第五章：氧化还原

1、Chapter 5： Oxidation-reduction reactionCuSO4CuSO4盐盐 桥桥NHNH2 2H H2 2O O浓氨水溶液电流方向电流方向 氧化还原反应的实质氧化还原反应的实质 原电池与电极电势原电池与电极电势电极电势的影响因素电极电势的影响因素电极电势的应用电极电势的应用1、认识氧化还原反应的本质，掌握配平氧化还原反应方程的方法认识氧化还原反应的本质，掌握配平氧化还原反应方程的方法。2、掌握电极电势产生机理及原电池的工作原理。掌握电极电势产生机理及原电池的工作原理。3、理解影响电极电势的因素，掌握电极电势的实际应用理解影响电极电势的因素，掌握电极电势的实际应用。4

2、、初步认识电势初步认识电势-pH图。图。5、熟悉元素电势图，并能实际运用元素电势图。熟悉元素电势图，并能实际运用元素电势图。 本章教学要求本章教学要求 氧化还原反应是生活和生产中常遇到的一大类化学反应，可用作化学热和电能的来源。对生物体特别是人体和生命活动有着重要的意义。 I 类 ： 非氧化还原反应II 类： 氧化还原反应化学反应化学反应C6H12O6+6O26CO2+H2O+ATP葡萄糖一、一、 氧化还原反应的实质氧化还原反应的实质 第一节： 氧化还原反应的实质 物质失去电子的过程叫氧化氧化； 物质得到电子的过程称还原还原。 在化学反应中： 随着物质结构和电化学知识的发展，人们发现，物质与氧

3、的反应同一系列没有氧参加的反应存在共同的特征，即在反应过程中均伴有电子的得失。 随着物质结构和电化学知识的发展，人们发现，物质与氧的反应同一系列没有氧参加的反应存在共同的特征，即在反应过程中均伴有电子的得失。即在反应过程中均伴有电子的得失。一、一、 氧化还原反应的实质氧化还原反应的实质 第一节： 氧化还原反应的实质 典型的氧化还原实验2e Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu 还原剂还原剂 氧化剂氧化剂 电子的电子的得失得失 H2 + Cl2 = 2HCl 还原剂还原剂 氧化剂氧化剂电子的偏移电子的偏移 综上所综上所述，述，氧化还原反应实质上是包含有电子得失或电子对偏移的反应.一、一、

4、氧化还原反应的实质氧化还原反应的实质二、氧化数二、氧化数 氧化数的定义:该元素的一个原子的电荷数,这种电荷数是人为地将成键电子指定给电负性较大的原子而求得的。 提示：氧化数不一定是整数，如Fe3O4中Fe的氧化数为+8/3。 Mn：+7+7S：+2+2S：+5/2+5/2Cr：+6+61、计算下列元素的氧化数：MnO4- S2O32- S4O62- Cr2O72-随堂练习：A：2Ti+Zn(s)=2Ti(s)+Zn2+ B：Ag2S(s)+4CN-=2Ag(CN)2-+S2-C： 2Cu2+4I-=2CuI+I2 D：Zn(s)+2H+ =Zn2+H22、下列反应中哪个不是氧化还原反应( )。

5、还原剂：还原剂：1、活泼的金属单质及某些非金属单质：Zn、Fe、Al 、H2 、 C。2、低氧化态的金属离子及其配合物： Fe2+、Sn2+ 、Co（NH3）62+、Fe（CN）64- 3、非金属的阴离子：S2-、I -氧化剂：氧化剂：1、活泼的非金属单质：O2 、 F2 、Cl2、 Br2 等。2、高氧化态的含氧化合物： KMnO4、K2Cr2O7、K2S2O8、KClO3、浓H2SO4、HNO33、高氧化态的金属离子及其配合物： Fe3+、Ce4+ 、SnCl62-、PtCl62- 三、氧化还原反应方程式的配平三、氧化还原反应方程式的配平 自 学Chapter 6： Oxidation-r

