文档介绍:高中化学竞赛《大纲—13 电化学基础》
大纲要求: 电化学。氧化态。氧化还原的基本概念和反应的书写和配平。原电池。电极符号、电极反应、原电池符号、原电池反应。标准电极电势。用标准电极电势判断反应的方向及氧化剂与还原剂的强弱。电解池的电极符号与电极反应。电解与电镀。电化学腐蚀。常见化学电源。pH、络合剂、沉淀剂对氧化还原反应的影响的定性说明。
一、氧化态
(一)化合价(或原子价):
是表示元素原子能够化合或置换一价原子(H)或一价基团(OH—)的数目。
在离子化合物中离子的价数即为离子的电荷数。在共价化合物中某原子的价数即为该原子形成的共价单键数目。但随着化学结构理论的发展,原子价的经典概念已经不能正确地反映化合物中原子相互结合地真实情况。如:NH4+中N为—3价,可是它却同4个H结合(四个共价单键);SiF4中Si为+4价,但是在K2SiF6中Si却同6个F结合(6个共价单键)。
(二)氧化数 1948年在价键理论和电负性的基础上提出氧化数的概念。
现在一般认为,由于化合物中组成元素的电负性的不同,原子结合时的电子对总要移向电负性大的一方,从而化合物中组成元素原子必然带有正或负电荷。这种所带形式电荷的多少就是该原子的氧化数。
1、氧化数是一个经验值,是一个人为的概念。
2、引入此概念,有以下几方面的应用:
(1)判断是否发生氧化还原反应:氧化数升高、氧化反应、还原剂;氧化数降低、还原反应、氧化剂
(2)配平氧化──还原反应方程式
(3)分类化合物,如Fe (Ⅲ)、(Ⅱ);Cu(Ⅰ)、Cu(Ⅱ)。
引入氧化数,可以在不用详细研究化合物的结构和反应机理的情况下,实现上述三点。
3、怎样确定氧化数
(1)在离子化合物中,元素的氧化数等于离子的正、负电荷数。
(2)在共价化合物中,元素的氧化数为两个原子之间共用电子对的偏移数。
a.在非极性键共价分子(单质)中,元素的氧化数为零;如P4、S8、Cl2中P、S、Cl的氧化数都为零;
b.在极性键共价分子中,元素的氧化数等于原子间共用电子对的偏移数;
例如:, , , 。
(3)具体规定:
a.单质的氧化数为零,例如P4、S8中P、S的氧化数都为零,因为P-P和S-S键中共用电子对没有偏移;
b.除了在NaH、CaH2、NaBH4、LiAlH4中氢的氧化数为-1以外,氢的氧化数为+1;
c.所有氟化物中,氟的氧化数为-1;
d.氧的氧化数一般为-2,但有许多例外,如、、、、等;
目前元素的最高氧化数达到+8,在OsO4、RuO4中,Os和Ru的氧化数均为+8,其它元素的最高氧化数至多达到其主、副族数。例如:Na2Cr2O12和CrO5中,Cr的氧化数为+6,因为这些化合物中有(O的氧化数为-1)存在;
e.在配合物中,当自由基或原子团作为配体时,其氧化数均看作-1:CH3(-1)、C5H5(-1)等,当中性分子作为配体时,若配体中的配位原子提供偶数个电子,如H2O、CO、NH3、C2H4、C6H6等,其氧化数为零,但NO作为配体时,氧化数为+1,如,因为NO+与CO是等电子体,所以NO作为配体时,可以看作先给出一个电子到中心体上,然后再提供一对电子占有中心体的空轨道。
(三)氧化数与化合价的区别
1、它们的含义不同:化合价是