第六章电化学基础与氧化还原平.pdf

文档介绍：第 6 章电化学基础与氧化还原平衡
BASIC OF ELECTROCHEMSITY AND REDOX EQUILIBRIUM
氧化还原反应与电极电势
氧化还原反应
1. 氧化还原反应与氧化值:
(1)氧化值(或氧化数):IUPAC1970 年严格定义:氧化值是某元素一个原子的荷电数(即原子所带的净电荷
数).
确定氧化值的规则:¬单质中元素的氧化值为零;
例如:H2 中 H 的氧化值为 0.
氢的氧化值一般为+1,在金属氢化物中为-1;
例如:NaH 中 H 的氧化值为-1.
氧的氧化值一般为-2;在过氧化物中为-1;在氧的氟化物中为+1 或+2 例如:H2O2 中 O 的氧化值为-1;
再比如:OF2 中 O 的氧化值为+2.¯离子型化合物中元素的氧化值等于该离子所带的电荷数;
例如:NaCl 中 Na+的氧化值为+1;Cl-的氧化值为-1.
共价型化合物中, 两原子的形式电荷数即为它们的氧化值.
例如:HCl 中 H 的氧化值为+1;Cl 的氧化值为-1.
中性分子中各原子的氧化值的代数和为零,复杂离子的电荷数等于各元素氧化值的代数和
+
例题:求 NH4 中 N 的氧化值.
解: 据规则-,H 的氧化值为+1.
设 N 的氧化值为 x,据规则±:
x + (+1)×4 = +1
解得: x = -3 例题:求 Fe3O4 中 Fe 的氧化值.
解: 据规则®, O 的氧化值为-2.
设 Fe 的氧化值为 x,同样据规则±:
3x + (-2)×4 = 0 解得: x = 8/3
注意: 在共价化合物中,确定元素氧化值时不要与共价数相混淆.
例如:CH4、CH3Cl 等化合物中,C 的共价数为 4,但 C 的氧化值分别为-4、-2.
化学中以 Mn(Ⅶ)、S(Ⅵ)表示元素的氧化值,以与实际不存在的 Mn7+、S6+区别.
(2)氧化还原反应:还原剂: :氧化值降低的物质.
一个氧化还原反应由两个半反应组成:
还原剂的氧化反应: 如上例中:Fe2+ - e- =Fe3+
- +
氧化剂的还原反应: 如:H2O2 + 2e + 2H =2H2O
(3)氧化还原反应的实质:
氧化还原电对: Ox/ReΔ表示.
3+ 2+
如上例的氧化剂电对 H2O2/H2O 以及还原剂电对 Fe /Fe
注意:氧化还原电对是相对的,由参加反应的两电对氧化还原能力的相对强弱而定.
3+ - 2+
例如反应: 2Fe + 2I =2Fe + I2
电对 Fe3+/Fe2+在此反应中为氧化剂电对.
对于铜锌原电池中的反应:
因此,氧化还原反应是由氧化剂电对与还原剂电对共同作用的结果,其实质是电子的转移
:
(1)离子-电子法:
1
配平原则:
氧化剂、还原剂得失电子数必须相等(电荷守恒);
反应前后各元素原子总数相等(质量守恒).
例题:配平 KMnO4 + K2SO3 → MnSO4 + K2SO4 (酸性介质中).
解: 写出未配平的离子方程式;
- 2- 2+ 2-
MnO4 + SO3 → Mn + SO4
拆分为氧化、还原两个半反应,并使左右两边相同元素的原子数目相等根据溶液的酸碱性加上 H+, OH-,
H2O;
加减电子数,,整理.
- + 2+ 2- 2- +
MnO4 + 8H Mn + 4H2O ×2+ ) SO3 + H2O SO4 + 2H ×5
- 2- + 2+ 2-
2MnO4 + 5SO3 + 6H = 2Mn + 5SO4 + 3H2O
例题:配平反应 FeS2 + HNO3 → Fe2(SO4)3 + NO2
解: 改写成离子方程式:
- 3+ 2-
FeS2 + NO3 → Fe + SO4 + NO2
+ -
配平过程中半反应左右两边添加 H , OH , H2O 的一般规律:
+
对于酸性介质:多 n 个 O,+2n 个 H ,另一边+n 个 H2O
-
对于碱性介质:多 n 个 O,+n 个 H2O,另一边+2n 个 OH .
- +
对于中性介质:左边多 n 个 O,+n 个 H2O,右边+2n 个 OH ;右边多 n 个 O,+2n 个 H ,左边n个H2O.
2FeS2 + 30HNO3 = Fe2(SO4)3 +