7 氧化还原反应ppt课件

1、12一、基本概念一、基本概念1. 化合价与氧化数化合价与氧化数化合价：与物质的微观结构有关。化合价：与物质的微观结构有关。 化合价的正与负由元素的电负性决定。化合价的正与负由元素的电负性决定。电负性大的原子为负价，电负性小的原子为正价。电负性大的原子为负价，电负性小的原子为正价。 对于共价化合物，化合价对于共价化合物，化合价形成的共价键数形成的共价键数 对于离子化合物，化合价对于离子化合物，化合价离子所带的电荷数离子所带的电荷数 氧化数：由化学式计算得到的元素原子的平均化合价，可氧化数：由化学式计算得到的元素原子的平均化合价，可以是分数。以是分数。 32、氧化还原反应、氧化还原反应 是指有电子

2、得失的反应。是指有电子得失的反应。有些反应虽然没有电子得失，但有物质氧化数的变化，也有些反应虽然没有电子得失，但有物质氧化数的变化，也称氧化还原反应。如称氧化还原反应。如H2+O2=H2O3、原电池、原电池 利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置。利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置。1) 半反应半反应 在电极上发生的反应在电极上发生的反应半反应中，氧化数高的物质为氧化型半反应中，氧化数高的物质为氧化型 氧化数低的物质为还原型氧化数低的物质为还原型氧化数升高的反应为氧化反应氧化数升高的反应为氧化反应氧化数降低的反应为还原反应氧化数降低的反应为还原反应半反应通式半反应通式 氧化型氧化型 +

3、 Ze = 还原型还原型42) 氧化还原电对氧化还原电对半反应中的氧化型在前，还原型在后，用半反应中的氧化型在前，还原型在后，用“/”将二者将二者分开，如分开，如Cu2+/Cu，Cl2/Cl-3) 电池符号电池符号(-)Zn/Zn2+(1moldm-3)/ Cu2+(1moldm-3 /Cu) (+)4) 电极电势与电池的电动势电极电势与电池的电动势电极电势是电极中极板与溶液之间的电势差。电极电势是电极中极板与溶液之间的电势差。电极电势用电极电势用E氧化型氧化型/还原型还原型表示，标准电极电势用表示，标准电极电势用E0氧化型氧化型/还原型还原型电极电势越低，还原型的还原能力越强；电极电势越低，

4、还原型的还原能力越强；电极电势越高，氧化型的氧化能力越强电极电势越高，氧化型的氧化能力越强电池电极电势是构成原电池的两电极的电极电势差电池电极电势是构成原电池的两电极的电极电势差54、常见的电极、常见的电极电极类型电极类型电极符号电极符号金属金属-金属离子电极金属离子电极CuCu2+（c）气体气体-离子电极离子电极PtH2(p) H+（c）金属金属-难溶盐难溶盐(或氧化物或氧化物)-离子电极离子电极AgAgCl Cl-（c）氧化还原电极氧化还原电极PtFe3+(c1) , Fe2+（c2）例例1. 下面反应设计成原电池，不需要惰性金属作电极的是下面反应设计成原电池，不需要惰性金属作电极的是A.

5、H2+Cl2=2HCl B. Ag+I-=AgIC. H+OH-=H2O D. Zn+2H+=Zn2+H2答案：答案：B，用单质，用单质Ag做电极做电极饱和甘汞电极饱和甘汞电极由金属汞、由金属汞、Hg2Cl2、饱和、饱和KCl组成，电极反组成，电极反应应Hg2Cl2+2e=2Hg+2Cl-6例例2. 将下面的电池反应用电池符号表示将下面的电池反应用电池符号表示OH2)p(Cl)c (Mn)dmmol0 . 2(Cl2)dmmol0 . 2(H4MnO) 4CuCl2)c (Cl2Cu)c (Cu) 3)p(H)dmmol1 . 0(Cu)dmmol01. 0(H2) s (Cu) 2)dmmo

