无机化学第7章氧化还原反应

2023/2/41/33第七章氧化还原反应（环境2015）第七章氧化还原反应主讲：余静无机化学InorganicChemistry2023/2/42/33第七章氧化还原反应（环境2015）本章教学要求熟悉氧化还原反应的基本概念理解氧化数（值）的概念能熟练地用氧化数法、离子电子法配平氧化还原反应方程式。2023/2/43/33第七章氧化还原反应（环境2015）教学内容§7.1氧化还原反应的基本概念§7.2＊

电化学电池（不要求）§7.3＊

电极电势（不要求）§7.4＊

电极电势的应用（不要求）2023/2/44/33第七章氧化还原反应（环境2015）氧化数（值）

氧化还原反应方程式的配平§7.1氧化还原反应的基本概念2023/2/45/33第七章氧化还原反应（环境2015）氧化还原反应

——

有电子得失或电子转移的反应。一.氧化值(oxidationnumber)

1)2Mg(s)+O2(g)=2MgO(s)与氧结合

2)Mg→Mg2++2e电子转移

2P(s)+2Cl2(g)=2PCl3(l)电子偏移1.氧化还原概念的发展本质2023/2/46/33第七章氧化还原反应（环境2015）任何一个氧化还原反应都是由两个半反应组成。还原型1＋氧化型2氧化型1＋还原型22023/2/47/33第七章氧化还原反应（环境2015）2.氧化还原电对（redoxcouple）对氧化还原反应Cu2++Zn=Zn2++CuO1R1O2R2Cu2+/Cu，Zn2+/Zn称为氧化还原电对，氧化态和还原态为共轭关系－电子得失:Base+H+Acid

HPO42-+H+H2PO4-

Zn2++2eZn

Ox+neRed氧化型/还原型氧化值大氧化值小2023/2/48/33第七章氧化还原反应（环境2015）氧化数：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。3.氧化数（值）氧化剂：electronacceptor还原剂：electrondonor氧化：氧化数增加的过程还原：氧化数降低的过程氧化值降低氧化值升高氧化数是元素的一个原子所带的形式电荷数。2023/2/49/33第七章氧化还原反应（环境2015）

4.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。P4Br2Cl2S2-

NaHHCl2023/2/410/33第七章氧化还原反应（环境2015）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。氧的氧化值正常氧化物中-2过氧化物中-1超氧化物中-1/2氟氧化物中+2

+1H2O

H2O2KO2OF2O2F22023/2/411/33第七章氧化还原反应（环境2015）例: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。连四硫酸根离子高碘酸2023/2/412/33第七章氧化还原反应（环境2015）什么是“氧化数”？它与“化合价”有无区别？区别？Question12023/2/413/33第七章氧化还原反应（环境2015）氧化数与化合价的区别1化合价的原意是某种元素的原子与其他元素的原子相化合时两种元素的原子数目之间一定的比例关系。（原子个数比）元素的氧化数（或称氧化值）是指某元素的一个原子的形式电荷数（电子指定给电负性较大原子）。2023/2/414/33第七章氧化还原反应（环境2015）1.氧化数只指原子而不指原子团，而化合价既可指示原子又指原子团。（例：OH－）2.化合价只能是整数，不能是分数，而氧化数可以用分数。（例：Fe3O4

）3.氧化数纯粹是为了说明氧化态而引入的人为规定的概念，它可以是正数、负数或分数。氧化数实质上是一种形式电荷数，表示元素原子平均的、表观的氧化状态。氧化数与化合价的区别22023/2/415/33第七章氧化还原反应（环境2015）氧化数与化合价的区别3化合价是一个原子化合其他原子数目的能力。电负性大的为正，电负性小的为负。共价化合物，化合价可理解为形成的共价键数目。例如，过氧化铬CrO5，Cr的化合价为＋6。而Cr的氧化数为＋10。离子化合物，化合价可理解为离子所带的电荷数。例如，NaCl，Na的化合价为＋1，Cl的化合价为－1。CrO5结构式，共有6个共价键，铬化合价为＋62023/2/416/33第七章氧化还原反应（环境2015）求在Na2S4O6分子中S的氧化值

非极性共价键配位键极性共价键O

SSSSOOOOO2-S的氧化值2.5Question12023/2/417/33第七章氧化还原反应（环境2015）二.氧化还原反应方程式的配平(balancingofredoxreaction)1.氧化值法配平原则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（绝对值相等）(2)反应前后各元素的原子总数相等适用于水溶液非水体系中的氧化还原反应2023/2/418/33第七章氧化还原反应（环境2015）氧化值法配平步骤•写出未配平的基本反应式，在涉及氧化还原过程的有关原子上方标出氧化值.•计算相关原子氧化值上升和下降的数值（注意个数）•

