07第七章-氧化还原反应与电极电势

第七章氧化还原反应和电极电势反应物之间有电子转移的化学反应氧化还原反应氧化还原反应MnO2+4HCl(浓)→MnCl2+Cl2↑+2H2OMnO2氧化剂HCl还原剂MnO2中的Mn被还原HCl中的Cl被氧化失去电子的过程叫氧化得到电子的过程叫还原失去电子的物质被氧化得到电子的物质被还原失去电子的物质叫还原剂得到电子的物质叫氧化剂在一个氧化还原反应中,氧化和还原两个过程总是同时发生的.1.氧化还原方程式的配平2.电极电势概念，影响电极电势的因素及电极电势的应用3.氧化剂、还原剂的相对强弱4.氧化还原反应的方向和限度5.元素的标准电极电势图及其应用基本内容1.氧化数法、离子-电子法配平氧化还原反应方程式2.影响电极电势的因素及电极电势的应用3.氧化剂、还原剂的相对强弱4.氧化还原反应的方向和限度5.元素的标准电极电势图的应用基本要求目录7-1氧化还原反应的基本概念7-2原电池7-4电极电势的应用7-5元素标准电极电势图和电势-PH图7-3电极电势§7.1氧化还原反应的基本概念7.1.1氧化值7.1.2氧化还原反应方程式的配平7.1.1氧化值氧化值：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。有电子得失或电子转移的反应，被称为氧化还原反应。)s(Cu)aq(Zn)s(Zn)aq(Cu22得失电子++++）g（2HCl）g（Cl）g(H22电子偏移+确定氧化值的规则：①单质中，元素的氧化值为零。②在单原子离子中，元素的氧化值等于该离子所带的电荷数。③在大多数化合物中，氢的氧化值为+1；只有在金属氢化物中氢的氧化值为-1。④通常，氧在化合物中的氧化值为-2；但是在过氧化物中，氧的氧化值为-1，在氟的氧化物中，如OF2和O2F2中，氧的氧化值分别为+2和+1。例：7IOIH65+的氧化值为⑤中性分子中，各元素原子的氧化值的代数和为零，复杂离子的电荷等于各元素氧化值的代数和。38FeOFe43+的氧化值为2.5SOS264+的氧化值为2SOS232+的氧化值为①氧化值法：②离子-电子法7.1.2氧化还原反应方程式的配平(1)元素原子氧化数升高的总数等于元素原子氧化数降低的总数(2)反应前后各元素的原子总数相等配平原则(一)氧化值法(2)找出元素原子氧化数降低值与元素原子氧化数升高值(1)写出未配平的反应方程式HClO3+P4+H2O→HCl+H3PO40+5(-1)-(+5)=(-6)HClO3+P4+H2O→HCl+H3PO4(+5)-0=(+5)+5-1配平原则(3)根据第一条规则，求出各元素原子氧化数升降值的最小公倍数10HClO3+3P4+H2O→10HCl+12H3PO4+50-1+5(-6)×10=(-60)[(+5)×4]×3=(+60)(4)用观察法配平氧化数未改变的元素原子数目10HClO3+3P+18H2O→10HCl+12H3PO4配平原则(2)找出元素原子氧化数降低值与元素原子氧化数升高值(1)写出未配平的反应方程式PbO2+MnBr2+HNO3→Pb(NO3)2+Br2+HMnO4+H2O(+2)-(+4)=(-2)PbO2+MnBr2+HNO3→Pb(NO3)2+Br2+HMnO4+H2O+2+4+2+7-100-(-1)=(+1)(+7)-(+2)=(+5)例(3)根据第一条规则，求出各元素原子氧化数升降值的最小公倍数(4)用观察法配平氧化数未变的元素原子数目7PbO2+2MnBr2+14HNO3→7Pb(NO3)2+2Br2+2HMnO4+6H2O(-2)×7=14-10+2+7+2PbO2+MnBr2+HNO3→Pb(NO3)2+Br2+HMnO4+H2O+4(+1)×2=(+2)(+5)[(+5)+(+2)]×2=14例简单、快捷适用于水溶液非水体系氧化还原反应氧化数法*优点配平原则：①电荷守恒：氧化剂得电子数等于还原剂失电子数。