第四章氧化和还原 第一节氧化还原反应的基本概念 1氧化还原反应 2氧化数 3氧化还原反应方程式的配平 第二节氧化还原反应与原电池 1原电池 2电池电动势 3电极电势 4标准电极电势 第三节电极电势 18与△G 2平衡常数与标准电池电势 3影响电极电势的因素
第四章 氧化和还原 第一节 氧化还原反应的基本概念 1 氧化还原反应 2 氧化数 3 氧化还原反应方程式的配平 第二节 氧化还原反应与原电池 1 原电池 2 电池电动势 3 电极电势 4 标准电极电势 第三节 电极电势 1 与 G 2 平衡常数与标准电池电势 3 影响电极电势的因素
第四章氧化和还原 第四节电极电势的应用 1由标准Gibs自由能变(△G)计算 2由已知电对的E计算 3比较氧化剂、还原剂的强弱 4判断氧化还原反应的方向 5K的确定 6K,的测定
第四章 氧化和还原 第四节 电极电势的应用 1 由标准Gibbs自由能变（G ）计算 2 由已知电对的E 计算 3 比较氧化剂、还原剂的强弱 4 判断氧化还原反应的方向 5 Ksp 的确定 6 Ka 的测定
第一节氧化还原反应的基本概念 1氧化还原反应-( Electron Transfer) 年代氧化反应还原反应 历史发展 18世纪末与氧化合从氧化物夺取氧 19世纪中化合价升高化合价降低 20世纪初失去电子得到电子 认识不断深化 Fe氧化 F e4+ 2e 还原 氧化、还原 还原 Cu2++ 2e Cu 半反应 氧化 Fe Cu2 Fe2++Cu氧化还原反应 还原态=氧化态+ne,电子转移 (酸三碱+nH,质子转移) 氧化态、还原态的共轭关系
第一节 氧化还原反应的基本概念 1 氧化还原反应 – (Electron Transfer) 年代 氧化反应 还原反应 18世纪末 与氧化合 从氧化物夺取氧 19世纪中 化合价升高 化合价降低 20世纪初 失去电子 得到电子 认 识 不 断 深 化 Fe Fe2+ + 2e Cu2+ + 2e Cu 氧化 氧化 还原 氧化、还原 半反应 Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu 氧化还原反应 还原态 = 氧化态 + n e, 电子转移 ( 酸 ＝ 碱 + n H+ , 质子转移) 氧化态、还原态的共轭关系 历 史 发 展 还原
2氧化数与电子转移 Fe Cult Fe 2+ Cu2个“e”的转 移 H2+0.502→H2O 共价键 形式电荷”+1-2(电子偏移情况的反映) 称为“氧化数” 经验规则:各元素氧化数的代数和为零。 1)单质中,元素的氧化数等于零。(N2、H2、O2等) 2)二元离子化合物中,与元素的电荷数相一致。NaC1CaF2 1+2,-1 3)共价化合物中,成键电子对偏向电负性大的元素。 0:-2(H20等);-1(H2O2);-0.5(K02超氧化钾) H:+1,一般情况;-1,CaH2、Na
2 氧化数与电子转移 Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu 2个 “e” 的转 移 H2 + 0.5 O2 → H 2 O 共价键 “形式电荷” +1 -2 称为“氧化数” （电子偏移情况的反映） 经验规则： 各元素氧化数的代数和为零。 1）单质中，元素的氧化数等于零。（N2、H2 、O2 等） 2）二元离子化合物中，与元素的电荷数相一致。 NaCl CaF2 +1,-1 +2,-1 3) 共价化合物中，成键电子对偏向电负性大的元素。 O: -2 (H2O 等）； －1 （H2O2); -0.5 (KO2 超氧化钾） H: +1, 一般情况； －1， CaH2 、NaH
思考题:确定氧化数 (1) Na2S2O3 Na2S4OC +2 +2.5 (2)K2 Cr20, CrO +6 +10 (3)KO2 KO3 0.5 -1/3 注意:1)同种元素可有不同的氧化数; 2)氧化数可为正、负和分数等; 3)氧化数不一定符合实际元素的电子转移情况。 S202 o-S-O +4,(+6 S的氧化数为+2, 0,(-2)
思考题： 确定氧化数 （1）Na2S2O3 Na2S4O6 +2 +2.5 （2）K2Cr2O7 CrO5 +6 +10 （3）KO2 KO3 -0.5 -1/3 注意：1） 同种元素可有不同的氧化数； 2） 氧化数可为正、负和分数等； 3） 氧化数不一定符合实际元素的电子转移情况。 S2O3 2- S的氧化数为＋2， S O - - O O S +4, (+6) 0, (-2)
3氧化还原反应方程式的配平 例:在酸性介质中,K2Cr2O氧化FeSO4,生成Fe2(SO)3和 绿色Cr2(SO)3,配平此反应方程式。 解:1)写出反应物、产物及反应条件 Cr 02-+ Fe2+ H Fe3+ Cr3 2)写出各氧化数 Cr2072-+ Fe2++ H+= Fe3+ Cr3+ +6 3)配平氧化剂、还原剂前系数 2O2-+ 6Fe2++ H+= 6Fe3++ 2Cr3+ 4)用H2O等进行总配平 Cr2072-+6Fe++ 14H+=6Fe3++ 2Cr3++7H20
3 氧化还原反应方程式的配平 例： 在酸性介质中，K2Cr2O7氧化FeSO4 , 生成 Fe2 (SO4 )3 和 绿色Cr2 (SO4 )3 , 配平此反应方程式。 解：1）写出反应物、产物及反应条件 Cr2O7 2- + Fe2+ + H+ = Fe3+ + Cr3+ 2）写出各氧化数 Cr2O7 2- + Fe2+ + H+ = Fe3+ + Cr3+ +6 3）配平氧化剂、还原剂前系数 Cr2O7 2- + 6Fe2+ + H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ 4）用H2O等进行总配平 Cr2O7 2- + 6Fe2+ + 14H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O
