第11章电化学基础氧化还原反应11--1原电池11--211--3实用电池和电解
第11章 电化学基础 11-1 氧化还原反应 11-2 原电池 11-3 实用电池和电解
本章要求：1、牢固掌握氧化还原的基本要领熟练掌握氧化还原反应式配平的方法。2、理解标准电极电势的意义，能运用标准电极电势来判断氧化剂和还原剂的强弱、氧化还原反应的方向和计算平衡常数。3、会用奈斯特方程式来讨论离子浓度变化时电极电势的改变和对氧化还原反应的影响。本章重点：氧化还原反应式的配平，用电极电势判断氧化还原反应发生的方向。本章难点：能斯特方程的应用
本章要求： 1、牢固掌握氧化还原的基本要领熟练掌握氧化还原反 应式配平的方法。 2、理解标准电极电势的意义，能运用标准电极电势来 判断氧化剂和还原剂的强弱、氧化还原反应的方向和 计算平衡常数。 3、会用奈斯特方程式来讨论离子浓度变化时电极电势 的改变和对氧化还原反应的影响。 本章重点：氧化还原反应式的配平，用电极电势判断 氧化还原反应发生的方向。 本章难点：能斯特方程的应用
11--1 氧化还原反应1--1、氧化值和氧化态定义1：氧化数是某元素一个原子的荷电数，这种荷电数，由假设把每个键中的电子指定给电负性更大的原子而求得。定义2：系指某元素一个原子在分子或复杂离子中或该原子转化成离子时所具有的形式电荷（或表观电荷）数。用以表示原子在化合物中所处的氧化程度和化合状态。设定氧化态的自的：是为了判定某反应是不是氧化还原反应，并确定氧化剂和还原剂以及发生的还原（得电子）过程和氧化（失电子）过程。元素的氧化数的数值决定于形成分子时一个原子的得失电子数或偏移的共用电子对数，其符号（正或负）则决定于两成键原子电负性的相对大小，电负性较小的为正值，电负性较大的为负值（得到电子或使电子对靠近）
1-1、氧化值和氧化态 定义1：氧化数是某元素一个原子的荷电数，这种荷电数，由 假设把每个键中的电子指定给电负性更大的原子而求得。 定义2：系指某元素一个原子在分子或复杂离子中或该原子转 化成离子时所具有的形式电荷（或表观电荷）数。用以表示原子 在化合物中所处的氧化程度和化合状态。 设定氧化态的目的：是为了判定某反应是不是氧化还原反 应，并确定氧化剂和还原剂以及发生的还原（得电子）过程和氧 化（失电子）过程。 元素的氧化数的数值决定于形成分子时一个原子的得失电子数 或偏移的共用电子对数，其符号（正或负）则决定于两成键原子 电负性的相对大小，电负性较小的为正值，电负性较大的为负值 （得到电子或使电子对靠近）。 11-1 氧化还原反应
确定氧化值的规则1、离子型化合物中，元素的氧化数等于该离子所带的电荷数。NaCl2、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。CO23、单质中，元素的氧化数为零。如H，Fe。4、中性分子中，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。NO，SO.2-5、氢的氧化数一般为十1、在金属氢化物中为一1，如NaH6、氧的氧化数一般为一2，在过氧化物中为一1，如H,O2，Na,O,。在超氧化物中为一0.5，如KO,，在氧的氟化物中为十1或十2，如O,F2，OF2°
1、离子型化合物中，元素的氧化数等于该离子所带的电 荷数。NaCl 2、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。CO2 3、单质中，元素的氧化数为零。如H2，Fe。 4、中性分子中，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。NO ， SO4 2- 。 5、氢的氧化数一般为＋1、在金属氢化物中为－1，如 NaH 6、氧的氧化数一般为－2，在过氧化物中为－1，如H2O2 ， Na2O2。在超氧化物中为－0.5，如KO2，在氧的氟化物 中为＋1或＋2，如O2F2，OF2。 确定氧化值的规则
例：求KMnO中Mn的氧化数。解：设的Mn氧化数为x，已知K的氧化数为+1，O的氧化数为-2，则：1 X 1+x+4 X(-2)=0X= +7即在KMnO4中Mn的氧化数为+7。在指出下列物质中各元素的氧化数：+ +-2 +- +1 -1+1 +7 -2KC104 、Cu20 、Pb304、H,02 、NaHHHHH1 2由此可见，氧化数的数-O-H值可以是任意有理数HHH2
例：求KMnO4中Mn的氧化数。 解：设的Mn氧化数为x，已知K的氧化数为+1，O的 氧化数为-2，则： 1×1+x+4×(-2)=0 x= +7 即在KMnO4中Mn的氧化数为+7。 在指出下列物质中各元素的氧化数： KClO4 、 Cu2O 、Pb3O4、H2O2 、NaH +1 +7 -2 +1 -2 + — -2 8 3 +1 -1 +1 -1 H—C—C—C—O—H | H | H | H H | H | H | -3 -2 -1 -2 由此可见，氧化数的数 值可以是任意有理数
1--2、氧化还原半反应式得电子过程称还原（半)反应得电子物质得失电子定义+称氧化剂CuO + H,Cu + H,O此定义反映了失电子物质氧化还原反应失电子过程称氧化（半反应称还原剂的本质氧化数升降定义氧化数降低过程称还原(半反应氧化数降低物+200十质称氧化剂此定义更容易 Cu + H,0CuO + H,判别氧化还原氧化数升高物氧化数升高过程称氧化(半)反应反应质称还原剂