②质量守恒：反应前后各元素原子总数相等。(二)离子－电子法配平步骤：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分别写出氧化剂被还原和还原剂被氧化的半反应。③分别配平两个半反应方程式，等号两边的各种元素的原子总数各自相等且电荷数相等。例1：配平反应方程式)aq(SOK)aq(MnSO)aq(SOK)aq(KMnO424酸性溶液中324++④确定两半反应方程式得、失电子数目的最小公倍数。将两个半反应方程式中各项分别乘以相应的系数，使得、失电子数目相同。然后，将两者合并，就得到了配平的氧化还原反应的离子方程式。有时根据需要可将其改为分子方程式。+)42+++=+10e10H5SOO5H5SO223+++=++O8H2Mn10e16H2MnO224+++=++O4HMn5e8HMnO②224①+++=+2e2HSOOHSO24223②③①×2+②×5得O3HSOK6MnSO22424++=O3H5SO2Mn6H5SO2MnO2242234++=+++++++MnSOSOMnO①2242343HSOSO5K2KMnO4324++2例2：配平(aq)NaClONaCl(aq)NaOH(aq)(g)Cl3Δ2++①×5+②得：①②O3HNaClO5NaCl6NaOH3Cl232++=+O3HClO5Cl6OH3Cl232++=+O6HClO210Cl12OH6Cl232++=+++=+10eO6H2ClO12OHCl232=+2Cl2eCl2解：化简得：)g(NO)aq(SOH)aq(AsOH)aq(HNO)s(SAs4243332+++①×28+②×3得②①例3：配平方程式28NOSO9HAsO6HO4H28HNOS3As42432332++=++28NO9SOAsO6H10HO4HS3As28NO24432323++=++++++++=+28e34H3SOAsO2HO20HSAs2443232即：+++++=++28e40H3SOAsO2HO20H6HSAs2443232O2HNO3e4HNO23+=+++NOSOAsOHNOSAs2443332+++：解解：O8H6KBrCrO2K242++=O8H6Br2CrO224++=①×3+②×2得：KBrCrOKKOH42++(l)Br(s)Cr(OH)23+BrCrO24+(l)Br2(s)Cr(OH)3+①2Br2e=+(l)Br23eO4H3OHCrO8OH224+++=+(s)Cr(OH)3②3eO4HCrO5OH即：224++=+(s)Cr(OH)310OH+(s)Cr(OH)32(l)Br23+10KOH+(s)Cr(OH)32(l)Br23+例4：配平方程式酸性介质：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-小结：(1)H2O2+Cr2(SO4)3+KOH→K2CrO4+K2SO4+H2O3H2O2+Cr2(SO4)3+10KOH→2K2CrO4+3K2SO4+8H2O32H2O2+Cr2(SO4)3+KOH→K2CrO4+K2SO4+H2O2×[(+6)-+3)]=+6+3+62×[(-2)-(-1)]=-2-1-2-2-2氧化还原反应式配平课堂练习氧化还原反应式配平课堂练习(2)HClO3→HClO4+O2+Cl2+H2O氧化数降低数==氧化数升高数(52)d=2b+(22)c即10d=2b+4cCl原子:a=b+2dH原子:2e=a-baHClO3→bHClO4+cO2+dCl2+eH2O+7(+7)-(+5)=+20-(+5)=-5+50-(-2)=+2-200氧化还原反应式配平课堂练习(2)aHClO3→bHClO4+cO2+dCl2+eH2O解得:abcde312115311171433氧化数降低数=氧化数升高数10d=2b+4c由Cl定:a=b+2d由H定:2e=a-b3HClO3