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大学本科无机化学 氧化还原反应


例:配平反应方程式
KMnO4+ K2SO3 酸性溶液MnSO4+K2SO4
(1)
MnO
4
+
SO
2 3
SO
2 4
+ Mn 2+
(2)
MnO
4
+ 8H +
+ 5e
Mn 2+
+ 4H 2O

SO
2 3
+
H2O
SO
2 4
+
2H +
+
2e

(3) ①×2+②×5得
2MnO
4
+ 16H +
+ 10e
Cu2+ +2e- =Cu
2、氧化还原电对
Zn2+/Zn, Cu2+/Cu
氧化型/还原型
6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ +7H2O Fe2+ = Fe3+ +e-
Cr2O72- +14H+ + 6e- =2Cr3+ +7H2O
Fe3+/Fe2 +,Cr2O72-/Cr3+
Cu-Zn原电池装置
负极 (电子流出 ):Zn 2e Zn 2+ 氧化反应 正极 (电子流入 ):Cu 2+ + 2e Cu 还原反应 电池反应: Zn + Cu 2+ Zn 2+ + Cu
氧化型 + Z e 还原型 电对: Zn 2 + /Zn ,Cu 2 + /Cu
金属导体如 Cu、Zn
小结:ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
酸性介质: 多n个O+2n个H+,另一边 +n个H2O
碱性介质: 多n个O+n个H2O,另一边 +2n个OH-
中性介质: 左边多n个O+n个H2O,右边+2n个OH右边多n个O+2n个H+,左边n个H2O
7.2 电化学电池
原电池 原电池电动势的测定 原电池的最大功与Gibbs函数
一、原电池 1.Volta电池的构造
2Cl Fe3+
( ) ( ) () Pt Fe2+ 1.0mol L1 , Fe3+ 0.1mol L1 ( ) ‖ Cl 2.0mol L1 Cl2(101325Pa) ,Pt (+)
二、Volta电池电动势的测定 () Zn Zn 2+ (1.0mol L1)‖ Cu2+ (1.0mol L1) Cu (+)
2Mn 2+
+ 8H 2O
+)
5SO
2 3
+ 5H 2O
5SO
2 4
+ 10H +
+ 10e
2MnO4 + 5SO32 + 6H+ 2Mn2+ + 5SO24 + 3H2O 2KMnO4 + 5K2SO3 + 3H2SO4
2MnSO4 + 6KSO4 + 3H2O
例:配平 Cl 2 (g) + NaOH Δ NaCl + NaClO 3
确定氧化数的规则
⑴ 离子型化合物中,元素的氧化数等 于该离子所带的电荷数 。
⑵ 共价型化合物中,共用电子对偏向 于电负性大的原子 ,两原子的形式电荷数 即为它们的氧化数。
⑶单质中,元素的氧化数为零。
⑷中性分之中,各元素原子的氧化数 的代数和为零 ,复杂离子的电荷等于各 元素氧化数的代数和。
⑸ 氢的氧化数一般为+1,在金属氢化
7.1 氧化还原反应的基本概念 氧化值(数) 氧化剂和还原剂 半反应和氧化还原电对
离子— 电子法配平氧化还原方程式
一、氧化值(数)
Cu2+ + Zn Zn2+ + Cu
得失电子
H2(g)+ Cl2(g) 2HCl(g) 电子偏移
氧化数:是指某元素的一个原子的荷
电数,该荷电数是假定把每一化学键中的
电子指定给电负性更大的原子而求得的。
四、离子— 电子法配平氧化还原方程式
配平原则: (1) 电荷守恒:得失电子数相等。 (2) 质量守恒:反应前后各元素原子总数相
等。
配平步骤:
(1)用离子式写出主要反应物和产物 (气体、纯液 体、固体和弱电解质则写分 子式)。
(2)将反应分解为两个半反应式,并 配平两个半反应的原子数及电荷数。
(3)根据电荷守恒,以适当系数分别 乘以两个半反应式,然后合并,整理,即 得配平的离子方程式;有时根据需要可将 其改为分子方程式。
电极 惰性导体如 Pt、石墨棒
2.原电池符号
() Zn Zn 2+ (1.0mol L1 )‖ Cu2+ (1.0mol L1) Cu (+)
书写原电池符号的规则:
⑴ 负极“-”在左边,正极“+”在右边,盐桥 用“‖”表示。
⑵ 半电池中两相界面用“ ”分开,同相不同 物种用“,”分开,溶液、气体要注明ci,pi 。
3
二、氧化剂和还原剂
在氧化还原反应中,失去电子的物质是还原 剂,得到电子的物质是氧化剂。
如:Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu
6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ +7H2O
三、半反应和氧化还原电对
1、半反应
对反应:Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu 半反应:Zn = Zn2+ + 2e-
例:配平方程式
Ca
3
(PO
4
) 2
+
C + SiO2
CaSiO3
+
P4
+
CO2
解 C + 2H2O CO2 + 4H+ + 4e

2Ca3 (PO4
) 2
+
6SiO2+ 10H2 O
+
20e
①×5+②得
6CaSiO3 + P4 + 20OH ②
2Ca3 (PO4
) 2
+
6SiO2
+
5C
6CaSiO3 + P4 + 5CO2
1
物中为 -1,如 Na H 。
⑹ 氧的氧化数一般为-2,在过氧化物
1
1
中为-1,如 H2 O2 ` Na2 O2 , 在超氧化物中
0.5
为-0.5,如 K O 2 ,在氧的氟化物中为+1或
+2,如
+1
+2
O2 F2 , O F2 。
例:
H5I O6
S2
O
2 3
S4
O
2 6
Fe 3 O 4
I的氧化数为 + 7 S的氧化数为 + 2 S的氧化数为 + 2.5 Fe 的氧化数为 + 8
⑶ 纯液体、固体和气体写在惰性电极一边用 “,”分开。
例:将下列反应设计成原电池并以原电池符 号表示
( ) 2Fe2+ 1.0mol L1 + Cl2(101325Pa) ( ) ( ) 2Fe3+ 0.1mol L1 + 2Cl 2.0mol L1
解: 正 极 Cl2 + 2e 负 极 Fe2+ e
解:
Cl2 (g) + 2e 2Cl

Cl2 (g)
+ 12OH
2ClO
3
+
6H2O +10e

①×5+②得
6Cl2 (g) +12OH 10Cl + 2ClO3 + 6H2O 化简得
3Cl2(g)+ 6OH 5Cl + ClO3 + 3H2O 3Cl2(g)+ 6NaOH 5NaCl + NaClO3 + 3H2O
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