第七章 氧化还原反应和电化学 7.1电化学电池7.1.1原电汇总
氧化还原反应与电化学
氧化还原反应与电化学氧化还原反应是一种在化学反应中非常重要的类型，它涉及物质的电荷转移和电子流动。
与氧化还原反应密切相关的是电化学，电化学则是研究电荷转移和电流在化学反应中的应用。
本文将探讨氧化还原反应与电化学之间的联系以及它们在现实生活中的应用。
一、氧化还原反应氧化还原反应（简称氧化反应和还原反应）是指物质中原子氧化态和还原态发生变化的过程。
在氧化反应中，物质失去电子并增加氧化态；而在还原反应中，物质获得电子并减少氧化态。
氧化还原反应是一种相互联系的电子流动过程，其中一个物质被氧化，同时另一个物质被还原。
氧化还原反应具有普遍性和广泛性。
它们在自然界和工业生产中都起着非常重要的作用。
例如，许多金属的氧化反应会导致它们产生锈蚀，损失金属的本来特性和价值。
此外，许多生化反应，如呼吸和新陈代谢中产生的能量，也是通过氧化还原反应进行的。
二、电化学基础电化学是研究电荷转移与电流在化学反应中的应用的科学学科。
它探究了氧化还原反应如何与电流和电势相关，并通过控制电流和电势来实现对化学反应的控制和调节。
电化学中的两个重要概念是电解和电池。
电解是一种利用外加电流引起氧化还原反应的过程。
在电解中，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。
电池是一种将化学能转化为电能的装置，其中氧化还原反应是产生电流的基础。
三、氧化还原反应在电化学中的应用氧化还原反应在电化学中有许多实际应用。
以下是几个常见的例子：1. 腐蚀防护：通过将金属制品镀上一层不易被氧化的物质，例如使用电镀技术将锌镀在铁上，可以防止金属产生氧化反应，减缓腐蚀的速度。
2. 电解水制氢：电解水是一种将水分解为氢气和氧气的反应。
通过将电流通过含水溶液中的两个电极，可以将水分解为氢气和氧气，从而产生可用于能源和化学反应的氢气。
3. 电池技术：电池是一种将化学能转化为电能的设备。
它基于氧化还原反应，通过控制金属离子和氧化物之间的电子传递来产生电流。
电池在我们日常生活中被广泛使用，例如干电池、锂电池和燃料电池。
氧化还原反应、电化学
氧化还原反应、电化学知识归纳 2015.4.8一、 氧化还原反应失————升————氧—————还——————氧（被氧化） （做还原剂） （所得产物氧化产物）（发生氧化反应）得————降————还—————氧——————还（被还原） （做氧化剂） （所得产物还原产物） （发生还原反应）氧化剂具有氧化性，还原剂具有还原性氧化剂被还原，发生还原反应； 还原剂被氧化，发生氧化反应1、 利用氧化还原反应原理书写陌生方程式熟记常见的氧化剂及对应的还原产物、还原剂及对应的氧化产物氧化剂 KMnO 4 MnO 2 硝酸、 (H +、NO 3-) 浓硫酸 H 2O 2 O 2Cl 2 Fe 3+ HClO还原产物Mn 2+ NO 2 或NO SO 2 H 2O OH - Cl - Fe 2+ Cl - 还原剂 金属S 2- SO 32- SO 2I - Fe 2+ Br - H 2 C (有机物) H 2O 2氧化产物M n+ S SO 42- I 2 Fe 3+ Br 2 H + CO 2 O 22、建立氧化还原反应方程式的书写模型二、电化学（一）原电池1、原电池正负极的判断：① 、据电极材料：较活泼的电极材料——负极；较不活泼的电极材料——正极（一般规律）②、据电极发生的反应：失电子——负极；负——失——氧（氧化反应）得电子——正极；正——得——还（还原反应）③、根据电流方向或电子流向：电流(外电路)，由正极流向负极；电子则由负极经内电路流向原电池的正极。
④ 、、据内电路离子的迁移方向：阳离子流向电池正极．阴离子流向原电池负极。