6、eduction reaction（） 氧化还原反应的实质氧化还原反应的实质2e H2 + Cl2 = 2HCl 还原剂还原剂 氧化剂氧化剂电子的偏移 Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu 还原剂还原剂 氧化剂氧化剂 电子的得失 综上所述，氧化还原反应实质上是包含有电子得失或电子对偏移的反应。 第二节：原电池与电极电势一、原一、原 电电 池池A:锌片被溶解,且表面镀有一层薄薄的红色的铜。B:摸摸烧杯的底部,有点温热。表明:CuSO4 但只把化学能转化为热能,我们并没有获取电能,如何才能将化学能转化为电能呢?把该氧化还原反应组装成原电池：把该氧化还原反应组装成原电池：把这个反应组装成原电池

7、：把这个反应组装成原电池：ZnZnCu铜电铜电极极Cu2锌电极锌电极盐桥盐桥Iee把这个反应组装成原电池：把这个反应组装成原电池：ZnZnCu铜电铜电极极Cu2锌电极锌电极盐桥盐桥Iee把这个反应组装成原电池：把这个反应组装成原电池：ZnZnCu铜电铜电极极Cu2锌电极锌电极盐桥盐桥Iee把这个反应组装成原电池：把这个反应组装成原电池：ZnZnCu铜电铜电极极Cu2锌电极锌电极盐桥盐桥Iee把这个反应组装成原电池：把这个反应组装成原电池：ZnZnCu铜电铜电极极Cu2锌电极锌电极盐桥盐桥Iee把这个反应组装成原电池：把这个反应组装成原电池：ZnZnCu铜电铜电极极Cu2锌电极锌电极盐桥盐桥Ie

8、e把这个反应组装成原电池：把这个反应组装成原电池：ZnZnCu铜电铜电极极Cu2锌电极锌电极盐桥盐桥Iee把这个反应组装成原电池：把这个反应组装成原电池：ZnZnCu铜电铜电极极Cu2锌电极锌电极盐桥盐桥Iee把这个反应组装成原电池：把这个反应组装成原电池：ZnZnCu铜电铜电极极Cu2锌电极锌电极盐桥盐桥Iee把这个反应组装成原电池：把这个反应组装成原电池：ZnZnCu铜电铜电极极Cu2锌电极锌电极盐桥盐桥Iee把这个反应组装成原电池：把这个反应组装成原电池：ZnZnCu铜电铜电极极Cu2锌电极锌电极盐桥盐桥Iee把这个反应组装成原电池：把这个反应组装成原电池：ZnZnCu铜电铜电极极Cu2

9、锌电极锌电极盐桥盐桥Iee把这个反应组装成原电池：把这个反应组装成原电池：ZnZnCu铜电铜电极极Cu2锌电极锌电极盐桥盐桥Iee把这个反应组装成原电池：把这个反应组装成原电池：ZnZnCu铜电铜电极极Cu2锌电极锌电极盐桥盐桥Iee把这个反应组装成原电池：把这个反应组装成原电池：ZnZnCu铜电铜电极极Cu2锌电极锌电极盐桥盐桥Iee把这个反应组装成原电池：把这个反应组装成原电池：ZnZnCu铜电铜电极极Cu2锌电极锌电极盐桥盐桥Iee把这个反应组装成原电池：把这个反应组装成原电池：ZnZnCu铜电铜电极极Cu2锌电极锌电极盐桥盐桥Iee原电池：利用氧化还原反应把化学能转化为电能的装置原电池

10、：利用氧化还原反应把化学能转化为电能的装置盐桥的作用盐桥的作用: :1 1、传导离子，维持溶液电中性、传导离子，维持溶液电中性2 2、消除液接电势、消除液接电势正极（）：电子从外电路流入的电极 铜电极负极（）：电子流向外电路的电极 锌电极负极 正极必须具有氧化态物质和与之对应的还原态物质。必须具有氧化态物质和与之对应的还原态物质。 电极组成：电极组成： 如：电池的负极:Zn2+ / Zn 电池的正极:Cu 2+ / Cu电极反应电极反应一、原一、原 电电 池池一、原一、原 电电 池池电池装置可用电池符号表示：Zn | Zn2+(c1) +(c2) | (+)相界面相界面盐桥二、电极的类型二、电

