氧化還原反應(yīng).ppt

1、本章重點：,1、氧化還原反應(yīng)的基本概念（包括氧化值）； 原電池的組成、符號、正負(fù)極 （氧化態(tài) + Ze- = 還原態(tài)） 離子電子法配平氧化還原方程式（電荷守恒、質(zhì)量守恒）。 2、氧化態(tài)、還原態(tài)、電對、半反應(yīng)（E M n+ / M）。 3、電極電位的概念，標(biāo)準(zhǔn)電極電位測定（氫電極、甘汞電極），影響電極電位的因素（C、pH、Ksp、L、HA），奈斯特方程式及有關(guān)計算（E=E0 + 0.0592/Zlg氧化型/還原型 ) 。 *4、電極電位的應(yīng)用，比較氧化劑、還原劑的相對強(qiáng)弱。 *5、預(yù)測氧化還原反應(yīng)的方向、次序、判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度（ lg K =ZE/0.0592 = Z( E(+)-E(

2、-) ) / 0.0592, E 0.2, G E左 能歧化， E右 E左 ，反歧化。,第七章 氧化還原反應(yīng) 電化學(xué)基礎(chǔ),7.1 氧化還原反應(yīng)的基本概念,7.2 電化學(xué)電池,7.3 電極電勢,7.4 電極電勢的應(yīng)用, 7.1 氧化還原反應(yīng)的基本概念,7.1.1 氧化值,7.1.2 氧化還原反應(yīng)方程式的配平,7.1.1 氧化值,氧化值：是指某元素的一個原子的荷電數(shù)，該荷電數(shù)是假定把每一化學(xué)鍵中的電子指定給電負(fù)性更大的原子而求得的。,有電子得失或電子轉(zhuǎn)移的反應(yīng)，被稱為氧化還原反應(yīng)。,確定氧化值的規(guī)則：,單質(zhì)中，元素的氧化值為零。 在單原子離子中，元素的氧化值等于該離子所帶的電荷數(shù) 。 在大多數(shù)化合

3、物中，氫的氧化值為 +1；只有在金屬氫化物中氫的氧化值為 -1。 通常，氧在化合物中的氧化值為-2；但是在過氧化物中，氧的氧化值為-1，在氟的氧化物中，如OF2 和O2F2中，氧的氧化值分別為+2和+1。,例：,中性分子中，各元素原子的氧化值的代數(shù)和為零 ，復(fù)雜離子的電荷等于各元素氧化值的代數(shù)和。,配平原則： 電荷守恒：氧化劑得電子數(shù)等于還原劑失電子數(shù)。 質(zhì)量守恒：反應(yīng)前后各元素原子總數(shù)相等。,7.1.2 氧化還原反應(yīng)方程式的配平,配平步驟： 用離子式寫出主要反應(yīng)物和產(chǎn)物(氣體、純液體、固體和弱電解質(zhì)則寫分子式)。 分別寫出氧化劑被還原和還原劑被氧化的半反應(yīng)。 分別配平兩個半反應(yīng)方程式，等號兩

4、邊的各種元素的原子總數(shù)各自相等且電荷數(shù)相等。,例1：配平反應(yīng)方程式,確定兩半反應(yīng)方程式得、失電子數(shù)目的最小公倍數(shù)。將兩個半反應(yīng)方程式中各項分別乘以相應(yīng)的系數(shù)，使得、失電子數(shù)目相同。然后，將兩者合并，就得到了配平的氧化還原反應(yīng)的離子方程式。有時根據(jù)需要可將其改為分子方程式。,例2：配平,5+得：,化簡得：,28+3得,例3：配平方程式,解：,3+2得：,例4：配平方程式,酸性介質(zhì)： 多n個O+2n個H+，另一邊 +n個H2O,堿性介質(zhì)： 多n個O+n個H2O，另一邊 +2n個OH-,小結(jié)：, 7.2 電化學(xué)電池,7.2.1 原電池的構(gòu)造,* 7.2.2 電解池與Faraday定律,7.2.3 原

5、電池電動勢的測定,7.2.4 原電池的最大功與Gibbs函數(shù),7.2.1 原電池的構(gòu)造,Cu-Zn原電池裝置,書寫原電池符號的規(guī)則： 負(fù)極“-”在左邊，正極“+”在右邊，鹽橋用“”表示。,原電池符號(電池圖示)：,純液體、固體和氣體寫在惰性電極一邊用“,”分開。,例：將下列反應(yīng)設(shè)計成原電池并以原電池符號表示。,解：,* 7.2.2 電解池與Faraday定律,1.電解池 利用電能發(fā)生氧化還原反應(yīng)的裝置被稱為電解池。 2. Faraday定律 1834年，M. Faraday 提出電化學(xué)過程的定量學(xué)說： 在電化學(xué)電池中，兩極所產(chǎn)生或消耗的物質(zhì)B的質(zhì)量與通過電池的電量成正比。,例如，銅電極，Z =