用下降值和上升值分别去除它们的最小公倍数，即得氧化剂和还原剂的化学计量数.•

平衡还原原子和氧化原子之外的其他原子，在多数情况下是H原子和O原子.2023/2/419/33第七章氧化还原反应（环境2015）用氧化值法配平：氯酸与磷作用生成氯化氢和磷酸的反应.•HClO3+P4→HCl+H3PO4+50-1+5•HClO3+P4→HCl+H3PO4Cl:(+5)→(-1)=+6P:[0→+5]×4=-20•

10HClO3+3P4→10HCl+12H3PO4•

10HClO3+3P4+18H2O→10HCl+12H3PO4•

10HClO3+3P4+18H2O=10HCl+12H3PO4sample1最小公倍数：602023/2/420/33第七章氧化还原反应（环境2015）氧化值法配平下面反应：答案：？离子－电子法的优点如何配平如下氧化还原反应？2023/2/421/33第七章氧化还原反应（环境2015）20151021复习2023/2/422/33第七章氧化还原反应（环境2015）2.离子—电子法（半反应法）（2）反应前后各元素的原子总数相等✦只能用于水溶液中的氧化还原反应不能用于配平气相或固相反应式配平原则（1）反应过程中氧化剂得到的电子数等于还原剂失去的电子数2023/2/423/33第七章氧化还原反应（环境2015）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。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。2023/2/424/33第七章氧化还原反应（环境2015）离子－电子法配平氧化还原反应步骤（5步）（1）写出未配平的离子方程式(气体、纯液体、固体和弱电解质则写分子式)（2）写出氧化还原电对（2个）（3）写出半反应并使两边相同元素的原子数相等（4）加减电子数方法使两个半反应方程式两边电荷数相等（5）找出两个半反应得失电子数目的最小公倍数。将两个半反应各项分别乘以相应的系数，使其得失电子数目相同，然后两式相加，整理得到配平的离子反应方程式，如有必要改写为分子方程式。2023/2/425/33第七章氧化还原反应（环境2015）用离子－电子法配平下列反应方程式sample2（1）写出未配平的离子方程式MnO4-+SO32-SO42-+Mn2+2023/2/426/33第七章氧化还原反应（环境2015）（2）将反应分解为两个半反应式，并使半反应式的两边相同的元素的原子数目相同、用加减电子数的方法使反应式两边的电荷数相等。MnO4-+8H++5e-=Mn2++4H2O①SO32-+H2O=SO42-+2H++2e-②在配平上述半反应方程式时，如果反应物和生成物内所含氧原子数目不等，应根据介质酸碱性分别在半反应中添加H＋、OH－、H2O，使反应式两边的氧原子数目相等。2023/2/427/33第七章氧化还原反应（环境2015）（3）找出得失电子数目的最小公倍数，用适当的系数乘以两个半反应式，然后将两个半反应式相加，整理后得到配平的离子反应方程式。①×2+②×5得2MnO4-+16H++10e-=2Mn2++8H2O+)5SO32-+5H2O=5SO42-+10H++10e-2MnO4-

+5SO32-+6H+=2Mn2++5SO42-+3H2O（4）如有必要改写为分子方程式2KMnO4+5K2SO3+3H2SO4=2MnSO4+6K2SO4+3H2O2023/2/428/33第七章氧化还原反应（环境2015）用离子电子法配平Cl2(g)+2e-=2Cl-①Cl2(g)+12OH-=2ClO3-+6H2O+10e-②①×5+②得6Cl2(g)+12OH-=10Cl-+2ClO3-+6H2O化简得：3Cl2(g)+6OH-=5Cl-+ClO3-+3H2O3Cl2(g)+6NaOH

=5NaCl

+NaClO3+3H2Osample3Cl2(g)+NaOHNaCl+NaClO3歧化反应注意：这种反应配平不能出现H＋！！！2023/2/429/33第七章氧化还原反应（环境2015）用离子电子法配平方程式sample4Cr(OH)3(s)+Br2(l)CrO42-+Br-Br2(l)+2e-=2Br-①Cr(OH)3(s)+8OH-=CrO42-+3OH-+4H2O+3e-即:

Cr(OH)3(s)+5OH-=CrO42-+4H2O+3e-②①×3+②×2得2Cr(OH)3(s)+3Br2(l)+10OH-=2CrO42-+6Br-+8H2O2Cr(OH)3(s)+3Br2(l)+10KOH=2K2CrO4+6KBr+8H2OCr(OH)3(s)+Br2(l)+KOHK2CrO4+KBr2023/2/430/33第七章氧化还原反应（环境2015）用离子电子法配平方程式①×24+②×5得①②sample52023/2/431/33第七章氧化还原反应（环境2015）用离子电子法配平方程式（碱性条件）C+4OH-=CO2+2H2O+4e-①2Ca3(PO4)2+6SiO2+10H2O+20e-=6CaSiO3+P4+20OH-②①×5+②得2Ca3(PO4)2+6SiO2+5C=6CaSiO3+P4+5CO2sample6Ca3(PO4)2+C+SiO2