11、极的类型、金属及其离子电极 这种电极是指将金属片插入该种金属离子的溶液中所构成的一种电极。如：如：Zn2+ | Zn特点:取材广泛,使用方便电极反应：Zn2+ 2e Zn这种电极是指将金属片插入该种金属离子的溶液中所构成的一种电极。如：如：Zn2+ | Zn特点:取材广泛,使用方便电极反应：Zn2+ 2e Zn二、电极的类型二、电极的类型、金属及其离子电极 这种电极是指将金属片插入该种金属离子的溶液中所构成的一种电极。如：如：Zn2+ | Zn特点:取材广泛,使用方便电极反应：Zn2+ 2e Zn二、电极的类型二、电极的类型、金属及其离子电极 这种电极是指将金属片插入该种金属离子的溶液中所构成

12、的一种电极。如：如：Zn2+ | Zn特点:取材广泛,使用方便电极反应：Zn2+ 2e Zn二、电极的类型二、电极的类型、金属及其离子电极 这种电极是指将金属片插入该种金属离子的溶液中所构成的一种电极。如：如：Zn2+ | Zn特点:取材广泛,使用方便电极反应：Zn2+ 2e Zn二、电极的类型二、电极的类型、金属及其离子电极 这种电极是指将金属片插入该种金属离子的溶液中所构成的一种电极。如：如：Zn2+ | Zn特点:取材广泛,使用方便电极反应：Zn2+ 2e Zn二、电极的类型二、电极的类型、金属及其离子电极 这种电极是指将金属片插入该种金属离子的溶液中所构成的一种电极。如：如：Zn2+

13、| Zn特点:取材广泛,使用方便电极反应：Zn2+ 2e Zn二、电极的类型二、电极的类型、金属及其离子电极 这种电极是指将金属片插入该种金属离子的溶液中所构成的一种电极。如：如：Zn2+ | Zn特点:取材广泛,使用方便电极反应：Zn2+ 2e Zn二、电极的类型二、电极的类型、金属及其离子电极 这种电极是指将金属片插入该种金属离子的溶液中所构成的一种电极。如：如：Zn2+ | Zn特点:取材广泛,使用方便电极反应：Zn2+ 2e Zn二、电极的类型二、电极的类型、金属及其离子电极 这种电极是指将金属片插入该种金属离子的溶液中所构成的一种电极。如：如：Zn2+ | Zn特点:取材广泛,使用方

14、便电极反应：Zn2+ 2e Zn二、电极的类型二、电极的类型、金属及其离子电极 这种电极是指将金属片插入该种金属离子的溶液中所构成的一种电极。如：Zn2+ | Zn特点:取材广泛,使用方便电极反应：Zn2+ 2e Zn二、电极的类型二、电极的类型、金属及其离子电极 二、电极的类型二、电极的类型、气体离子电极 如：氢电极 H+ | H2 , Pt这种电极是指气体与溶液中的相应离子所构成的一种电极。电极反应：电极反应：2H+ + 2e H2二、电极的类型二、电极的类型、金属金属难溶盐电极 这种电极的构成为：将金属表面涂以该金属难溶盐，然后将其浸入与该盐具有相同阴离子的溶液中。电极反应：电极反应：-

15、222Cl2Hg2eClHg如：甘汞电极如：甘汞电极内参比电极二、电极的类型二、电极的类型4、氧化还原电极 这种电极的构成为：同种金属的不同氧化态离子间所构成的电极。如：如： Fe 3+/Fe2+、 MnO4-/Mn 2+ 电极反应：Fe3+ e Fe2+ 铂电极铂电极这种电极一定要外加惰性电极这种电极一定要外加惰性电极Fe3+/Fe2+ 下列反应在标态下能正向自发发生,请将它设计成原电池,并用原电池符号表示:随堂练习：OHFeMnHFeMnO23224 |Fe 2+(c1) , Fe3+(c2) Mn 2+(c3) , MnO4-(c4) , H+ (c5)| (+) 若有H+、OH -参与

16、电极反应，它们均应表示在原电池的符号中,且标明浓度.三、电极电势产生三、电极电势产生双电层理论双电层理论Nernst提出双电层理论，较圆满地解释电极电势产生的成因。 电池有电流流向外电路，说明电池中电池有电流流向外电路，说明电池中两电极之间存在电势差两电极之间存在电势差, ,那么电极的电势那么电极的电势如何产生呢？如何产生呢？ NernstNernst研究发现：金属和它的盐溶液之间存在金属溶解和离子沉积两个倾向：研究发现：金属和它的盐溶液之间存在金属溶解和离子沉积两个倾向： 双双 电电 层层 理理 论论溶解沉积M(s)Mn+(aq) + nea a：当溶解倾向当溶解倾向 沉积倾向时，在金属表面