得失电子定义 CuO + H2 ===== Cu + H2O 得电子物质 称氧化剂 失电子物质 称还原剂 得电子过程称还原(半)反应 失电子过程称氧化(半)反应 氧化数升降定义 CuO + H2 ===== Cu + H2O 氧化数降低物 质称氧化剂 氧化数升高物 质称还原剂 氧化数降低过程称还原(半)反应 氧化数升高过程称氧化(半)反应 +2 0 0 +1 此定义反映了 氧化还原反应 的本质 此定义更容易 判别氧化还原 反应 1-2、氧化还原半反应式
CuO + H, =--== Cu + H,O氧化剂氧化还原反应反应物判别的依据：氧还原剂化数变化、化合价变化、电子得氧化剂的还原(半)反应失等。反应过程还原剂的氧化(半)反应Zn+Cu2+=Zn2++Cu由两个半反应组成：(1)氧化反应： Zn= Zn2++2e(2)还原反应：Cu2+＋2e=Cu在同一半反应中，高氧化态的物质称为氧化型，如（1）中的Zn2+和（2）中的Cu2+，低氧化态的物质称为还原型，如（1）中的Zn和（2）中的Cu
CuO + H2 ===== Cu + H2O 氧 化 还 原 反 应 反应物 氧化剂 还原剂 反应过程 氧化剂的 还原(半)反应 还原剂的 氧化(半)反应 判别的依据：氧 化数变化、化合 价变化、电子得 失等。 Zn+Cu2+=Zn2++Cu 由两个半反应组成： 氧化反应： Zn＝ Zn2++2e （1） 还原反应： Cu2+＋2e= Cu （2） 在同一半反应中，高氧化态的物质称为氧化型，如 （1）中的Zn2+和（2）中的Cu2+，低氧化态的物质称为还 原型，如（1）中的Zn和（2）中的Cu
在半反应中，同一元素的两个不同氧化态的物质组成电对。 如Zn= Zn2++2e 中Zn2+/Zn电对表示为：氧化型/还原型如: Zn2+/Zn.电对中的高低氧化态，互为共轭关系：氧化型十ne =还原型（也是半反应的统一写法）如：Zn2++2e =ZnCu2++2e= Cu对于水溶液系统，半反应式中的物质须是它们在水中的主要存在形态，符合通常的离子方程式的书写规则。若一个电对的氧化型的氧化能力强，则其共轭电对的还原型的还原能力弱，同理，若一个电对的还原型的还原能力强，则其共轭电对的氧化型的氧化能力便弱。任何氧化还原反应体系都是由两个申对构成的
在半反应中，同一元素的两个不同氧化态的物质组 成电对。如Zn＝ Zn2++2e 中Zn2+/Zn. 电对表示为：氧化型 / 还原型 如：Zn2+/Zn. 电对中的高低氧化态，互为共轭关系： 氧化型＋ne ＝ 还原型 （也是半反应的统一写法）如： Zn2++2e ＝Zn Cu2+＋2e= Cu 对于水溶液系统，半反应式中的物质须是它们在水中的主要 存在形态 ，符合通常的离子方程式的书写规则。 若一个电对的氧化型的氧化能力强，则其共轭电对的还原型 的还原能力弱，同理，若一个电对的还原型的还原能力强，则其 共轭电对的氧化型的氧化能力便弱。 任何氧化还原反应体系都是由两个电对构成的
1--3 氧化还原反应方程式的配平1、氧化数法：原则：质量守恒和氧化数守恒配平步骤：A、写出氧化还原反应的反应式。标出氧化数有变化的元素及相应氧化数升降数。B、达根据氧化数守恒原则配平系数。用最小公倍数法配平氧化剂、还原剂及其反应产物前的化学计量数。C、核对反应前后所有元素原子的数目。用观察法配平反应中氧化数未发生改变的元素的原子的个数。在这一步配平中已确定的系数不能改变。此步的配平步骤一般是先配平原子团，再配平氢、氧以外的其它原子，接下来是氢，最后为氧
1、氧化数法： 原则：质量守恒和氧化数守恒 配平步骤： A、写出氧化还原反应的反应式。标出氧化数有变化的元素 及相应氧化数升降数。 B、根据氧化数守恒原则配平系数。用最小公倍数法配平氧 化剂、还原剂及其反应产物前的化学计量数。 C、核对反应前后所有元素原子的数目。用观察法配平反应中 氧化数未发生改变的元素的原子的个数。在这一步配平中已确 定的系数不能改变。此步的配平步骤一般是先配平原子团，再 配平氢、氧以外的其它原子，接下来是氢，最后为氧。 1-3 氧化还原反应方程式的配平
例：配平下面的反应：高锰酸钾与盐酸反应制取氯气解：A：写出基本反应式并标出有变化的氧化数：+2KMnO4 + HCl -→ MnCl,+ Cl2 +H,OB：配平基本系数：按最小公倍法配平氧化数升高与降低的数值。（最小公倍数是10）-5(氧化数降低5)×22KMnO4 +10HCl →2MnCl2 +5Cl2 + H,O1×2(氧化数升高2)×5C：配平其它未发生氧化还原反应的原子，写出已配平的氧化还原反应，改箭号为等号2KMnO4 + 16HCl = 2MnCl,+ 5Cl, + 8H,0 + 2KCl
例：配平下面的反应：高锰酸钾与盐酸反应制取氯气。 KMnO4 + HCl → MnCl2+ Cl2 +H2O + 7 -1 +2 0 B：配平基本系数：按最小公倍法配平氧化数升高与 降低的数值。（最小公倍数是10） 2KMnO4 +10HCl →2MnCl2 +5Cl2 + H2O -5(氧化数降低5)×2 1×2(氧化数升高2)×5 C：配平其它未发生氧化还原反应的原子，写出已配 平的氧化还原反应，改箭号为等号。 2KMnO4 + 16HCl = 2MnCl2+ 5Cl2 + 8H2O + 2KCl 解：A：写出基本反应式并标出有变化的氧化数：