6、l2(Cl2)dmmol10. 0(Fe2)p(Cl)dmmol01. 0(Fe2) 122023320022323333232解答：氧化数升高的电对作负极，氧化数降低的电对作正极解答：氧化数升高的电对作负极，氧化数降低的电对作正极写电池符号时，左边负极，右边正极，两边为金属极板材料，离子的浓度、写电池符号时，左边负极，右边正极，两边为金属极板材料，离子的浓度、气体的分压要在（气体的分压要在（ ）内标明，）内标明，代表两相的界面；代表两相的界面；|表示盐桥表示盐桥)(Pt)p(H)dmmol01. 0(H)dmmol1 . 0(CuCu)(22332)(Pt)p(Cl)dmmol2(Cl)dm

7、mol10. 0(Fe),dmmol01. 0(FePt)(1233332)(PtCuCl)c (Cu),c (Cl)c (ClCuClCu)(30200)(PtMnO)dmmol2(H),c (Mn)dmmol2(Cl)p(ClPt)(42302327二、氧化还原反应方程式的配平二、氧化还原反应方程式的配平离子离子-电子法：反应物和产物的原子数相同、电荷数相同电子法：反应物和产物的原子数相同、电荷数相同1. 酸性介质中的半反应酸性介质中的半反应 以以Cr2O72-/Cr3+为例为例1). 氧化型写左边，还原型写在右边氧化型写左边，还原型写在右边Cr2O72-Cr3+2). 将变价元素的原子配

8、平将变价元素的原子配平Cr2O72-2Cr3+3). 在缺少在缺少n个氧原子的一侧加上个氧原子的一侧加上n个个H2O，将氧原子配平，将氧原子配平Cr2O72-2Cr3+7H2O84). 在缺少在缺少n个氢原子的一侧加上个氢原子的一侧加上n个个H+，将氢原子配平，将氢原子配平Cr2O72-+14H+2Cr3+7H2O5). 以电子平衡电荷，完成配平以电子平衡电荷，完成配平Cr2O72-+14H+6e2Cr3+7H2O2. 碱性介质中的半反应碱性介质中的半反应 以以Ag2O/Ag为例为例1). 氧化型写左边，还原型写在右边氧化型写左边，还原型写在右边Ag2OAg2). 将变价元素的原子配平将变价元

9、素的原子配平Ag2O2Ag注：在酸性介质中，不应出现碱性物质，如注：在酸性介质中，不应出现碱性物质，如OH-, S2-, CrO42-93). 在缺少在缺少n个氧原子的一侧加上个氧原子的一侧加上n个个H2O，将氧原子配平，将氧原子配平Ag2O2Ag+H2O4). 在缺少在缺少n个氢原子的一侧加上个氢原子的一侧加上n个个H2O，同时在另一侧，同时在另一侧加上加上n个个OH-，将氢原子配平，将氢原子配平Ag2O+2H2O2Ag+H2O+2OH-Ag2O+H2O2Ag+2OH-5). 以电子平衡电荷，完成配平以电子平衡电荷，完成配平Ag2O+H2O+2e2Ag+2OH-练习：酸性介质练习：酸性介质

10、O2/H2O2; H2O2/H2O 碱性介质碱性介质 O2/HO2-; HO2-/H2O注：在碱性介质中，不应出现酸性物质，如注：在碱性介质中，不应出现酸性物质，如H+,Zn2+,Fe3+10酸性介质酸性介质 O2/H2O2; H2O2/H2O O2H2O21). 氧化型写左边，还原型写在右边氧化型写左边，还原型写在右边2). 将变价元素的原子配平将变价元素的原子配平3). 在缺少在缺少n个氧原子的一侧加上个氧原子的一侧加上n个个H2O，将氧原子配平，将氧原子配平4). 在缺少在缺少n个氢原子的一侧加上个氢原子的一侧加上n个个H+，将氢原子配平，将氢原子配平5). 以电子平衡电荷，完成配平以电

11、子平衡电荷，完成配平H2O22H2O O2H2O2H2O2H2O O2H2O2H2O22H2O 2H+O2H2O22H+H2O22H2O 2H+O2+2eH2O22H+H2O2+2e2H2O 11碱性介质碱性介质 O2/HO2-; HO2-/H2O1). 氧化型写左边，还原型写在右边氧化型写左边，还原型写在右边2). 将变价元素的原子配平将变价元素的原子配平3). 在缺少在缺少n个氧原子的一侧加上个氧原子的一侧加上n个个H2O，将氧原子配平，将氧原子配平4). 在缺少在缺少n个氢原子的一侧加上个氢原子的一侧加上n个个H2O，同时在另一侧，同时在另一侧加上加上n个个OH-，将氢原子配平，将氢原子

