第七章-氧化還原-醫(yī)科大學(xué)化學(xué)課件

第七章

氧化還原反應(yīng)和電極電勢Oxidation-ReductionReactionandEelectrodePotential第七章Oxidation-Reducti11.掌握氧化值的定義，能熟練確定元素的氧化值。2.掌握氧化還原反應(yīng)的基本概念。3.掌握電極反應(yīng)的Nernst方程，會用Nernst方程進(jìn)行有關(guān)計算。4.掌握用電極電勢判斷氧化劑與還原劑的相對強弱，判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向和程度。5.熟練地寫出原電池正、負(fù)極的電極反應(yīng)式，電池符號。6.了解電極電勢產(chǎn)生的原因。教學(xué)基本要求：1.掌握氧化值的定義，能熟練確定元素的氧化值。教學(xué)基本要求：2氧化還原反應(yīng)oxidation-reductionreaction

氧化值oxidationnumber氧化劑oxidant

還原劑reducer

氧化還原電對redoxcouple

原電池primarycell

標(biāo)準(zhǔn)電極電勢standardelectrodepotential電動勢electromotiveforce

標(biāo)準(zhǔn)氫電極standardhydrogenelectrode

Nernst方程Nernstequation

外語詞匯：氧化還原反應(yīng)oxidation-reductionrea3第七章氧化還原反應(yīng)和電極電勢

第一節(jié)氧化還原反應(yīng)的基本概念第二節(jié)原電池第三節(jié)電極電勢和原電池的電動勢第四節(jié)電極電勢的應(yīng)用第七章氧化還原反應(yīng)和電極電勢第一節(jié)氧化還原4一、氧化值oxidationnumber定義：氧化值為某元素一個原子的荷電數(shù)。這種荷電數(shù)由假設(shè)把每個化學(xué)鍵中的電子指定給電負(fù)性較大的原子而求得。

元素的氧化值發(fā)生變化的反應(yīng)稱為氧化還原反應(yīng)oxidation-reductionreaction

。一、氧化值oxidationnumber定義：氧5要進(jìn)一步確定同種元素每一個原子的氧化值時，必須了解化合物的結(jié)構(gòu)。對化合物中的同一種元素的不同原子,常采用平均氧化值-O—S—O-OS-O—S—S—S—S—O-OOOO↑↓↑↓↑↓S2O32-和S4O62-要進(jìn)一步確定同種元素每一個原子的氧化值時，必須了解化合物的結(jié)6確定氧化值的方法如下：(1)在單質(zhì)中，元素的氧化值為零。如：O2

，Cl2

，Mg(2)O元素的氧化值，在正常氧化物中皆為-2

在過氧化物中為-1（如H2O2）；

在超氧化物中為-1/2（如KO2）；

在OF2中為+2。確定氧化值的方法如下：(1)在單質(zhì)中，元素的氧化值為零。(7

(3)H

元素在一般化合物中的氧化值為+1；但在金屬氫化物中為-1(如NaH)。

例題(4)在簡單離子中，元素的氧化值等于該元素離子的電荷數(shù)，如：Mg2+

為+2，Cl-

為-1；在復(fù)雜離子中，元素的氧化值代數(shù)和等于離子的電荷數(shù)如：[S+6O4-2]2-

，[N-3H4+1]+。(5)在中性分子中，所有元素的氧化值代數(shù)和等于零。(3)H元素在一般化合物中的氧化值為+1；例題(4)8在K2Cr2O7中，Cr元素的氧化值為+6。例7-1計算K2Cr2O7中Cr元素的氧化值。

解：在K2Cr2O7中，O元素的氧化值為-2，K元素的氧化值為+1。設(shè)Cr元素的氧化值為x，則有：在K2Cr2O7中，Cr元素的氧化值為+6。例7-9二、氧化劑和還原劑

2Na0+Cl20=2Na+1Cl-1C-4H4+2O20=C+4O2-2+2H2ONa和C反應(yīng)后氧化值升高，被氧化，發(fā)生了氧化反應(yīng)，稱為還原劑（reductionagent）Cl和O反應(yīng)后氧化值降低，被還原，發(fā)生了還原反應(yīng)，稱為氧化劑（oxidizingagent

