH
第五章
1 2
氧化还原平衡
氧化还原反应的基本概念 氧化还原反应方程式的配平 原电池和电极电势 电极电势的应用及电势图
3
4
电负性:元素的原子在化合物中吸引电子能力的标 度。 周期表中各元素的原子吸引电子能力的一种相 对标度。元素的电负性愈大,吸引电子的倾向愈大。
电负性↑,吸引电子能力↑,其中F最强,χ=4.0
(6)中性分子中,各元素氧化数的代数和为零;
氧化数的确定实例
Fe2O3 3×(-2)+2Fe=0 Fe = +3 MnO44×(-2) + Mn = -1 Mn = +7 Fe3O4 4×(-2)+3Fe = 0 Fe = +8/3 H2S4O6 2 ×(+1) + 4S +6×(-2) = 0 S = +10/4=+5/2
ClO4- + 2e →ClO3ClO4- / ClO3MnO4- + 5e →Mn2+ MnO4-/ Mn2+ NaClO+2FeSO4+H2SO4→NaCl+Fe2(SO4)3 +H2O ClO- /ClFe3+/Fe2+
Cl2 + H2O = HClO + HCl Cl2/ ClClO- / Cl2
具有中间氧化数的物质既有氧化性,又有还原 性。如:SO2、HNO2、H2O2、H2SO3等。
三、氧ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ还原电对
1、含义
授受电子的一对物质称为氧化还原电对 Zn2+ + 2e →Zn Cu2++ 2e →Cu 2、表示: 氧化态/还原态 (氧化数高 / 氧化数低)
如:Zn2+/Zn,Cu2+/Cu,MnO4-/Mn2+,Fe3+/Fe2+等
Sn4+(c1),Sn2+(c2) | Pt (+)
7) 加入电极反应其它的物质也应写入电池符 号中 Cr2O72-(c1), H+(c2), Cr3+(c3) | Pt (+)
例题
Cr2O72-+6Cl-+14H+ → 2Cr3++3Cl2↑+7H2O 电极反应
2Cl- - 2e- → Cl2
离子-电子法配平的关键:
(1)氧化剂得到电子数 = 还原剂失去电子数
(2)元素的原子总数相等
(3)根据溶液的酸碱性, 增补H2O,H+或OH-。
练习1: KMnO4+FeSO4+H2SO4(稀)
→MnSO4+Fe2(SO4)3+K2SO4+H2O
离子式:MnO4- + Fe2+ + H+ → Mn2+ + Fe3+ + H2O 半反应: MnO4- + 8H+ +5e → Mn2+ + 4H2O Fe2+ - e → Fe3+ MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ → Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O × 5)
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