2、电极反应式的书写（1）根据总反应或者题目的提示，找出氧化剂、还原剂以及对应的产物（2）正极发生还原反应，氧化剂+ n e－==还原产物负极发生氧化反应，还原剂—n e－== 氧化产物（3）利用化合价升降守恒推出正确的转移电子数（4）反应式两端添加电解质中存在的离子，使反应式电荷守恒（5）利用元素守恒写出完整的电极反应式（二）、电解池1、电解池阴阳极的判断：① 、据电源的正负极判断：阳极——与电源的正极相连；阴极——与电源的负极相连②、据电极发生的反应：失电子——阳极；阳（极）——失——氧（氧化反应）得电子——阴极；阴（极）——得——还（还原反应）③、据内电路离子的迁移方向：阳离子流向电解池阴极．阴离子流向电解池阳极。
大学无机化学-第七章-氧化还原反应-电化学基础-课件
种元素的原子总数各自相等且电荷数相等 ④ 确定两半反应方程式得、失电子数目的最小公倍
数。将两个半反应方程式中各项分别乘以相应的 系数，使得、失电子数目相同。然后，将两者合 并，就得到了配平的氧化还原反应的离子方程式。 有时根据需要可将其改为分子方程式。
3Cl2 (g) + 6OH- = 5Cl- + ClO3- + 3H2O 3Cl2 (g) + 6NaOH = 5NaCl + NaClO3 + 3H2O
无机化学
§7.1 氧化还原反应的基本概念
例 4 配平方程式
Cr(OH)3 (s) + Br2 (l) + KOH
K2CrO4 + KBr
Cr(OH)3 (s) + Br2 (l)
电极组成：Pt , Cl2(p) | Cl- (a)
电极反应： Cl2 + 2e
2Cl-
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§7.2 电化学电池
3. 金属-金属难溶盐-阴离子电极
将金属表面涂有其金属难溶盐的固体，然后浸 入与该盐具有相同阴离子的溶液中构成的电极
电极组成：Ag ,AgCl(s)| Cl- (a) 电极反应：AgCl + e Ag + Cl电极组成：Hg ,Hg2Cl2(s)| Cl- (a) 电极反应：Hg2Cl2+2e 2Hg +2Cl-
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§7.1 氧化还原反应的基本概念
2-2 半反应法（离子—电子法） 配平原则 （1）反应过程中氧化剂得到的电子数等于还
原剂失去的电子数 （2）反应前后各元素的原子总数相等
[工学]07第七章 氧化还原反应 电化学基础
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( b )
h
11
⑷根据两个半反应得失电子的最小公倍数，将两个 半反应分别乘以相应的系数后，消去电子，得到配 平的离子方程式。(a)式×2加(b)式×5得：
2 M n O 4 1 6 H 1 0 e 2 M n 2 8 H 2 O
)
5 S O 3 2 5 H 2 O 5 S O 4 2 1 0 H 1 0 e
属1。的氢化物（如NaH、CaH2、LiAlH4)中，氢的氧化值为★ 通常，在化合物中氧的氧化值为-2；但在过氧化物（如
HO22OF22中，，Na氧2O的2，氧B化aO值2)分中别氧为的+氧2和化+值1为。-1；而在OF2和 ★ 在所有氟化物中，氟的氧化值为-1。 ★ 碱金属和碱土金属在化合物中的氧化值分别为+1和+2。 ★ 在中性分子中，各元素氧化值的代数和为零。在多原子
有电子转移或得失的反应称为氧化还原 反应。
表示元素氧化态的代数值称为元素的氧 化值（氧化数）。
IUPAC定义氧化数——某元素一个原子 的核电荷数。
h
4
确定氧化值的规则（七条）：
★ 在单质中，元素的氧化值为零。 ★ 在单原子离子中，元素的氧化值等于离子所带的电荷数。 ★ 在大多数化合物中，氢的氧化值为+1，只有在活泼金
试写出上述反应组成的原电池的符号表达式为：
若半电池中没有电极，应借助于辅助电极： 铂电极或石墨电极
( ) P t|S n 2 ( c 1 ) ， S n 4 ( c 1 ) ||F e 2 ( c 2 ) ， F e 3 ( c 2 ) |P t ( )