）ReductionAgentandOxidizingAgent

二、氧化劑和還原劑2Na0+Cl20=2N10每個氧化還原反應(yīng)可拆分成兩個半反應(yīng)Zn+Cu2+=Cu+Zn2+還原半反應(yīng)：Cu2++2e→Cu氧化半反應(yīng)：Zn-2e→Zn2+每個氧化還原反應(yīng)可拆分成兩個半反應(yīng)11氧化還原電對：氧化值較高的物質(zhì)稱為氧化型物質(zhì)，用符號Ox表示；

氧化值較低的物質(zhì)稱為還原型物質(zhì)，用符號Red表示三、氧化還原電對redoxcoupleOx／Red氧化還原電對：三、氧化還原電對redoxcoupleOx12Ox／Red轉(zhuǎn)化關(guān)系：Ox＋ze-＝Red

例如：Cu2+／Cu、Zn2+／Zn它們的關(guān)系如同共軛酸堿對。Ox／Red轉(zhuǎn)化關(guān)系：Ox＋ze-＝Red例如：Cu213第七章氧化還原反應(yīng)和電極電勢

第一節(jié)氧化還原反應(yīng)的基本概念第二節(jié)原電池第三節(jié)電極電勢和原電池的電動勢第四節(jié)電極電勢的應(yīng)用第七章氧化還原反應(yīng)和電極電勢第一節(jié)氧化還原14第二節(jié)原電池（1）原電池的組成（2）原電池的表示方法兩個--半反應(yīng)（電極）鹽橋第二節(jié)原電池（1）原電池的組成兩個--半反應(yīng)（電極）15一、原電池primarycell作用：利用氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芙M成原電池兩個--半反應(yīng)（電極）鹽橋一、原電池primarycell作用：利用氧化還原反應(yīng)將16負(fù)極：Zn→Zn2++2e-

氧化反應(yīng)電極反應(yīng)：（半電池反應(yīng)）電池反應(yīng)：

Zn+Cu2+=Cu+Zn2+正極：Cu2++2e-→Cu

還原反應(yīng)鹽橋的作用：構(gòu)成原電池的通路和維持溶液的電中性。負(fù)極：Zn→Zn2++2e-17書寫原電池符號的方法如下：

(1)（-）電極組成式

電極組成式（+）

(2)半電池中用“｜”表示電極導(dǎo)體與電解質(zhì)溶液之間的界面。(3)溶液要注明濃度，氣體要注明分壓力。

(4)如果電極中沒有電極導(dǎo)體，必須外加一惰性電極導(dǎo)體，惰性電極導(dǎo)體通常是不活潑的金屬（如鉑）或石墨。二、原電池符號書寫原電池符號的方法如下：(1)（-）電極組成式電極18（－）Zn│Zn2+(1mol·L-1)┇┇Cu2+(1mol·L-1）│Cu(＋)

例題（－）Zn│Zn2+(1mol·L-1)┇┇Cu2+(119例7-2將氧化還原反應(yīng)：設(shè)計成原電池，寫出該原電池的符號。解：先將氧化還原反應(yīng)分為兩個半反應(yīng)

還原反應(yīng)：

氧化反應(yīng)：例7-2將氧化還原反應(yīng)：設(shè)計成原電池，寫出該原電池的符20

原電池的正極發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)。因此組成原電池時，電對為正極，電對為負(fù)極。故原電池符號為：

====原電池的正極發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)。因此組成21第七章氧化還原反應(yīng)和電極電勢

第一節(jié)氧化還原反應(yīng)的基本概念第二節(jié)原電池第三節(jié)電極電勢和原電池的電動勢第四節(jié)電極電勢的應(yīng)用第七章氧化還原反應(yīng)和電極電勢第一節(jié)氧化還原22第三節(jié)電極電勢和原電池的電動勢

