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第八章氧化还原反应和电化学基础

(3)多原子分子中,所有的元素氧化数的代数和 等于零;多原子离子中各元素氧化数的代数和等 于该离子所带的电荷数。
(4)氢在化合物中的氧化数一般为+1,但在金属氢 化物,如NaH、CaH2中,氢的氧化数为-1。氧在 化合物中的氧化数一般为-2,但在过氧化物,如 H2O2、BaO2等中,氧的氧化数为-1。在超氧化 物,如KO2中,氧的氧化数为-1/2。在氟氧化物, 如OF2中,氧的氧化数为+2,氟在化合物中的氧化 数皆为-1。
本章内容
§8.1 氧化还原反应 §8.2 原电池和电极电势
§8.1 氧化还原反应
氧化还原反应:有电子得失或电子转移的反应,被 称为氧化还原反应。
8.1.1 氧化值和化合价
为了表示化合物中各元素的原子同其他原子结合的 能力,19C中叶引入“化合价”的概念。
化合价是表示元素原子能够化合或置换1价原子(H) 或1价集团(OH- )的数目,也表示化合物中某原 子成键的数目。
2KClO3=2KCl+2O2
(3)若氧化数的变化发生在同一物质中同一元素的 不同原子间的氧化还原反应称为歧化反应。 如:Cu+在水溶液中的反应: 2Cu+=Cu+Cu2+
(4) 若氧化数的变化发生在不同物质的同一元素 间的氧化还原反应称为反歧化反应。如: Hg2+ + Hg = Hg22+
氧化还原半反应 :
例10-1 计算下列物质中带*元素的氧化数。
H2S*O4、S*2O32-、S4*O62-、Mn*O4-、Fe3*O4
6
2
2.5
7
8/3
指出下列物质中各元素的氧化数:
+1 +7 -2 +1 -2 +1 -1 +1 -1
KClO4 、 Cu2O 、H2O2 、NaH
7.1.2. 氧化还原反应的特征
氧化数升高,被氧化
0
Cl2 + 2I-
-1
-1
I2 + 2Cl-
0
氧化数降低,被还原
氧化剂
还原剂
❖ 氧化:在氧化和还原反应中,元素氧化数升高的 过程称为氧化。
❖ 还原:在氧化和还原反应中,元素氧化数降低的 过程称为还原。
特征: 反应中氧化过程和还原过程同时发生
一种元素的氧化数升高,必有另一种元素的氧化数 降低,且氧化数升高总数与氧化数降低总数相等。
*或:A原子与电负性较大的B原子成键时“给
出”的电子数。
OCO
确定元素氧化数所遵循的一般原则如下: (1) 任何形态的单质中元素的氧化数为零。如N2、 Zn、S8等物质中,N2、Zn、S的氧化数都为零。
(2)单原子离子的氧化数等于离子所带的电荷数。 如Fe3+、Cl-离子中铁和氯元素的氧化数分别为 +3、-1。(注意离子电荷与氧化数表示方法不 同。)
例:Cl2/Cl-,I2/I❖ 氧化还原电对的书写形式与反应式有关。
半反应
电对
MnO4-+8H++5e=Mn2++4H2O
MnO4-/Mn2+
MnO4-+2H2O+3e=MnO2+4OH- MnO4-/MnO2
氧化型物质的氧化能力与还原型物质的还原能力与 共轭酸碱的强弱相似:
在氧化还原电对中,氧化型的氧化能力越强,则 其共轭还原型的还原能力越弱;反之,还原型的 还原能力越强,则其共轭氧化型的氧化能力越弱。 氧化还原反应是两个氧化还原电对共同作用的结 果,反应一般按照较强的氧化剂和较强的还原剂 相互作用的方向进行。
在共价化合物中某原子的原子价数即为该原子形成 的共价单键的数目,在离子型化合物中即为离子的 原子价数。如NH3、PCl5 、CO2 、NH4+
在价键理论和电负性的基础上,为了表示各元素在 化合物中所处的化合状态,无机化学中引入了氧化 值(又称氧化数)的概念。
1970 年 国 际 纯 粹 与 应 用 化 学 联 合 会 ( IUPAC ) 对 氧化值作了如下定义:氧化值(又称氧化数)是某 元素一个原子的荷电荷,在化合物中,这种荷电 荷把成键电子指定给电负性较大的原子而求得。
7.1.4 氧化还原反应方程式的配平
1. 氧化数法 原则:还原剂氧化数升高数和氧化剂氧化数降低数相 等(得失电子数目相等)
写出化学反应方程式 确定有关元素氧化态升高及降低的数值 确定氧化数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。
核对,可用H+, OH–, H2O配平。
例: As2S3 + HNO3 H3AsO4 + H2SO4 + NO
物质
氧化剂 还原剂
得 还原 失 氧化
降低 升高
氧化性 活泼非金 属,高价 离子
还原性 活泼金属 低价离子
练习:指出下列反应的氧化剂、还原剂并写 出它们的氧化反应和还原反应。
(1)CuO + H2= Cu + H2O
(2)2Cu+ = Cu + Cu2+
还 原 剂
氧化数由0变为+1(升高)
氧 化
CuO + H2= Cu + H2O
氧化数升高的元素:
2As3+ →
3S2– →
2As5+ 3S6+
升高 4 升高24
共升高 28
N5+ → N2+
降低3
3As2S3 + 28HNO3 6H3AsO4 + 9 H2SO4 +
28NO 左边28个H, 84个O ;右边36个H,88个 O 左边比右边少8个H,少4个O
❖ Cl2+2KI=2KCl+I2
还原反应Cl2+2e=2Cl氧化反应 2I--2e=I2
氧化还原半反应
氧化还原半反应式中,氧化数较高的物 质称为氧化型物质,氧化数较低的物质 称为还原型物质。
7.1.3 氧化还原电对
❖ 同一元素的氧化型和还原型构成的共轭体 系称为氧化还原电对。
用“氧化型/还原型”表示。
❖ 氧化剂:得电子的物质,氧化数降低。
❖ 还原剂:失电子的物质,氧化数升高。
❖ 氧化反应:失电子即氧化数升高Biblioteka 过程,2I- - 2e I2
❖ 还原反应:得电子即氧化数降低的过程,
Cl2 + 2e
2Cl-
❖ 氧化性:得电子的能力
❖ 还原性:失电子的能力
反应物 电子 发生反 氧化数 呈现
得失 应
变化 性质

氧化数由+2变为0(降低)
还原反应:CuO+2H++2e≒Cu+H2O 氧化反应:H2+2OH--2e≒2H2O
氧化还原反应分类 :
(1)将氧化数变化发生在不同物质中不同 元素间的反应称为一般氧化还原反应 .
(2)若氧化数的变化发生在同一物质中不同 元素间的反应称为自身氧化还原反应。
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