同一相中，两物种的离子以“，”分开。
解：(1)写出主要反应物和产物的离子式：
M n O 4 S O 3 2 M n 2 S O 4 2
第7章 第1节 氧化还原与电化学
例如，在CH3Cl 和CHCl3 两种化合物中，碳的化合 价都是4 价。但两种化合物中碳的氧化数不同。 CH3Cl中碳的氧化数是-2。
C的氧化数 3 H的氧化数 1 Cl的氧化数 0 C的氧化数 3 1 1 (1) 2
CHCl3中碳的氧化数是2。
C的氧化数 H的氧化数 3 Cl的氧化数 0 C的氧化数 1 1 3 (1) 2
得失电子
H2 (g) Cl 2 (g) 2HCl(g) 电子偏移
特征：有元素化合价升降。 本质：有电子的得失或偏移。
二、氧化还原反应
0 0 +1 -1 2Na＋Cl2 ＝ 2NaCl
Na Na+
失去e-
Cl [ Cl
]
0 0 +1-1 H2＋Cl2 ＝ 2 HCl H Cl
失去e-后
得到e-后
(-2)×7=14
(4) 用观察法配平氧化数未变的元素原子数目
7PbO2+2MnBr2+14HNO3 7Pb(NO3)2+2Br2+2HMnO4+6H2O
氧化数法
优点：简单、快速。
适用于水溶液和非水体系的氧化还原反应。
缺点：必须知道反应中各元素原子的氧化数的变化。 对于酸碱溶液中复杂的氧化还原反应的配平不太方便。
配平氧原子的经验规则
配平方程中，难点通常是没有发生氧化数变化的原子 的配平，有时需要加氢、水或碱进行调节。 比较方程式两 配平时左边应 介质条件 边氧原子数 加入物质 H+ 左边O多 酸性 H2O 右边O多 H2O 左边O多 碱性 OH右边O多 生成产 物 H2O H+ OHH2O
10HClO3+3P4+18H2O 10HCl+12H3PO4
氧化还原反应与电化学
氧化还原反应与电化学氧化还原反应（Redox Reaction）是化学反应中常见的一种类型，也是电化学的基础。
在氧化还原反应中，物质会发生电荷转移过程，其中一个物质被氧化（失去电子），另一个物质被还原（获得电子）。
这种电荷转移过程伴随着电流的流动，因此氧化还原反应与电化学密切相关。
1. 氧化还原反应的基本原理在氧化还原反应中，常常可以观察到电子的转移与氧原子的参与。
在一些反应中，物质会失去电子，被称为氧化剂（Oxidizing Agent），而另一些物质则会获得电子，被称为还原剂（Reducing Agent）。
这种电子的转移与氧原子的参与使得物质的氧化态和还原态发生变化。
2. 氧化还原反应的重要性氧化还原反应在生活和工业中具有广泛的应用。
例如，我们所熟悉的腐蚀现象就是一种氧化还原反应。
金属物质在与氧气接触时会发生氧化反应，形成金属氧化物。
此外，氧化还原反应还被广泛应用于电池、电解、电镀等方面。
3. 电化学的基本概念电化学是研究化学反应与电流之间关系的学科。
它主要涉及电解反应（Electrolysis）和电化学电池（Electrochemical Cell）两个方面。
3.1 电解反应电解反应是在外加电压的作用下，将化学反应逆转的过程。
电解反应的基本原理是利用外部电压提供能量，使得自发不利反应变得可逆，从而实现物质的分解或转化。
3.2 电化学电池电化学电池是将化学能转化为电能的装置。
它由两个半电池组成，分别包含一个氧化反应和一个还原反应。
这两个半电池通过电解质溶液（Electrolyte）或电解质桥（Salt Bridge）连接起来，形成一个闭合的电路。
4. 电化学电池的工作原理电化学电池中，氧化反应和还原反应在两个半电池中同时进行。
在氧化反应中，电子流从还原剂移动到电解质溶液中；而在还原反应中，电子从电解质溶液流向氧化剂。
这一过程中，电子的流动经过外部电路，形成了电流。
根据电化学电池反应的性质和电流的方向，我们可以将电化学电池分为两类：电解池（Electrolytic Cell）和电池（Galvanic Cell）。
氧化还原反应和电化学
