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无机及分析化学08 第八章 氧化还原平衡与氧化还原滴定法

在过氧化物(H2O2,BaO2)中,氧的氧化数为-1;
在超氧化物中(KO2),氧的氧化数 为 -1/2 ;
在氧的氟化物(OF2,O2F2)中,氧的氧化数 分别为+2和+1。
在所有的氟化物中氟的氧化数为-1。
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例: SiO2: Si的氧化数为+4;
Cr2O72-:Cr的氧化数为+6; Fe3O4: Fe的氧化数为 8 ; S2O32-: S的氧化数为+2; S4O62-: S的氧化数为2.5;
第八章 氧化还原反应与氧化还原滴定法
Chapter Eight
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氧化还原反应 原电池及电极电势 电极电势的应用 氧化还原滴定法 常用氧化还原滴定法 重点:氧化还原方程式的配平;电极电势的应用 和有关计算;能斯特方程;氧化还原滴定的主要 方法、滴定条件;氧化还原滴定法计算。 难点:各种因素对电极电势影响的定量计算;氧 化还原滴定法中的计算
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例:已知下列电池图解: Zn(s)|Zn2+(c1)||H+(c2)|H2(p ) | Pt 写出原电池的电极反应和电池反应。 解:负极,氧化反应
Zn(s)
Zn2+(aq)+2e-
正极,还原反应
2H+(aq)+2e氧化还原反应 Zn(s)+2H+(aq)
H2(g)
Zn2+(aq)+H2(g)
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(5) 正负极

电子的流出极叫负极:Zn极

电子的流入极叫正极:Cu极
(6) 阴阳极

阳极(Positive Electrode): 凡是进行氧化反应的电极叫阳极。

阴极(Negative Electrode): 凡是进行还原反应的电极叫阴极。
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金属越不活泼
得电子趋势越大 电极表面积累 的正电荷越多 E(O/R)值越大
故氧化态物质 的氧化能力越强
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3. 原电池的电动势
(1)表示 正负电极之间的平衡电势差
ε= E +- E - 如 ε= E(Cu2+/Cu)- E(Zn2+/Zn) 标态 ε = E+ - E 如 ε = E (Cu2+/Cu) – E (Zn2+/Zn)
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氧化反应 还原反应
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(3) 氧化还原电对 两个半反应中氧化态和相应的还原态
物质构成的两个氧化还原电对。 氧化态/还原态: Zn2+/Zn Cu2+/Cu
(4)电池反应
两个半反应组成的氧化还原总反应叫 电池反应。
Zn(s) + CuSO4(aq)
ZnSO4(aq) + Cu(s)

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§8.1 基本概念及氧化还原方程式配平 8.1.1 氧化与还原定义
1. 与氧结合的过程叫氧化, 除去氧的过程叫还原。 局限性:覆盖范围小 。 如 Mg(s)+Cl2(g) MgCl2(s)
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2. 失去电子的过程叫氧化,得到电子的 过程叫还原。
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5、 原电池表示方法
(-)Zn ZnSO4
—电池图解式,电池符号
(1) 负极写左边,正极写右边
CuSO4 Cu(+)
(2) 半电池中两相界面用“|”表示
两种溶液间用“,”,两种固体间 也用“|”,纯溶液和气体写在惰性电极 一边,用“,”隔开。
Zn|ZnSO4 Pt|Fe2+,Fe3+
CuSO4|Cu Fe3+,Fe2+|Pt
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8.1.3 氧化还原反应式的配平
1. 配平原则
电荷守恒
——离子电子法
反应中氧化剂得到的电子总数必须等 于还原剂所失去的电子总数。
质量守恒
根据质量守恒定律,方程式两边各种
元素的原子总数必须各自相等,各物种的
电荷数的代数和必须相等。
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2. 配平步骤
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(3) 两半电池之间用“||”表示
Zn|ZnSO4 || CuSO4|Cu (4) 注明溶液的浓度(气体注明分 压) 、相态 Zn(s)|ZnSO4(c1)||CuSO4(c2)|Cu(s)
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例:将Fe2+(aq)+Ag+(aq)
Fe3+(aq)+Ag组
Pt|H2(100kPa)|H+(1mol· -1) L
2H+(aq) + 2eH+/H2 E (H+/H2)=0.000V
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盐桥(Salt Bridge)的功效 构造:将饱和KCl中加入琼脂加热后,装 入U 形管中,冷却后成为凝胶。有 可自由移动的K+,Cl-。 作用:构成电的通路。
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结论:装置2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
成原电池,用电池图解式表示。
解:电对 氧化反应 还原反应
Fe3+/Fe2+ Fe2+(aq) Ag+ (aq) +e-
Ag+/Ag Fe3+ (aq) +e- (-) Ag (s) (+)
Fe2+(c1) | Fe3+(c2) || Ag+(c3) | Ag Pt | Fe2+(c1),Fe3+(c2) || Ag+(c3) | Ag
2OH-(aq) Pt | O2(p)|OH-(c)
金属-难 AgCl(s) +e溶盐电极
Ag(s) +Cl-(aq) Ag|AgCl|ClChapter Eight
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8.2.2 电极电势
1. 电极电势的产生
M M
溶解
Mn+ + ne-
金属越活泼,溶液越稀, 这种倾向越大。 同时
Mn+ + Mn+
Cu
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装置2: 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。 检流计
e盐 桥 KCl (aq) Zn Cu
e-
原电池
ZnSO4(aq)
1.0mol· L -1
CuSO4(aq)
1.0mol· L -1
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装置1: 将Zn片直接插入CuSO4溶液中
现象:Zn片溶解,Cu析出。 解释: Zn(s)+CuSO4(aq) ZnSO4(aq)+Cu(s)
Zn
Zn直接和CuSO4溶液接触, Zn失去的电子直接给Cu2+, 电子流动无序,Zn片溶解, Cu析出,温度升高。 结论:化学能转变为热能。
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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; (3)取出盐桥,指针回零,放入盐桥,指针偏 转,说明盐桥构成了电的通路。 解释: Zn(s) Zn2+(aq)+2e- (负极) Cu2+(aq)+2eCu(s) (正极) Zn(s)+CuSO4(aq) ZnSO4(aq)+ Cu(s)
解: I II III
MnO4- + SO32-
SO42- + Mn2+ ①
MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn2+ + 4H2O
SO32- + H2O = SO42- + 2H+ + 2e② ①×2+②×5得: 2MnO4- + 16H+ + 10e- = 2Mn2+ + 8H2O
+) 5SO32- + 5H2O = 5SO42- + 10H+ + 10e2MnO4- + 5SO32- + 6H+ = 2Mn2+ + 5SO42- + 3H2O
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4、基本术语
Zn(s) Zn2+(aq) + 2eCu(s) Cu2+(aq) + 2e(1)半电池(电极)
进行氧化反应和还原反应的两个不同的区域,也 称电极。 Zn-ZnSO4 组成锌电极, Cu-CuSO4 组成铜电极。
(2)半反应(电极反应)
两个半电池中进行的氧化和还原反应就是两 个半反应。 Zn(s) Zn2+(aq)+2eCu2+(aq)+2eCu(s)
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(2) 标准氢电极
H2,100kPa
H+
1mol· -1 L
Pt电极
标准氢电极构造示意图
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结构
镀疏松铂黑的 Pt 丝,插入
c(H+)=1mol· -1的硫酸溶液, L 不断通入p(H2) =100kPa纯H2
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