第九章 氧化还原与氧化还原滴定法（课件）- 《无机及分析化学(第二版)》同步教学（高教版）

第九章 氧化还原与氧化还原滴定法 知识目标： 掌握氧化数概念及氧化还原反应方程式的配平； 熟悉电极电势的概念及电极电势的影响因素； 熟悉电极电势的应用； 掌握氧化还原滴定的原理及常用的氧化还原滴定法。 能力目标： 能够判断化合物中各元素的氧化数，能配平氧化还原方程； 能利用能斯特方程计算非标准状态下的电极电势，并能说出电极电势的应用； 能够说出氧化还原滴定的基本原理； 能够说出高锰酸钾法、重铬酸钾法及碘量法的原理及滴定条件。 第一节 氧化还原的基本概念 一、氧化数 氧化数：表示各元素在化合物中所处的化合状态。 确定氧化数的规则： 单质中元素的氧化数为零，如H2、O2、Fe等物质中元素的氧化数为零。 氢在一般化合物中的氧化数为+1，如H2O、HCl等物质中氢的氧化数为+1，但在金属氢化物(如LiAlH4)和硼氢化物(如B2H6)中为-1. 氧的氧化数为-2，但在过氧化物中如H2O2中为-1，在超氧化物中如NaO2中为-1/2，在臭氧化物如KO3中为-1/3，在氟氧化物如O2F2和OF2中分别为+1和+2。 4. 氟的氧化数皆为-1，碱金属的氧化数皆为+1，碱土金属的氧化数皆为+2。 5. 简单离子的氧化数等于离子电荷数。如Mg2+和Cl-离子中镁和氯的氧化数分别为+2和-1. 6. 在共价化合物中，将属于两原子的共用电子对指定给电负性较大的元素后，在两原子上形成的形式电荷数就是它们的氧化数。即在共价化合物中元素的氧化数是原子在化合态时的“形式电荷”。 7. 分子或离子的总电荷数等于各元素的氧化数的代数和，分子的总电荷数等于零。 例： 计算H2SO4、Na2S2O3、和S4O62-中S的氧化数。 解：设H2SO4中S的氧化数为x1，根据规则3有 2×(+1)+x1+(-2)×4=0，x1=+6 设Na2S2O3中S的氧化数为x2，则有 2×(+1)+2x2 +(-2)×3=0 ，x2=+2 设S4O62-中S的氧化数为x3，则有 4x3+(-2)×6=-2，x3=+2.5 二、氧化还原反应 在反应过程中，氧化数发生变化的化学反应称为氧化还原反应。元素氧化数升高的变化称为氧化，氧化数降低的变化称为还原。在氧化还原反应中，氧化与还原是同时发生的，且元素氧化物升高的总数等于氧化数降低的总数。 1. 氧化剂和还原剂 在氧化还原反应中，如果某物质的组成原子或离子氧化数升高，称此物质为还原剂。 还原剂使另一物质还原，其本身被氧化，它的反应产物称为氧化产物。 在氧化还原反应中，如果某物质的组成原子或离子氧化数降低，称此物质为氧化剂。 氧化剂使另一物质氧化，其本身被还原，它的反应产物称为还原产物。 例： 2KMnO4+5H2O2+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+5O2 +8H2O +7 -1 +2 0 氧化剂 还原剂 氧化产物 还原产物 氧化剂和还原剂是同一物质的氧化还原反应，称为自身氧化还原反应。 例： 2KClO3=2KCl+3O2 某物质中同一元素同一氧化态的原子部分被氧化、部分被还原的反应称为歧化反应。歧化反应是自身氧化还原反应的一种特殊类型。 例： Cl2+H2O=HClO+HCl 歧化反应 4HNO3=4NO2+O2+2H2O 非歧化反应 2. 氧化还原电对和半反应 在氧化还原反应中，表示氧化还原过程的方程式，分别叫做氧化反应方程式和还原反应方程式，统称为半反应。 例： 氧化反应：Zn-2e-=Zn2+ 还原反应：Cu2++2e-=Cu 半反应中氧化数较高的物质称为氧化态(如Zn2+、Cu2+)；氧化数较低的物质称为还原态(如Zn、Cu)。半反应中的氧化态和还原态是彼此依存、相互转化的，这种共轭的氧化还原体系称为氧化还原电对，电对用“氧化态/还原态”表示，如Cu2+/ Cu。一个电对就代表一个半反应，半反应可以用下列通式表示： 氧化态+ne-=还原态 而每个氧化还原反应是由两个半反应组成的。 三、氧化还原方程式的配平 配平氧化还原方程式的两项守恒原则，即反应前后原子数目守恒，电荷数目守恒。 配平方法： 氧化数法：依据反应中氧化剂的氧化数降低的总数与还原剂的氧化数升高 的总数相等的原则。 例： 配平Cu2S与HNO3反应的化学方程式 解:(1)写出未配平的反应式，并将有变化的氧化数表明在相应的元素符号上方： Cu2S+HNO3 Cu(NO3)2+H2SO4+NO +1 -2 +5 +2 +6 +2 (2) 按最小公倍数的原则，对还原剂的氧化数升高值和氧化剂的氧化数降低值 各乘以适当系数，使两者绝对值相等。 氧化数升高值 氧化数降低值 Cu 2[(+2)-(+1)]=+2 S