氧化还原反应和电化学氧化还原反应（简称“氧化还原反应”）是化学反应中一种非常重要的类型。
在氧化还原反应中，物质的电荷状态发生变化，原子失去或获得电子，从而形成离子，以完成化学反应。
电化学则是研究电能与化学能之间转化的学科。
一、氧化还原反应1. 概念和基本原理氧化还原反应是指在化学反应中，原子、离子或分子中的电子的互相转移过程。
氧化是指物质失去电子，而还原则是指物质获得电子。
在氧化还原反应中，存在着氧化剂和还原剂的概念。
氧化剂接受电子，自身被还原，而还原剂则失去电子，自身被氧化。
2. 氧化还原反应的应用氧化还原反应广泛应用于生活和工业领域。
例如，在电池中，氧化还原反应产生电能；在腐蚀过程中，金属发生氧化还原反应，导致金属的破坏；在生物体内，呼吸作用中的氧化还原反应产生能量。
二、电化学1. 电化学基本概念电化学是研究电能与化学能之间相互转化的学科。
它涉及到电解、电极反应、电池和电解质溶液等概念。
电化学通常分为两个分支：电解学和电池学。
2. 电化学实验电化学实验是研究电化学现象的重要手段。
在实验中，常见的电化学装置包括电解槽、电极、电解质溶液等。
通过实验可以观察到电流的流动和电极上发生的反应，从而揭示电化学过程的本质。
三、氧化还原反应与电化学的联系氧化还原反应与电化学紧密相关。
在电池中，氧化还原反应产生电能，而在电解槽中，电能则用于促使氧化还原反应发生。
此外，电极反应是电化学研究的重点之一，它涉及到氧化还原反应中电子的转移过程。
结论氧化还原反应是化学反应中重要的类型，通过氧化和还原的相互转化，实现能量的转化。
电化学则是研究电能与化学能之间相互转化的学科，它与氧化还原反应密切相关。
两者的研究和应用对于能源、环保等领域具有重要意义。
通过深入理解氧化还原反应和电化学，我们可以更好地应用于实际生活和工业中，促进科学技术的发展和进步。
这篇文章介绍了氧化还原反应和电化学的基本概念、原理和应用，并强调了两者之间的联系。
无机化学(大连理工)第七章。ppt教材
配平步骤：
①用离子式写出主要反应物和产物(气体、纯 液体、固体和弱电解质则写分子式)。
②分别写出氧化剂被还原和还原剂被氧化的半 反应。
③分别配平两个半反应方程式，等号两边的各 种元素的原子总数各自相等且电荷数相等。
④确定两半反应方程式得、失电子数目的最 小公倍数。将两个半反应方程式中各项分别乘以 相应的系数，使得、失电子数目相同。然后，将 两者合并，就得到了配平的氧化还原反应的离子 方程式。有时根据需要可将其改为分子方程式。
• 1) 2Mg(s)+O2(g) = 2MgO(s) 与氧结合
• 2) Mg→Mg2+ + 2e
电子转移
• 3) 2P(s)+2Cl2(g) = 2PCl3(l) 电子偏移
氧化还原反应—— 有电子得失或电子转移的反
Cu应2+。(aq) + Zn(s) Zn2+ (aq) + Cu(s) 得失电子
H2(g）+ Cl2（g） 2HCl（g）
例1：配平反应方程式
KMnO4 (aq) + K2SO3(aq) 酸性溶液中 MnSO4 (aq) + K2SO4 (aq)
①
MnO
4
+
SO
2 3
SO
2 4
+
Mn 2+
②
MnO
4
+ 8H +
+ 5e
=
Mn 2+
+
4H 2O
①
SO
2 3
+
H2O
=
SO
2 4
+
2H +
+
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7.3电极电势的应用 7.3.1判断氧化剂和还原剂的强弱 氧化型+ze-=还原型 Eθ愈大，△rGθm愈小,电极反应向右进行的趋势愈强，其氧化型是愈强的 氧化剂，还原型是愈弱的还原剂 电对氧化型氧化能力强，其对应的还原型的还原能力就弱，氧化剂，还 原剂的强弱是相对的，并没有严格的界限。 7.3.2判断氧化还原反应的方向： 强还原剂+强氧化剂=弱氧化剂+弱还原剂 1.任意状态下的氧化还原反应方向的电动势的判断 EMF >0,反应向正方向进行。 EMF =0,反应处于平衡状态 EMF <0,反应向逆方向进行 2.标准态下氧化还原反应方向的电动势判据： EθMF >0, 反应向正方向进行 EθMF =0, 反应处于平衡状态 EθMF <0, 反应向逆方向进行
