第九章 氧化还原反应和电化学基础(课件）《无机化学基础》同步教学（化学工业出版社第四版）

氧化还原反应和电化学基础 一、氧化还原反应 二、原电池和电极电势 三、标准电极电势的应用 目 录 氧化还原反应和电化学基础 知识要求 1．掌握 电极电势的定义及应用。 2．熟悉 氧化数的概念及氧化还原反应的实质。 3．了解 原电池的原理。 技能要求 1．学会 氧化数的计算。 2．能 应用电极电势判断氧化剂和还原剂的强弱和氧化还原反应进行方向。 学习目标 得失电子与化合价升降的关系动画 规律：“失、升、氧、氧、还；得、降、还、还、氧” 引入新课 又称氧化态，在单质或化合物中，假设把每个化学键中的电子指定给两原子中电负性较大的原子，这样所得的某元素一个原子的荷电数就是该元素的氧化数。 氧化还原反应和电化学基础 1.氧化数 一、氧化还原反应 确定元素的氧化数规则： （1）在单质中，元素的氧化数为零。 （2）在离子化合物中，元素的氧化数等于该元素单原子离子的电荷数。 （3）分子或复杂离子的总电荷数等于其中各元素的氧化数的代数和。例如，在KMnO4中，Mn的氧化数可以由下式求得：+1+x+(-2)×4=0 x =+7 （4）对于共价化合物，两原子共用电子对指定给电负性较大的原子，则它们的表观电荷数等于它们的氧化数。 （5）通常氢的氧化数为+1，氧的氧化数为-2，卤素的氧化数为-1。 氧化还原反应和电化学基础 反应实质是反应物之间发生了电子的转移或偏离，从而导致元素的氧化数发生了改变。 2.氧化还原反应实质 元素失去电子，氧化数升高的物质称为还原剂，具有还原作用，被氧化，氧化数升高的过程称为氧化反应；元素得到电子，氧化数降低的物质称为氧化剂，具有氧化作用，被还原，氧化数降低的过程称为还原反应。 （1）氧化还原反应的规律 当某元素为最高价态时，它只能做氧化剂； 当某元素为最低价态时，它只能做还原剂； 当某元素为中间价态时，它既能做氧化剂，又能做还原剂。 氧化还原反应和电化学基础 （2）氧化还原反应的3种类型 分子间的氧化还原反应 分子内的氧化还原反应 自身氧化还原反应 氧化还原反应和电化学基础 二、原电池和电极电势 （一）原电池 将化学能直接转变成电能的装置称为原电池。 Cu-Zn原电池 电流方向的动画 1．原电池的工作原理 电极反应： Zn片（负极）：Zn(s) ＝ Zn2+ (aq) + 2e （氧化反应） Cu片（正极）：Cu2+(aq) + 2e ＝ Cu （还原反应） 电池反应： Zn + Cu2+ (aq) ＝ Zn2+(aq) + Cu 氧化还原反应和电化学基础 2. 原电池表示方法 （1）一般把负极写在电池符号表示式的左边，正极写在电池符号表示式的右边。 （2）以符号“∣”表示不同物质之间的相界，用“‖”表示盐桥。同一相中的不同物质之间用“，”隔开。 Cu-Zn原电池可用如下电池符号表示： （－）Zn∣ZnSO4（c1）‖CuSO4（c2）︱Cu（+） （3）溶液要标出活度或浓度（mol·L-1），气体物质应注明其分压（Pa），还应标明当时的温度。 （4）非金属或气体参与氧化还原电对做半电池时，需外加惰性导体如铂或石墨等做电极导体。 氧化还原反应和电化学基础 (二)电极电势 1. 标准氢电极（SHE） 国际上统一用标准氢电极作为测量电极电势的标准，通常是将镀有一层海绵状铂黑（铂粉）的铂片浸入H＋浓度为1mol·L-1的盐酸溶液中，在298K时，不断通入压力为101kPa纯净的氢气，使铂片吸附H2气至饱和。这时铂片就好像是用氢制成的电极一样，称为标准氢电极。 2.标准电极电势 标准氢电极和待测电极在标准状态下组成原电池，测得该电池的电动势 ，并通过直流电压表确定电池的正负极，即可根据 ，计算出各种电极的标准电极电势。 氧化还原反应和电化学基础 金属的电极电势 （－）Zn│Zn2+(c=1 mol·L-1)║H+ (c=1 mol·L-1)│H2(101kPa)│Pt（＋） E ＝ － 0.7618 V＝0.0000－ ＝－0.7618V 锌电极的标准电极电势 的测定： 电压表 电对 电极反应 /V Li(I)－(0) Li＋＋e－ Li -3.024 K(I)－(0) K＋＋e－ K -2.931 Na(I)－(0) Na+ + e－ Na -2.710 Fe(II)－(0) Fe2＋＋2e－