12、配平5). 以电子平衡电荷，完成配平以电子平衡电荷，完成配平O2HO2-HO2-H2OO2HO2-HO2-2H2OO2HO2-HO2-2H2OH2O+O2HO2-+OH-3H2O+HO2-2H2O+3OH-H2O+HO2-3OH-H2O+O2+2eHO2-+OH-H2O+HO2-+2e3OH-12例例2. 下列电对中，电极电势与溶液下列电对中，电极电势与溶液pH值无关的是（值无关的是（ ）A.NO3-/NO2- B. ClO3-/ClO- C. S2O82-/SO42-D. H2O2/H2OC解：电极电势与溶液解：电极电势与溶液pH值无关，说明电极反应中没有值无关，说明电极反应中没有H+或或O

13、H-参与。参与。A.NO3-+2H+2e=NO2-+H2OB.ClO3-+2H2O+4e=ClO-+4OH-C.S2O82-+2e=2SO42-D.H2O2+2H+2e=2H2O例例3. 配平下列方程式配平下列方程式1) Cu2O+NO3-=Cu2+NO+H2O2) PbO2+Cr3+=Cr2O72-+Pb2+3) Fe2C+HNO3=CO2+Fe(NO3)3+CO24) PbS+H2O2=PbSO45) CrO2-+HO2-=CrO42-131)14H+3Cu2O+2NO3-=6Cu2+2NO+7H2O2)3PbO2+2Cr3+H2O=Cr2O72-+3Pb2+2H+3)Fe2C+HNO3=

14、CO2+Fe(NO3)3+CO2+H2O4)PbS+H2O2=PbSO45)CrO2-+HO2-=CrO42-例例4. 配平方程式配平方程式PbO2 + C2O42 + H+ =Pb2+ + CO2 + H2O 配平配平后的方程式中，后的方程式中，PbO2 与与C2O42的系数之和为（的系数之和为（ ）。）。 （A）2 （B）3 （C） 5 （D）7A14三、电池反应热力学三、电池反应热力学2. 电池标准电动势和电池反应的标准平衡常数的电池标准电动势和电池反应的标准平衡常数的关系关系一般认为电池反应的进行方式是可逆的。故有一般认为电池反应的进行方式是可逆的。故有nEFGr非标准状态非标准状态标

15、准状态标准状态FnEGr1. 电动势和电池反应的吉布斯自由能变的关系电动势和电池反应的吉布斯自由能变的关系KlnRTGrKlgZV059. 0E,K29815例例5. 下列电池反应的电动势和平衡常数的关系是（下列电池反应的电动势和平衡常数的关系是（ ）Cl2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+1/2Cl2+Fe2+=Cl-+Fe3+2121KK,EE.A22121KK,EE.B22121KK,EE.C22121KK,EE.D2C例例6. 若氧化还原反应的两个电对的电极电势差值为若氧化还原反应的两个电对的电极电势差值为E，下，下列判断正确的是（列判断正确的是（ ）A.E越大，反应速率越快越大，反应

16、速率越快B. E越大，反应自发进行的趋势越大越大，反应自发进行的趋势越大C.E越大，反应速率越慢越大，反应速率越慢D.E越大，反应自发进行的趋势越小越大，反应自发进行的趋势越小B163. 电池电动势的能斯特方程电池电动势的能斯特方程)aq(hH)aq(gG)aq(bB)aq(aA电池反应电池反应QlnRTGGmrrnEFGrFnEGrbahgBAHGlgZV059. 0EE4. 电极电势的能斯特方程电极电势的能斯特方程lgZV059. 0EE还原型氧化型化学反应等温式化学反应等温式17例例7. 下面物质加入电池负极溶液中，使下面物质加入电池负极溶液中，使Zn2+/Zn-H+/H2组成的组成的原