17、上带一层负电荷，靠近金属表面处有一沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一层正电荷，这样构成层正电荷，这样构成“双电层双电层”。b b：当溶解倾向：当溶解倾向 沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一层正电荷，这样构成层正电荷，这样构成“双电层双电层”。b b：当溶解倾向：当溶解倾向 沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一层正电荷，这样构成层正电荷，这样构成“双电层双电层”。b b：当溶解倾向：当溶解倾向 沉积倾向时，在金属表面上带一

18、层负电荷，靠近金属表面处有一沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一层正电荷，这样构成层正电荷，这样构成“双电层双电层”。b b：当溶解倾向：当溶解倾向 沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一层正电荷，这样构成层正电荷，这样构成“双电层双电层”。b b：当溶解倾向：当溶解倾向 沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一层正电荷，这样构成层正电荷，这样构成“双电层双电层”。b b：当溶解倾向：当溶解倾向 沉积倾向时，在金属表面上带一层负电

19、荷，靠近金属表面处有一沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一层正电荷，这样构成层正电荷，这样构成“双电层双电层”。b b：当溶解倾向：当溶解倾向 沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一层正电荷，这样构成层正电荷，这样构成“双电层双电层”。b b：当溶解倾向：当溶解倾向 沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一层正电荷，这样构成层正电荷，这样构成“双电层双电层”。b b：当溶解倾向：当溶解倾向 沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠

20、近金属表面处有一沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一层正电荷，这样构成层正电荷，这样构成“双电层双电层”。b b：当溶解倾向：当溶解倾向 沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一层正电荷，这样构成层正电荷，这样构成“双电层双电层”。b b：当溶解倾向：当溶解倾向 沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一层正电荷，这样构成层正电荷，这样构成“双电层双电层”。b b：当溶解倾向：当溶解倾向 沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属

21、表面处有一沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一层正电荷，这样构成层正电荷，这样构成“双电层双电层”。b b：当溶解倾向：当溶解倾向 沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一层正电荷，这样构成层正电荷，这样构成“双电层双电层”。b b：当溶解倾向：当溶解倾向 沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一层正电荷，这样构成层正电荷，这样构成“双电层双电层”。b b：当溶解倾向：当溶解倾向 沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处

22、有一沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一层正电荷，这样构成层正电荷，这样构成“双电层双电层”。b b：当溶解倾向：当溶解倾向 沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一层正电荷，这样构成层正电荷，这样构成“双电层双电层”。b b：当溶解倾向：当溶解倾向 沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一层正电荷，这样构成层正电荷，这样构成“双电层双电层”。b b：当溶解倾向：当溶解倾向 沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一沉

23、积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一层正电荷，这样构成层正电荷，这样构成“双电层双电层”。b b：当溶解倾向：当溶解倾向 沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一层正电荷，这样构成层正电荷，这样构成“双电层双电层”。b b：当溶解倾向：当溶解倾向 沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一层正电荷，这样构成层正电荷，这样构成“双电层双电层”。b b：当溶解倾向：当溶解倾向 沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一沉积倾向

24、时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一层正电荷，这样构成层正电荷，这样构成“双电层双电层”。b b：当溶解倾向：当溶解倾向 沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一层正电荷，这样构成层正电荷，这样构成“双电层双电层”。b b：当溶解倾向：当溶解倾向 沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一沉积倾向时，在金属表面上带一层负电荷，靠近金属表面处有一层正电荷，这样构成层正电荷，这样构成“双电层双电层”。b b：当溶解倾向：当溶解倾向 0 反应自发反应自发E 池 = 0 平衡平衡E 池 E (MnO4-/Mn2+) E (Sn4+/Sn2+) 可以判断可以判断组成三个电对的六种物质中，氧化性最强的是组成三个电对的六种物质中，氧化性最强的是 ，还原性最强是，还原性最强是 。4 4、一般说来，在酸性介质中，含氧酸盐的氧化性、一般说来，在酸性介质中，含氧酸盐的氧化性 _。课 堂 习 题