一、電極電勢的產(chǎn)生二、原電池的電動勢三、標(biāo)準(zhǔn)電極電勢五、Nernst

方程

第三節(jié)電極電勢和原電池的電動勢一、電極電勢的產(chǎn)生23

把金屬插入含有該金屬離子的鹽溶液中，當(dāng)金屬的溶解速率與金屬離子的沉積速率相等時，建立了如下平衡：

溶解沉淀溶解沉淀24這種產(chǎn)生于金屬表面與含有該金屬離子的溶液之間的電勢差稱為電對的電極電勢。

金屬電極的電極電勢電極電勢的符號：E（Mz+/M）這種產(chǎn)生于金屬表面與含有該金屬離子的溶液之間的電勢差稱為電對25第三節(jié)電極電勢和原電池的電動勢

一、電極電勢的產(chǎn)生二、原電池的電動勢

三、標(biāo)準(zhǔn)電極電勢五、Nernst

方程

第三節(jié)電極電勢和原電池的電動勢一、電極電勢的產(chǎn)生26

在沒有電流通過的情況下，正、負(fù)兩極的電極電勢之差稱之為原電池的電動勢electromotiveforce

。

在沒有電流通過的情況下，正、負(fù)兩極的電極電勢之差27第三節(jié)電極電勢和原電池的電動勢

一、電極電勢的產(chǎn)生二、原電池的電動勢三、標(biāo)準(zhǔn)電極電勢五、Nernst

方程

第三節(jié)電極電勢和原電池的電動勢一、電極電勢的產(chǎn)生28標(biāo)準(zhǔn)氫電極標(biāo)準(zhǔn)氫電極29

規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電極電勢為零：

規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電極電勢為零：30標(biāo)準(zhǔn)電極電勢

standardelectrodepotential某一電極在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的電極電勢符號：E(Ox/Red)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：298.15K組成電極的有關(guān)離子的濃度是1mol·L-1,（活度為1）有關(guān)氣體的分壓為100kPa。標(biāo)準(zhǔn)電極電勢standardelectrodepote31標(biāo)準(zhǔn)電極電勢（-）標(biāo)準(zhǔn)氫電極待測標(biāo)準(zhǔn)電極（+）====標(biāo)準(zhǔn)電極電勢（-）標(biāo)準(zhǔn)氫電極待測標(biāo)準(zhǔn)電極（+）==32

E（Cu2+/Cu）-E（H+/H2）=E=0.3394VE（Cu2+/Cu）=0.3394V

標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表:

各種氧化還原電對的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢E（Cu2+/Cu）-E（H+/H2）=E=033關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表的幾點說明：1.電極反應(yīng)均用Ox+ne-Red表示，并不表示該電極一定作正極。2.標(biāo)準(zhǔn)電極電勢是強度性質(zhì)，與物質(zhì)的量無關(guān)，與方程書寫方向無關(guān)。3.標(biāo)準(zhǔn)電極電勢是在水溶液中測定，不用于非水系統(tǒng)。關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表的幾點說明：1.電極反應(yīng)均用Ox+n34

Br2+2e-2Br-1/2Br2+e-Br-2Br-Br2+2e-

Br2+2e-235第七章-氧化還原-醫(yī)科大學(xué)化學(xué)ppt課件36第七章-氧化還原-醫(yī)科大學(xué)化學(xué)ppt課件37第三節(jié)電極電勢和原電池的電動勢

一、電極電勢的產(chǎn)生二、原電池的電動勢三、標(biāo)準(zhǔn)電極電勢五、Nernst

方程

第三節(jié)電極電勢和原電池的電動勢一、電極電勢的產(chǎn)生38Nernst

方程：

Faraday

常數(shù)（96485C·mol-1）某給定電極的電極反應(yīng)為：νO、a

OνR、a

R分別為氧化型物質(zhì)化學(xué)計量數(shù)和活度分別為還原型物質(zhì)化學(xué)計量數(shù)和活度R:

T:F:氣體常數(shù)（8.314J·K-1·mol-1)絕對溫度（K）Z：電極反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)Nernst方程：Faraday常數(shù)（9648539注意的問題:（1）電極中的氧化態(tài)或還原態(tài)是固體、純液體或稀溶液中的溶劑時，--其濃度項不列入Nernst方程式中。（2）電極中的氧化態(tài)或還原態(tài)是溶液時，

--用相對濃度(活度)表示；電極中的氧化態(tài)或還原態(tài)是氣體時，--其分壓應(yīng)除以標(biāo)準(zhǔn)壓力p（100kPa）（3）有H+或OH-（其它離子）參加電極反應(yīng)，

--它們的濃度必須寫入Nernst方程式中。注意的問題:（1）電極中的氧化態(tài)或還原態(tài)是固體、純液（2）電40

例7-4寫出下列電極反應(yīng)的能斯特方程式：解：上述電極反應(yīng)的能斯特方程分別為：例7-4寫出下列電極反應(yīng)的能斯41溫度為

298.15K時，將

T,R,F

的量值代入Nernst方程，可得:

例題溫度為298.15K時，將T,R,F的量值42例7-5已知298.15K時，。計算金屬銀插在AgNO3溶液中組成電極的電極電勢。

解：298.15K時，電極的電極電勢為：例7-5已知298.15K時，43例7-7已知298.15K時，把鉑絲插入溶液中，計算電極的電極電勢。例7-7已知298.15K時，44解：電極反應(yīng)為：298.15K時，電極的電極電勢為：MnO4-(aq)＋8H+(aq)＋5e＝Mn2+(aq)＋4H2O解：電極反應(yīng)為：298.15K時，電極的電極電勢為：Mn45第七章氧化還原反應(yīng)和電極電勢

第一節(jié)氧化還原反應(yīng)的基本概念第二節(jié)原電池第三節(jié)電極電勢和原電池的電動勢第四節(jié)電極電勢的應(yīng)用第七章氧化還原反應(yīng)和電極電勢第一節(jié)氧化還原46電極電勢的應(yīng)用一、比較氧化劑和還原劑的相對強弱二、計算原電池的電動勢三、判斷氧化還原反應(yīng)的方向

四、確定氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度電極電勢的應(yīng)用一、比較氧化劑和還原劑的相對強弱二、計算原電池47一、比較氧化劑和還原劑的相對強弱

電極的電極電勢越小，還原型物質(zhì)越易失去電子，是較強的還原劑；

當(dāng)電對處于非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，必須計算出各電對的電極電勢，然后再進(jìn)行比較。電極的電極電勢越大，氧化型物質(zhì)越易得到電子，是較強的氧化劑；電極電勢的符號：

E（Mz+/M）一、比較氧化劑和還原劑的相對強弱電極的電極電勢越小，48例7-8在298.15K、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，從下列電對中選擇出最強的氧化劑和最強的還原劑，并列出各種氧化型物質(zhì)的氧化能力和還原型物質(zhì)的還原能力的強弱順序。例7-8在298.15K、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，從下列電對中選49解：查得：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，上述電對中氧化型物質(zhì)的氧化能力由強到弱的順序為：還原型物質(zhì)的還原能力由強到弱的順序為：解：查得：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，上述電對中氧化型物質(zhì)的氧化能力由強到50

E=E+（較大)－E－(較小)二、計算原電池的電動勢例題E=E+（較大)－E－(較小)二、計算原電池51例7-9在298.15K時，將銀絲插入AgNO3溶液中，鉑片插入FeSO4和Fe2(SO4)3混合溶液中組成原電池。試分別計算出下列兩種情況下原電池的電動勢，并寫出原電池符號、電極反應(yīng)和電池反應(yīng)。

例7-9在298.15K時，將銀絲插入AgNO3溶52原電池的電動勢為：解：正負(fù)原電池的電動勢為：解：正負(fù)53原電池符號為：====正極反應(yīng)：負(fù)極反應(yīng)：電池反應(yīng)：原電池符號為：====正極反應(yīng)：負(fù)極反應(yīng)：電池反應(yīng)：54(2)濃度發(fā)生變化后：

由于，故電對