第10章 氧化还原反应（课件）- 《无机化学》同步教学（吉林大学版）

第 10 章 氧化还原反应 1 氧化还原反应是一类极其重要的化学反应。实验室制取氧气的反应，工业上生产硝酸过程中涉及的几个反应都是氧化还原反应。 4 NH3 ＋ 5 O2 ＝ 4 NO ＋ 6 H2O 2 NO ＋ O2 ＝ 2 NO2 3 NO2 ＋ H2O ＝ 2 HNO3 ＋ NO 2 10 － 1 氧化还原反应与原电池 10 － 1 － 1 化合价与氧化数 氧化－还原反应：有电子得失（或电子偏移）的反应。 氧化剂 ＋ 还原剂  还原产物 ＋ 氧化产物 化合价降低，还原反应 化合价升高，氧化反应 3 化合价：氧化还原反应中得失电子数，只能为整数。 氧化数：得失电子或平均化合价。可以为整数或分数。 Cr O O O O O 例如： CrO5 中 Cr 的氧化数为正 10 ，但是从右图所示的结构式中，可以看出 Cr 的化合价为正 6。这是 Cr 的最高价态，等于其所在的族数。 4 10 － 1 － 2 原电池 1. 原电池：将化学能转变成电能的装置称为原电池。 铜锌原电池示意图 负极 Zn ＝ Zn 2＋ ＋ 2 e － 正极 Cu 2＋ ＋ 2 e － ＝ Cu 电池反应： Zn ＋ Cu 2＋ ＝ Cu ＋ Zn 2＋ 5 将饱和的 KCl 溶液灌入 U 形管中，用琼胶封口，倒架在两池中。由于 K ＋ 和 Cl － 的定向移动，使两池中过剩的正负电荷得到平衡，恢复电中性。于是两个半电池反应乃至电池反应得以继续，电流得以维持。 2. 盐桥 6 3. 电池符号 例如 Cu －Zn 电池符号 ( – ) Zn  Zn 2＋( 1 mol·dm － 3 ) ‖Cu 2＋( 1 mol·dm －3 )Cu (＋) 左边负极，右边正极；两边的 Cu，Zn 表示极板材料；离子的浓度，气体的分压要在 （ ） 内标明。 ‘  ’代表两相的界面；‘‖’代表盐桥。盐桥连接着不同电解质的溶液或不同浓度的同种电解质的溶液。 7 10－1－3 电极电势和电动势 1. 电极电势 Cu－Zn 电池中，为什么电子从锌片流向铜片？为什么 Cu 为正极，Zn 为负极？或者说为什么铜片的电势比锌片的高？这是我们首先要回答的问题。 图 10－2 锌电极的双电层 图 10－3 铜电极的双电层 8 2 原电池的电动势 电极电势 E 表示电极中极板与溶液之间的电势差。当盐桥将两个电极的溶液连通时，认为两溶液之间的电势差被消除，则两电极的电极电势之差即原电池的电动势。用 E池 表示电动势，则有 E池 ＝ E＋ － E－ 标准状态时电池的标准电动势有 EӨ池 ＝ EӨ ＋ － EӨ － 例如：(–) ZnZn2＋( 1 mol·dm－3 )‖Cu2＋(1 mol·dm－3)Cu(＋) EӨ池 ＝ EӨ ＋－ EӨ － ＝ 0.34 V － (－ 0.76 V ) ＝1.10 V 9 3. 标准氢电极: 铂丝连着涂满铂黑的铂片作为极板，插入到H＋ (1 mol·dm－ 3 )溶液中，并向其中通入H2( 100 kPa )，构成标准氢电极。 标准氢电极示意图 氢电极的半反应为 2 H ＋ ＋ 2 e － ＝ H2 符号 Pt| H2( pӨ) | H ＋(c Ө) 化学上规定 EӨ H+/H2 ＝ 0 V 10 例如：标准氢电极与标准铜电极组成的原电池。 (－) Pt|H2 ( pӨ ) | H＋ (1 mol·dm －3 )‖Cu 2＋ ( 1 mol·dm －3 )|Cu (＋) 测得该电池的电动势 EӨ池 ＝ 0.34 V， 由公式 EӨ池 ＝ EӨ ＋ － EӨ － 得 EӨ ＋ ＝ EӨ池 ＋ EӨ － EӨ Cu2+/Cu ＝ EӨ池 ＋ EӨ H+/H2 ＝ 0.34 V + 0 V ＝ 0.34 V 11 4. 其它类型的电极 n n 12 饱和甘汞电极 甘汞电极：实际测量非常重要的一种电极，标准氢电极使用不多，原因是氢气不易纯化，压强不易控制，铂黑容易中毒。 电极反应Hg2Cl2＋2e－＝2Hg ＋2Cl－ 符号 Pt | Hg | Hg2Cl2 | KCl (浓度) 标