思考题:配平方程式、改错 1)原来:2Crp+3Cl2+80H-=2CrO2-+6Cl-+8H 分析:碱性条件、酸性条件? OH 若在碱性条件下,Cr→Cr(OH OH Cl,→CI+CIO e OH- CI 改正:碱性介质中: 2 Cr(OH3 3Cl2+ 10 OH-= 2Cr042-+ 6CI+8 H2O 酸性介质中: 2 Cr3++ 3C1, +7 H,0= Cr,0,2-+6CI+ 14 H+ 2)原来:Pb(Ac)2+Co-+H12O=2H+2Ac-+PbO2+Cl 改正:Pb(Ac)2+Co-+H2O=2HAc+PbO2+Cl
思考题： 配平方程式、改错 1）原来：2 Cr3+ + 3Cl2 + 8OH－ = 2CrO4 2－ + 6Cl－ + 8H+ 分析： 碱性条件、酸性条件 ？ 若在碱性条件下， Cr3+ → Cr(OH)3 Cl2 → Cl- + ClOCl－ 改正：碱性介质中： 2 Cr(OH)3 + 3Cl2 + 10 OH－ = 2CrO4 2－ + 6Cl－ + 8 H2O 酸性介质中： 2 Cr3+ + 3Cl2 + 7 H2O = Cr2O7 2－ + 6Cl－ + 14 H＋ 2）原来：Pb(Ac)2 + ClO－ + H2O = 2 H+ + 2 Ac－ + PbO2 + Cl－ 改正：Pb(Ac)2 + ClO－ + H2O = 2 HAc + PbO2 + Cl－ OHOHOH- 2e
配平注意事项: 写出的方程式必须与实验事实相符合 反应介质:酸性介质中,不能出现OH 碱性介质中,不能出现H+ In acidic solution balance o by adding h,o to the side of each half-reaction that needs o. and then balance h by adding Ht to the side that needs h In basic solution balance o by adding h,o to the side that needs o. Then balance H by adding H2o to the side that needs h. and for each h o molecule added add an oh- ion the the other side 难溶或弱电解质应写成分子形式 注明沉淀的生成,气体的产生等
配平注意事项： 写出的方程式必须与实验事实相符合 • 反应介质： 酸性介质中，不能出现 OH－ 碱性介质中，不能出现 H＋ In acidic solution, balance O by adding H2O to the side of each half-reaction that needs O, and then balance H by adding H+ to the side that needs H. In basic solution, balance O by adding H2O to the side that needs O. Then balance H by adding H2O to the side that needs H, and for each H2O molecule added, add an OHion the the other side. • 难溶或弱电解质应写成分子形式 • 注明沉淀的生成，气体的产生等
第二节氧化还原反应与原电池 Sw itch 负极 Voltmeter 正极 Zn l No& Nat anode Cu N NO cathode Zn2+ NO NO. Cu2 zn(s)→>Zn2+(an)+2e Ct2+(an)+2e→Cu(s) Cu-Zn Movement of cations 原电池 Movement of anions
第二节 氧化还原反应与原电池 Cu-Zn 原电池 负极 正极
电池电动势(8)与电极电势(E) 1原电池( Galvanic cells) (电解池 electrolytic cells) 化学能转化成电能的装置 1)组成: 写电池符号应注意事项: ①半电池(电极) 正、负极:(-)左, ②检流计 (+)右 ③盐桥(琼脂+强电解质 界面“|”:单质与 (KC,KNO3等) “极棒”写在一起,写 补充电荷、维持电荷平衡 在“|”外面。 2)电极反应: ·注明离子浓度(c), 正极(Cu):Cu2++2e=Cu 气态时用分压(p).物 负极(Zn) Zn= Zn2++2e 质状态:固态(s),液 3)电池反应及电池符号: 态(1)等 Zn Cu2+= Zn2++ Cu 盐桥:“|” (→)Zn|Zn2+(c1)‖Cu2+(c2)|Cu(+)
二、电池电动势()与电极电势() 1 原电池（Galvanic cells） 化学能转化成电能的装置 1）组成： ① 半电池（电极） ② 检流计 ③ 盐桥（琼脂＋ 强电解质 （KCl, KNO3等） 补充电荷、维持电荷平衡 2）电极反应： 正极（Cu）: Cu2＋ + 2e = Cu 负极（Zn）: Zn = Zn2+ + 2e 3）电池反应及电池符号： Zn + Cu2＋ = Zn2+ + Cu (－) Zn | Zn2+ (c1 ) || Cu2＋ (c2 ) | Cu (＋) 写电池符号应注意事项： • 正、负极：(－) 左， (＋) 右 • 界面“|”: 单质与 “极棒”写在一起，写 在“|”外面。 • 注明离子浓度（c), 气态时用分压（p). 物 质状态：固态（s), 液 态（l) 等 • 盐桥: “||” (电解池 electrolytic cells)