17、电池电动势增大的是（原电池电动势增大的是（ ）A. ZnSO4固体固体 B. Zn粒粒 C. Na2S溶液溶液 D. Na2SO4固体固体C解解: 增大正极的电极电势或降低负极的电极电势可使电池电增大正极的电极电势或降低负极的电极电势可使电池电动势增大。降低负极氧化型的浓度，能使负极的电极电势减动势增大。降低负极氧化型的浓度，能使负极的电极电势减小。小。Zn2+/Zn-H+/H2组成的原电池电动势中组成的原电池电动势中Zn2+/Zn为负极，加入为负极，加入S2-可使大部分可使大部分Zn2+沉淀下来，降低电极电势沉淀下来，降低电极电势18例例8. 饱和甘汞电极为正极，玻璃电极为负极，测得下列溶液

18、饱和甘汞电极为正极，玻璃电极为负极，测得下列溶液电动势最大的是（电动势最大的是（ ）A.0.1M HCl B. 0.1 M H2S C. 0.1M Na2S D. 0.1M Na2SO4玻璃电极即为氢电极玻璃电极即为氢电极, 电极反应为电极反应为H+2e=H2甘汞电极作正极时的反应为甘汞电极作正极时的反应为Hg2Cl2+2e=2Hg+2Cl-，其电极电，其电极电势不变，电池电动势越大就意味着负极的电极电势越小。势不变，电池电动势越大就意味着负极的电极电势越小。因此，溶液中因此，溶液中H+越小，溶液的电动势就越大。越小，溶液的电动势就越大。同浓度的四种溶液，同浓度的四种溶液，Na2S溶液碱性最强

19、，溶液碱性最强，H+最小最小C例例9. 下列半反应中，有关离子的浓度都减小下列半反应中，有关离子的浓度都减小1倍，但电极电倍，但电极电势却增大的是（势却增大的是（ ）A.Ag+e=Ag B. O2+4H+4e=2H2O C. Br2+2e=2Br-D. Fe3+e=Fe2+C19 电极电势的相关计算电极电势的相关计算 酸度的改变酸度的改变 弱电解质的生成弱电解质的生成沉淀的生成沉淀的生成 配合物的生成配合物的生成氧化型或还原氧化型或还原型物质浓度的型物质浓度的改变改变 Ka(Kb) KW KSP K稳稳20 例例10. 已知已知273K时，反应时，反应2H2O+2e=H2+2OH- E=-0.

20、80V,求求该温度下水的离子积常数该温度下水的离子积常数Kw 解：反应的实质就是解：反应的实质就是H(I)H(0), 所以该反应的电极电势所以该反应的电极电势为为H+/H2电对的非标准电极电势电对的非标准电极电势OHHK,dmmol1OH ,ppw3H215ww107 . 1KKlgV059. 00V8 . 0ppHlg2V059. 0EEE22222H2H/HH/HH/OH21 例例11. 回收定影液的反应是：回收定影液的反应是： 2Ag2S+8CN-+O2+2H2O=4Ag(CN)2-+2S+OH- (1) 2Ag(CN)2-+Zn=2Ag+Zn(CN)42-(2)反应反应(2)进行完全，

21、求反应进行完全，求反应(1)的平衡常数的平衡常数Ksp(Ag2S)=6.010-50，K稳稳(Ag(CN)2-)=1.3 1021, E(S2-/S)=-0.48V, E(O2/OH-)=0.40V, V059. 0zEKlg解解1：反应：反应1为氧化还原反应，其平衡常数和电极电势的关系为为氧化还原反应，其平衡常数和电极电势的关系为CN4SAge2S)CN(Ag2OHe4OH2O2222反应反应1可拆成两个半反应可拆成两个半反应SAg/SOH/O22EEES1lg2V059. 0EE2S/SSAg/S22222sp2AgKS2)CN(AgCN2AgSAgSAg22222CNA)CN(AKgg稳

