氧化還原反應(yīng)和電極電位

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1、第八章氧化還原反應(yīng)和電極電位Oxidation-ReductionReactionsandElectrodePotential內(nèi)容提要氧化還原反應(yīng)氧化值氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)方程式的配平原電池與電極電位原電池電極電位的產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)電極電位電池電動勢與Gibbs自由能電池電動勢與化學(xué)反應(yīng)自由能變的關(guān)系用電池電動勢判斷氧化還原反應(yīng)的自發(fā)性內(nèi)容提要電極電位的Nernst方程式及影響電極電位的因素電極電位的Nernst方程式電極溶液中各物質(zhì)濃度對電極電位的影響電位法測定溶液的pH常用參比電極指示電極電位法測定溶液的pH值教學(xué)基本要求熟悉氧化值和氧化還原反應(yīng)的

2、意義，熟練計(jì)算元素氧化值，掌握離子—電子法配平氧化還原反應(yīng)式。掌握電池組成式的書寫，了解電極電位產(chǎn)生的原因，熟悉標(biāo)準(zhǔn)電極電位概念，掌握用標(biāo)準(zhǔn)電極電位判斷氧化還原反應(yīng)的方向。了解電動勢與自由能的關(guān)系，掌握通過標(biāo)準(zhǔn)電動勢計(jì)算氧化還原反應(yīng)平衡常數(shù)的方法。掌握電極電位的Nernst方程、影響因素及有關(guān)計(jì)算。了解電位法測量溶液pH值的原理。第一節(jié)氧化還原反應(yīng)一、氧化值（氧化數(shù)oxidationnumber）1970年IUPAC給出的定義是：氧化值是某元素一個(gè)原子的表觀荷電數(shù)（apparentchargenumber），這種荷電數(shù)是假設(shè)把每一個(gè)化學(xué)鍵中的電子指定

3、給電負(fù)性更大的原子而求得。例：NH3中，N的氧化值是-3，H的氧化值是+1。第一節(jié)氧化還原反應(yīng)確定元素氧化值的規(guī)則：單質(zhì)中原子的氧化值為零。單原子離子中原子的氧化值等于離子的電荷。例如Na+離子中Na的氧化值為＋1。氧的氧化值在大多數(shù)化合物中為-2，但在過氧化物中為-1，如在H2O2、Na2O2中；在超氧化物中為-，如在KO2中。氫的氧化值在大多數(shù)化合物中為+1，但在金屬氫化物中為-1，如在NaH、CaH2中。第一節(jié)氧化還原反應(yīng)確定元素氧化值的規(guī)則：鹵族元素。氟的氧化值在所有化合物中為-1。其它鹵原子的氧化值在二元化合物中為-1，但在鹵族的二元化合物

4、中，列在周期表中靠前的鹵原子的氧化數(shù)為-1，如Cl在BrCl中；在含氧化合物中按氧化物決定，如ClO2中Cl的氧化值為+4。電中性的化合物中所有原子的氧化值的和為零。多原子離子中所有原子的氧化值的和等于離子的電荷數(shù)。第一節(jié)氧化還原反應(yīng)氧化值可為整數(shù)，也可為分?jǐn)?shù)。例：Fe3O4中，F(xiàn)e：+8/3；S4O62-中，S：+5/2。按確定元素氧化值6條規(guī)則的先后順序，就能正確確定化合物中各元素的氧化值。例：KMnO4，先確定K，+1；再確定O，-2；最后確定Mn，+7。第一節(jié)氧化還原反應(yīng)二、氧化還原反應(yīng)不同類型的氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移Zn+Cu2+=Cu+Zn

5、2+電子偏移C+O2=CO2這兩類不同的氧化還原反應(yīng)可以用氧化值概念統(tǒng)一：元素的氧化值發(fā)生了變化。第一節(jié)氧化還原反應(yīng)定義氧化還原反應(yīng)元素的氧化值發(fā)生了變化的化學(xué)反應(yīng)稱為氧化還原反應(yīng)。Zn+Cu2+=Cu+Zn2+氧化值升高稱為氧化反應(yīng)，例如Zn→Zn2+；氧化值降低稱為還原反應(yīng)，例如Cu2+→Cu。電子供體失去電子，稱為還原劑，如Zn；電子受體得到電子，稱為氧化劑，如Cu2+。第一節(jié)氧化還原反應(yīng)氧化還原半反應(yīng)和氧化還原電對氧化還原反應(yīng)可以根據(jù)電子的轉(zhuǎn)移，由兩個(gè)氧化還原半反應(yīng)構(gòu)成：Zn+Cu2+=Cu+Zn2+一個(gè)半反應(yīng)是氧化反應(yīng)：Zn-2e-→Zn2

6、+；一個(gè)半反應(yīng)為還原反應(yīng)：Cu2++2e-→Cu。氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)同時(shí)存在，在反應(yīng)過程中得失電子的數(shù)目相等。第一節(jié)氧化還原反應(yīng)氧化還原半反應(yīng)和氧化還原電對氧化還原半反應(yīng)用通式寫做氧化型+ne-還原型或Ox+ne-Red式中n為半反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目。Ox表示氧化值相對較高的氧化型物質(zhì)；Red表示氧化值相對較低的還原型物質(zhì)。氧化型物質(zhì)及對應(yīng)的還原型物質(zhì)稱為氧化還原電對，通常寫成：氧化型/還原型（Ox/Red），如Cu2+/Cu；Zn2+/Zn第一節(jié)氧化還原反應(yīng)氧化還原半反應(yīng)和氧化還原電對氧化還原半反應(yīng)用通式寫做Ox+ne-Red溶液中的介質(zhì)參與半反應(yīng)

7、時(shí)，雖然它們在反應(yīng)中未得失電子，也應(yīng)寫入半反應(yīng)中。如半反應(yīng)MnO4-+8H++5e-Mn2++4H2O氧化型包括MnO4-和H+，還原型為Mn2+(溶劑H2O不包括)。第一節(jié)氧化還原反應(yīng)三、氧化還原反應(yīng)方程式的配平例：KMnO4+HCl→MnCl2+Cl2+H2O寫出離子方程式MnO4-+Cl-→Mn2++Cl2＋H2O根據(jù)氧化還原電對，拆成兩個(gè)半反應(yīng)還原反應(yīng)：MnO4-+H+→Mn2++H2O氧化反應(yīng)：Cl-→Cl2物料平衡，使半反應(yīng)式兩邊各原子的數(shù)目相等。如果O原子數(shù)目不等，可選擇適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)如H+和H2O，或OH-和H2O來配平。第一節(jié)氧化還原反

8、應(yīng)MnO4-+8H+→Mn2++4H2O2Cl-→Cl2電荷平衡MnO4-+8H++5e-Mn2++4H2O