有机无机化学化工热力学教学课件反应氧化还原

1、第十一章 氧化还原反应Review：基本概念一、原子价和氧化数一、原子价和氧化数 原子价：原子价：表示元素原子能够化合或置换一价原子（H）或一价基团 （OH）的数目。氧化数：氧化数：化合物中某元素所带形式电荷的数值。 二、氧化还原反应二、氧化还原反应三、氧化剂和还原剂三、氧化剂和还原剂四、氧化还原对四、氧化还原对 11.1 方程式的配平 Review：一、氧化数法 基本原则：反应中氧化剂元素氧化数降低值等于还原剂元素氧化数增加值，或得失电子的总数相等。 具体步骤：（1）写出基本反应式。（2）找出氧化剂元素氧化数降低值和还原剂元素氧化数增加值（3）按照最小公倍数的原子对各氧化数的变化值乘以相应的

2、系数，使氧化数降低值和升高值相等。（4）将找出的系数分别乘在氧化剂和还原剂的分子式前面，并使方程式两边的数目相等。（5）检查反应方程式两边氧化数有变化的原子数目是否相等，如相等则反应方程式已配平。 二、电子离子法二、电子离子法 方法是：将反应式改写为半反应式，先将半反应式配平，然后将这些半反应式加合起来，消去其中的电子而配平。具体步骤：以在酸性介质中反应 MnO4-+SO32- Mn2+SO42-为例： 1.离子形式写出 反应主要物质2.分别写出两个半反应 3.各自原子数和电荷数配平 5.得失的电子数相等（最小公倍数） 4.注意依据反应介质，选择H+或OH配平 Cr(OH)4+ H2O2 Cr

3、O42+H2OCr(OH)4 CrO42H2O2 H2OCr(OH)4 CrO42 +3eH2O2 +2e2OH+4OH +4H2O2) Cr(OH)4 +4OH CrO42 +4H2O+3e3) H2O2 +2e2OH11.2原电池原电池一、组成和反应 1.化学能转化为电能的装置 能自发进行的反应才具有能量，即G Cl2 Fe3+ I2 Cu2+ Sn4+ Zn2+还原能力：Mn2+ Cl- Fe2+ I- Cu Sn2+ Zn二、氧化还原反应方向判断 反应方向性：rG (还原剂) 此时，E 正极 负极 0 ，这样 rG-nFE Cl2/Cl-=1.36 反应可自发又如：MnO2Cl- Mn

4、2+Cl2 标态时自发吗?MnO2/Mn2+=1.24 I2 /I Fe3+可以氧化 I。已知: I2 /I= 0.54 V, Fe3/Fe2= 0.77 V 在上述体系中加入KCN，使cCN-=1.0K稳Fe(CN)63= 1.01042 , K稳Fe(CN)64= 1.01035此时反应能否自发？此时cFe3+= cFe2+=1/K稳IIIIIIII636)(1稳稳KKccCNCNFe氧化剂的 Fe3/Fe2 Fe3/Fe2+0.0592lg 0.77+0.0592lg 0.77+0.0592(-7) 0.36 V还原剂I2/I- I2 /I - 0.54 Fe3/Fe2+此时Fe3+不能

5、氧化I23FeFeccIIK1IIIK1稳稳K稳Fe(CN)63= 1.01042 , K稳Fe(CN)64= 1.01035三、反应程度K的求法rG RTlnK rG nFE RTlnK nFE 2.303 RTlgK nFE 298K时lgK 0592.02 .298314.8303.296485oonEnE公式0592. 0lgonEoK例：求反应2Fe3+ + Cu 2Fe2+ + Cu2+平衡常数解：根据反应设计电池如下：(-) CuCu2+Fe3+ ，Fe2+Pt (+) E = 正极 负极 Fe3+/Fe2+ Cu2+/Cu 0.7710.3410.430V lgK =n E/0

6、.0592 =20.430/0.0592=14.55 K 3.61014例：求溶度积 Ksp 如：AgCl Ag Cl 解：据反应设计电池(-) Ag Ag Cl AgClAg (+) E = 正极负极AgCl /Ag Ag/Ag =0.2220.7990.577K n E/0.05919.78 Ksp K 1.710-10四、元素电位图A Cu2+ 0.152 Cu+ 0.521 Cu 0.34 B Cu(OH)2 -0.08 Cu2O -0.358 CuA MnO4-_0.56_MnO42 -_2.26_MnO2 _0.95_Mn3+_1.51_Mn2+ -1.18_M (不稳定) （不稳

7、定） _1.51_元素电位图应用1.求未知电极电位2.判断歧化反应否氧化态图例 用反应方程式表明 Fe3 能对 H2O2 的分解起催化作用。已知: +0.682V +1.77V A: O2 H2O2 H2O +0.771V -0.44V A: Fe3 Fe2 Fe 已知: Cu+ e Cu 1= 0.52 V CuCl + e-Cu + Cl- 2 = 0.14 V (1) 请写出(1)、(2)的能斯特方程式, 并计算 CuCl 的 Ksp; (2) 将上述两电对组成电池,写出电池符号、电池反应; (3) 计算反应的rGm和 K; (4) 当Cl= 0.10 moldm3时, 平衡常数K又为多

8、少? 已知 25时半反应: Ag(aq) + e Ag(s) 的 = 0.80 V求: (1) 反应 2Ag(s) + 2H(aq)2Ag(aq) + H2 的 K1; (2) 原电池自发反应: 2Ag(s) + 2H+(aq) + 2I-(aq) =2AgI(s) + H2 (g) 当H+= I-= 0.10 moldm-3, P H2= P 时的电动势为 +0.03 V, 求该电池的E 和上述反应的平衡常数K2 (3) Ksp AgI; (4) Ag 能否从氢碘酸中置换出氢。 11.5 化学电源一、一次电池1.锌锰电池(-) ZnZnCl2 ,NH4ClMn2O3 MnO2Ag (+)2.锌汞电池(-) ZnZnO ,KOHHgO HgC (+)二、二次电池1.铅蓄电池(-) PbPbSO4 ,H2SO4(1.251.30gcm-3) PbO2 (+)2.铬镍电池(-) CdCd(OH)2, KOH(