→HClO4+2O2+Cl2+H2O5HClO3→3HClO4+O2+Cl2+H2O7HClO3→HClO4+4O2+3Cl2+3H2O氧化还原反应式配平课堂练习(1)Cr2O72-+Fe2++H+→Cr3++Fe3++H2OCr2O72-+H+→Cr3++H2OFe2+→Fe3+Cr2O72-+14H++6e-→2Cr3++7H2OFe2+-e-→Fe3++)16Cr2O72-+14H++6Fe2+→2Cr3++7H2O+6Fe3+氧化还原反应式配平课堂练习(2)K2MnO4+H2O→KMnO4+MnO2+KOHMnO42-→MnO4-MnO42-+H2O→MnO4-+MnO2+OH-MnO42-+H2O→MnO2+OH-MnO42-+2H2O+2e-→MnO2+4OH-MnO42--e-→MnO4-12+)MnO42-+2H2O+2MnO42-→MnO2+4OH-+2MnO4-整理3MnO42-+2H2O→2MnO4-+MnO2+4OH-§7.2原电池7.2.1原电池的构造7.2.2原电池的表示方法7.2.3原电池电动势的测定7.2.4原电池的最大功与Gibbs函数1.原电池的组成原电池是将化学能转变为电能的装置Cu极——正极Zn极——负极Zn+Cu2+→Zn2++Cue-化学能转变为电能1.原电池的组成(动画演示)(-)Zn|Zn2+(c1)Cu2+(c2)|Cu(+)负极写在左边正极写在右边“|”表示相与相之间的界面浓度用“||”表示盐桥浓度2.原电池的表示方法电极电极反应正极(Cu极)Cu2++2e-→Cu氧化反应(电子流入的电极)负极(Zn极)Zn-2e-→Zn2+还原反应(电子流出的电极)电池反应Cu2++Zn→Cu+Zn2+e-原电池:使氧化、还原反应产生电流的装置半电池半电池原电池氧化还原电对：由同一种元素的氧化型物质和还原型物质构成Zn2+(氧化型物质)Zn(还原型物质)Zn2+/Zn氧化还原电对Cu2+(氧化型物质)Cu(还原型物质)Cu2+/Cu氧化还原电对氧化还原电对：由同一种元素的氧化型物质和还原型物质构成氧化还原电对表示方法氧化型物质/还原型物质氧化型物质，还原型物质如Cu2+/Cu、Zn2+/Zn、H+/H2、Sn4+/Sn2+如Cu2+,Cu、Zn2+,Zn、H+,H2、Sn4+,Sn2+(-)Zn|Zn2+(c1)Cu2-(c2)|Cu(+)注意若组成电极物质中无金属时，应插入惰性电极。惰性电极：如Pt，石墨能导电而不参入电极反应的电极Fe3+(c1)，Fe2+(c2)|Pt(+)(-)Pt,Cl2(p)|Cl-(c)2.原电池的表示方法(-)Zn|Zn2+(c1)Cu2-(c2)|Cu(+)注意组成电极中的气体物质应在导体这一边，后面应注明压力。H+(c1)|H2(p),Pt(+)(-)Zn|Zn2+(c1)H+(c1)|H2(p),Pt(+)(-)Pt，O2(p)|OH-(c1)2.原电池的表示方法(-)Zn|Zn2+(c1)Cu2-(c2)|Cu(+)注意Sn4+(c1)，Sn2+(c2)|Pt(+)电极中含有不同氧化态同种离子时，高氧化态离子靠近盐桥，低氧化态离子靠近电极，中间用“，”分开。2.原电池的表示方法(-)Zn|Zn2+(c1)Cu2-(c2)|Cu(+)注意Cr2O72-(c1),H+(c2),Cr3+(c3)|Pt(+)(-)Pt，O2(p)|H2O，OH-(c1)参入电极反应其它的物质也应写入电池符号中2.原电池的表示方法Cr2O72-+6Cl-+14H+→2Cr3++3Cl2↑+7H2O电极反应Cr2O72-+14H++6e-→2Cr3++7H2O还原2Cl--2e-→Cl2氧化原电池符号Cr2O72-(c1),H+(c2),Cr3+(c3)Pt(+)(-)Pt,Cl2(p)Cl-(c)原电池的表示方法课堂练习原电池的表示方法课堂练习2H2+O2→2H2O电极反应O2+4H++4e-→2H2O还原H2