6、 2，析出銅的質(zhì)量,1mol電子所帶電量： F=1.602177310-19C 6.022137 1023mol-1 =9.648531104Cmol-1 F被稱為Faraday常數(shù)。,m ,當(dāng)給定的電量通過電池時，電極上所產(chǎn)生或消失B的質(zhì)量正比于它的摩爾質(zhì)量被相應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)除的商。,7.2.3 原電池電動勢的測定,EMF 電動勢，可以由數(shù)字電壓表或電位差計來測定。,7.2.4 原電池的最大功與Gibbs函數(shù),EMF 電動勢（V） F 法拉第常數(shù) 96485（Cmol-1） Z 電池反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量,電功(J)=電量(C)電勢差(V),電池反應(yīng)：,7.3 電極電勢,7.3.1 標(biāo)準(zhǔn)

7、氫電極和甘汞電極,7.3.2 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢,7.3.3 Nernst方程式,*7.3.4 E-pH圖,7.3.1 標(biāo)準(zhǔn)氫電極和甘汞電極,電極反應(yīng)：,1. 標(biāo)準(zhǔn)氫電極(SHE),2. 甘汞電極,E(Hg2Cl2/Hg) = 0.2415V,7.3.2 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢,1.標(biāo)準(zhǔn)電極電勢和標(biāo)準(zhǔn)電動勢,2.電極電勢的測定, 采用還原電勢；,3.標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表, E 小的電對對應(yīng)的還原型物質(zhì)還原性強(qiáng)；,E 大的電對對應(yīng)的氧化型物質(zhì)氧化性強(qiáng)。, E 無加和性, 一些電對的 E 與介質(zhì)的酸堿性有關(guān),酸性介質(zhì)： ；堿性介質(zhì)：,電池反應(yīng)：,7.3.3 Nernst方程式,電池反應(yīng)：,1.Nernst方程式,2.影

8、響電極電勢的因素（非常重要）,或, 氧化型或還原型的濃度或分壓, 介質(zhì)的酸堿性,，,Ag,沉淀的生成對電極電勢的影響,解：,小結(jié)：,氧化型形成沉淀 ，E; 還原型形成沉淀 ，E。,氧化型和還原型都形成沉淀，看二者 的相對大小。若 (氧化型) (還原型)，則 E；反之，則 E。,Cu,氨水, 配合物的生成對電極電勢的影響,解：,思考：,解：,在這種條件下，,小結(jié)：,氧化型形成配合物，E ， 還原型形成配合物， E ，,氧化型和還原型都形成配合物，看 的相對大小。若 (氧化型) (還原型)，則E；反之，則 E。, 7.4 電極電勢的應(yīng)用,7.4.1 判斷氧化劑、還原劑的相對強(qiáng)弱,7.4.2 判斷氧

9、化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向,7.4.3 確定氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的限度,7.4.4 元素電勢圖,7.4.1 判斷氧化劑、還原劑的相對強(qiáng)弱,E 小的電對對應(yīng)的還原型物質(zhì)還原性強(qiáng)；,E 大的電對對應(yīng)的氧化型物質(zhì)氧化性強(qiáng)。,7.4.2 判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向,反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件為rGm0 因為 rGm = ZFEMF 即： EMF 0 反應(yīng)正向自發(fā)進(jìn)行； EMF 0 反應(yīng)逆向自發(fā)進(jìn)行。,對于非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下的反應(yīng)：,例：判斷在酸性溶液中H2O2與Fe2+混合時，能否發(fā)生氧化還原反應(yīng)？若能反應(yīng)，寫出反應(yīng)方程式。,解：,所以，該反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下不能向右進(jìn)行。,方法一：,方法二：,7.4.3 確定氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的限度,或*,解：,例：求反應(yīng),的平衡常數(shù) 。,試求AgCl的溶度積常數(shù)。,例：已知298K時下列電極反應(yīng)的E 值：,7.4.4 元素電勢圖,元素電勢圖的表示方法,表示方法：,各物種按氧化值從高到低向右排列；,各物