22、32dmmol1CN)CN(A-g372215022dmmol100 . 1)103 . 1 (1006KKS-sp.）（稳V274. 0100 . 11lg2V059. 048. 0S1lg2V059. 0EE72S/SSAg/S2245106 . 4K66.45059. 0)274. 0(40. 04V059. 0zEKlg23解解2：反应：反应2Ag2S+8CN-+O2+2H2O=4Ag(CN)2-+2S+OH- (1)拆成以下三个反应，拆成以下三个反应，) c (S2OH4OH2OS2)b()CN(AgCNAg)a (SAg2SAg222222)K()K()K(KC4b2a1稳KK)S

23、Ag(KKb2spa66.59059. 0)48. 0(40. 04V059. 0)EE(4V059. 0zEKclg22S/SOH/O451107 . 4K24四、图解法讨论电极电势四、图解法讨论电极电势元素电势图、自由能氧化数图、电势元素电势图、自由能氧化数图、电势-pH图图1. 元素电势图元素电势图在特定的在特定的pH条件下，将元素各种氧化数的存在形式即各条件下，将元素各种氧化数的存在形式即各种氧化态，依氧化数降低的顺序从左向右排成一行。用线种氧化态，依氧化数降低的顺序从左向右排成一行。用线段将各种氧化态连接起来，在线段上写出其两端的氧化态段将各种氧化态连接起来，在线段上写出其两端的氧化

24、态所组成的电对标准电极电势。经常以所组成的电对标准电极电势。经常以pH=0和和pH=14两种两种条件作图。条件作图。1) 判断酸性的强弱判断酸性的强弱BrV07. 1BrV59. 1HBrOV49. 1BrOV76. 1VBrO/E234A252) 求未知电对的电极电势求未知电对的电极电势n21n2211z.zzEz.EzEzE3) 判断某种氧化态的稳定性判断某种氧化态的稳定性CEBEA右左左右EE若B物质不稳定，发生歧化反应 如 Cu+Cu2+Cu左右EE若B物质稳定，发生逆歧化反应如 Fe3+Fe2+Fe26例例12. 已知酸性条件下，碘元素和锰元素电势图如下，试求已知酸性条件下，碘元素和

25、锰元素电势图如下，试求1)电对电对IO3-/I2和和MnO2/Mn2+的标准电极电势的标准电极电势2)将将KMnO4滴加到过量滴加到过量KI酸性溶液中，产物是什么？写出反酸性溶液中，产物是什么？写出反应方程式应方程式Mn18. 1Mn51. 1Mn95. 0MnO26. 2MnO56. 0MnOI54. 0I45. 1HIO14. 1IO70. 1IOH2322442365解：解：n21n2211z.zzEz.EzEzEV23. 11151. 1195. 01EV20. 11454. 0114. 14EMn/MnOI/IO22327Mn18. 1Mn51. 1Mn95. 0MnO26. 2Mn

26、O56. 0MnOI54. 0I45. 1HIO14. 1IO70. 1IOH2322442365根据电势图可以看出，酸性条件下，根据电势图可以看出，酸性条件下，HIO, MnO42-, Mn3+不稳不稳定，发生歧化，不应该是反应产物定，发生歧化，不应该是反应产物酸性条件下，酸性条件下，I2能把能把Mn氧化，所以氧化，所以KMnO4的还原产物不能是的还原产物不能是Mn由于由于KI过量，所以能将其氧化的过量，所以能将其氧化的H5IO6, IO3-, MnO2均不是最均不是最终产物终产物因此产物应为因此产物应为Mn2+和和I2, 而且而且KI过量过量, 所以所以I2以以I3-的形式存在的形式存在2MnO4-+15I-+16H+=5I3-+2Mn2+8H2O282. 自由能自由能-氧化数图氧化数图-4-3-2-1012345050100150200250 氧化数自由能Bi2O4BiH3BiBiO+FEkk越大，电对的氧化型的氧化性越强；越大，电对的氧化型的氧化性越强；k越小，电对的还原型的还原性越强越小，电对的还原型的还原性越强真正强的还原剂，与其氧化型的连线的真正强的还原剂，与其氧化型的连线的斜率多是负值。斜率多是负值。 1) 判断氧化还原性判断氧化还原性2) 判断歧化反应判断歧化反应)()(k右k左 发生歧化反应发生歧化反应)右()左(kk发生逆歧化反应发生逆歧化反应若某一