7.1.3原电池电动势的测量 1. 原电池的电动势：当通过原电池的电流趋于零的时候，两个电极之 间的电势差被称为原电池的电动势，我们以EMF表示 2. 测定：可以用电子束和电压测定电动势EMF，也可以用电位差计测 定电动势EMF。 3. 当原电池中的各种物质均处于各自的标准状态的时候，测定的电动 势为标准电动势，我们以EθMF表示 7.1.4原电池的最大功与Gibbs函数 1. 可逆电池必须具备的条件 2. 可逆电池所作的最大功为：Wmax=EFEMF 热力学研究表明，在一定的温度下： -△rGm= Wmax 3. 所以：-△rGm = EFEMF 在标准状态下： 4. -△rGθm = EFEθMF
第七章 氧化还原反应和电化学
7.1电化学电池 7.1.1原电池的构造 1. 原电池：借助自发的氧化还原反应产生电流的装置 2. 半电池，电极 3. 半电池反应，电极反应 4. 正极，负极 5. 电池的图示 Zn(s)|Zn2+(aq,cl)||H+(aq,c2)|H2(g,Pθ)|Pt 写出各原电池反应和各原电池的电极反应 7.1.2电解池与Faraday定律 1. 电解池 Faraday定律1mol电子所带电量为： F=1.6021773×10-19C×6.022137×1023mol-1=9.648531×104Cmol-1 F被称为Faraday常量
7.4.3确定氧化还原反应的限度 以教材例题7-10讲解 结论：根据氧化还原反应的标准平衡常数与原电池的标准电动势间的定 量关系，可以用测定原电池电动势的方法来推算弱酸的解离常数，水 的离子积，难溶电解质的溶度积和酸离子的稳定常数等。 浓差电极：由于两个电极反应物相同但是浓度不同而产生电的原电池称 为浓差电极。 但是，有时候氧化剂与还原剂的电极电势之差已足够大，反应应该很完 全，但是由于反应速率很小，实际上却见不到反应的发生。 7.4.4元素电势图 1.元素电势图的概念 2.元素电势图的画法 3.元素电势图的应用 结论：因为从元素的电势图上能很简单地便得出电对的Eθ，所以，在元素 电势图上没有必要把所有的电对的 Eθ值都表示出来，只要在元素电势 图上把最基本的表示出来就好了。
7.2.3Nernst方程式 (1).Nernst方程式 (2). 由电池反应的Nernst方程式和电极反应的 Nernst方程式我们推断出： 在298K，R=8.314Jl-1K-1，F=9.648×104 Cmol-1 我们得出： E（298K）= Eθ（298K）-0.0592/Z㏒（还原型）/（氧化型） 以教材例题7-5为例讲解 难溶化合物，配合物的形成对电极电势的影响 难溶化合物，配合物的形成都会引起电极反应中离子浓度，从而使电 极电势发生改变，再根据Nernst方程式可以计算出相关的电极电势。 以教材中例题7-6为例进行讲解 结论：如果电对的氧化型生成难溶的化合物，使氧化型变小，则电极 电势变大。如果还原型生成难溶的化合物，使还原型变小，则电极 电势变大。当氧化型和还原型同时生成沉淀时，若Ksp(氧化型)<Ksp(还
7.2电极电势 7.2.1标准氢电极和甘汞电极 1. 标准氢电极（SHE） EMF=E（+）-E（-） 电极电势的绝对值尚无法确定通常选取 SHE作为比较的标准，称为参比电 极 2. 甘汞电极（SCE） （1）.SCE的构造如图7-4所示 （2）.甘汞电极的图示为： Hg(l)|Hg2Cl2(s)|Cl-1(aq)| Hg2Cl2(s)|Hg(l) 以标准的氢电极为基准，可以测得饱和甘汞电极的电动势值为0.2415V 7.2.2标准电极电势 使待测半电池中各物种均处于标准状态下，将其与标准氢电极相连接组成 原电池 ，以数字电压测定该电池的电动势并且确定其正极和负极，进 而推测待测半电池 的标准电极电势。