文档介绍：氧化还原反应和电极电位
内容提要
氧化还原反应
氧化值
氧化还原反应
氧化还原反应方程式的配平
原电池与电极电位
原电池
电极电位的产生
标准电极电位
电池电动势与Gibbs自由能
电池电动势与化学反应自由能变的关系
用电池电动势判断氧化还原反应的自发性
内容提要
电极电位的Nernst方程式及影响电极电位的因素
电极电位的Nernst方程式
电极溶液中各物质浓度对电极电位的影响
电位法测定溶液的pH
常用参比电极
指示电极
电位法测定溶液的pH值
教学基本要求
熟悉氧化值和氧化还原反应的意义, 熟练计算元素氧化值,掌握离子—电子法配平氧化还原反应式。
掌握电池组成式的书写,了解电极电位产生的原因,熟悉标准电极电位概念,掌握用标准电极电位判断氧化还原反应的方向。
了解电动势与自由能的关系,掌握通过标准电动势计算氧化还原反应平衡常数的方法。
掌握电极电位的 Nernst 方程、影响因素及有关计算。了解电位法测量溶液 pH值的原理。
第一节氧化还原反应
一、氧化值(氧化数 oxidation number)
1970年IUPAC给出的定义是:氧化值是某元素一个原子的表观荷电数(apparent charge number),这种荷电数是假设把每一个化学键中的电子指定给电负性更大的原子而求得。
例:NH3中,N的氧化值是-3,H的氧化值是+1。
第一节氧化还原反应
确定元素氧化值的规则:
单质中原子的氧化值为零。
单原子离子中原子的氧化值等于离子的电荷。例如Na+离子中Na的氧化值为+1。
氧的氧化值在大多数化合物中为-2,但在过氧化物中为-1,如在H2O2、Na2O2中;在超氧化物中为-,如在KO2中。
氢的氧化值在大多数化合物中为+1,但在金属氢化物中为-1,如在NaH、CaH2中。
第一节氧化还原反应
确定元素氧化值的规则:
卤族元素。氟的氧化值在所有化合物中为-1。其它卤原子的氧化值在二元化合物中为-1,但在卤族的二元化合物中,列在周期表中靠前的卤原子的氧化数为-1,如Cl在BrCl中;在含氧化合物中按氧化物决定,如ClO2中Cl的氧化值为+4。
电中性的化合物中所有原子的氧化值的和为零。多原子离子中所有原子的氧化值的和等于离子的电荷数。
第一节氧化还原反应
氧化值可为整数,也可为分数。
例: Fe3O4 中,Fe:+8/3;
S4O62- 中,S:+5/2。
按确定元素氧化值6条规则的先后顺序,就能正确确定化合物中各元素的氧化值。
例:KMnO4,先确定K,+1;
再确定O,-2;
最后确定Mn,+7。
第一节氧化还原反应
二、氧化还原反应
不同类型的氧化还原反应
电子转移
Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+
电子偏移
C + O2 = CO2
这两类不同的氧化还原反应可以用氧化值概念统一:元素的氧化值发生了变化。
第一节氧化还原反应
定义氧化还原反应
元素的氧化值发生了变化的化学反应称为氧化还原反应。
Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+
氧化值升高称为氧化反应,例如Zn→Zn2+ ;
氧化值降低称为还原反应,例如Cu2+→Cu 。
电子供体失去电子,称为还原剂,如 Zn;
电子受体得到电子,称为氧化剂,如Cu2+。