无机化学：氧化还原与电极电势
无机化学第六章-氧化还原与电化学
Zn - 2e → Zn2+ Cu2+ + 2e → Cu
3)电池反应: 两半电池反应之和。 Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu
4) 原电池的符号表示：
(-)Zn︱Zn2+(aq)‖Cu2+(aq)︱Cu(+)
• 负极在左，正极在右。用符号（-）（+）表示。 • “︱”表示两相之间的界面。 • “‖”表示盐桥。 • 溶液的浓度、气体的压力也应标明。
C 4HNO 3 4NO 2 CO 2 2H2O
二、离子-电子法
MnO4 SO32 Mn 2 SO42
2 MnO4 8H 5e Mn2 4H2O（还原） 5 SO32 H2O 2e SO42 2H (氧化)
2MnO4 5SO32 6H 2Mn2 5SO42 3H 2O
Zn+CuSO4
ZnSO4+Cu
Zn
CuSO4
Cu-Zn原电池装置
原电池：将氧化还原反应的化学能转变 成为电能的装置。
2. 原电池的组成与表示方法
1)半电池(电极): 组成原电池的每个部分叫半电池。
Zn-ZnSO4 锌电极 失电子-负极
Cu-CuSO4 铜电极 得电子+正极
2)半电池反应:半电池中发生的反应。
2KMnO 4 5K 2SO3 3H 2SO 4 2MnSO 4 6K 2SO 4 3H 2O
配平下列反应：
K2Cr2O7+KI+H2SO4 K2SO4+Cr2(SO4)3+I2+H2O
Cl2+NaOH NaCl+NaClO3+H2O
6.2 原电池与电极电势 原电池的组成与表示方法
实验四氧化还原与电化学
实验四氧化还原与电化学
一、实验目的
1. 了解原电池的电动势和电极电势的测定方法
2. 掌握电极电势和氧化还原反应的关系
3. 掌握反应物浓度，介质对氧化还原反应的影响
二、实验原理
1. 电极电势代数值越大，其氧化态的氧化能力越强，还原态的还原能力越弱；反之，代数值越小，其氧化还原能力越弱，还原态的还原能力越强。
2. 根据氧化剂和还原剂所对应电极电势的相对大小，可以判断氧化还原反应进行的方向。
当氧化剂所对应电对的电极电势与还原剂所对应的电极电势的差值：
（ 1 ）大于0 时，反应能自发进行；
（ 2 ）等于0 时，反应处于平衡状态
（ 3 ）小于0 时，反应不能进行。
3. 通常用标准电极电势进行比较，当差值小于0.2 时，则考虑反应物浓度，介质酸碱性的影响，用能斯特方程计算。
4. 原电池是通过氧化还原反应将化学能转化为电能的装置，负极发生氧化反应，给出电子，正极发生还原反应，得到电子，电子通过导线由负极流向正极。
三、仪器和药品
仪器：数字式万用表、温度计、量筒、烧杯、NO2平衡仪
药品：
固体MnO2
酸HCl，H2SO4，
碱NaOH
盐KIO3、KClO3、Na2SO3、KMnO4、CuSO4、ZnSO4
其他KI-淀粉试纸，铜片，锌片
四、实验内容
五、问题、讨论
1. 介质的酸度变化时H2O2、Br2、Fe3+的氧化性有无影响？试从电极电势予以说明。
？。
无机化学中的氧化还原反应和电化学
无机化学中的氧化还原反应和电化学无机化学是研究无机物质结构、性质和变化规律的科学分支。
其中，氧化还原反应和电化学是无机化学中重要且广泛应用的领域。
本文将探讨氧化还原反应和电化学的基本概念、应用和未来发展。
一、氧化还原反应的基本概念氧化还原反应是指物质中电子的转移过程。
在氧化还原反应中，被氧化的物质失去电子，而被还原的物质获得电子。
这种电子的转移导致了物质的化学变化。
氧化还原反应可以通过氧化态的变化来描述。
在反应中，氧化剂接受电子，其氧化态减少，而还原剂失去电子，其氧化态增加。
例如，氯气（Cl2）和氢气（H2）的反应可以表示为：Cl2 + 2e- -> 2Cl- （氯气被还原，氧化态减少）H2 -> 2H+ + 2e- （氢气被氧化，氧化态增加）氧化还原反应在生活和工业中有广泛的应用。
例如，电池的工作原理就是基于氧化还原反应。
电池中的正极和负极之间发生氧化还原反应，产生电流。
此外，氧化还原反应还可以用于金属的防锈和清洁等领域。
二、电化学的基本概念电化学是研究电与化学反应之间相互关系的学科。
它主要研究电解过程和电化学反应的机理。
在电化学中，电解是指通过外加电压将化学反应逆转的过程。
电解可以分为电解质溶液和电解固体两种情况。
在电解质溶液中，电解质分子或离子在电场的作用下发生氧化还原反应。
而在电解固体中，固体物质通过电子转移发生氧化还原反应。
电化学反应是指在电化学过程中发生的化学反应。
电化学反应可以是氧化还原反应，也可以是非氧化还原反应。
电化学反应的速率和方向可以通过电极电势来控制。
正电势的电极是发生氧化反应的位置，负电势的电极是发生还原反应的位置。
电化学在能源存储和转换、电解水制氢、电镀和电解池等领域有着广泛的应用。
例如，锂离子电池和燃料电池是电化学能源存储和转换的重要设备。
它们利用氧化还原反应将化学能转化为电能，实现能源的高效利用。
三、氧化还原反应和电化学的应用氧化还原反应和电化学在生活、工业和环境保护等领域有着广泛的应用。
无机化学：第九章 氧化还原与电极电位
• 氧化还原电极，如Fe3+/Fe2+电极 • 电极组成式 Pt(s) | Fe2+(c1), Fe3+(c2) • 电极反应 Fe3++ e- = Fe2+
• 金属-难溶盐-阴离子电极，如Ag-AgCl电极 • 电极组成式 Ag(s) | AgCl(s) | Cl-(c) • 电极反应 AgCl + e- = Ag + Cl-
CrO5：+10
• C在下列化合物中的氧化值分别为
CH3OH HCHO
-2
0
• C的化合价都是4。
HCOOH +2 （被氧化）
• 氧化还原反应：氧化值发生变化。 Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+
• 氧化值升高：氧化反应，如Zn→Zn2+ ； • 氧化值降低：还原反应，如Cu2+→Cu 。 • 失去电子：还原剂，如 Zn； • 得到电子：氧化剂，如Cu2+。
------
+ + + + + +
------
+ + + + + +
+ + + + + +
------
• 电极电位绝对值无 法直接测定，
• 使用的是相对值， 以标准氢电极 ( SHE)为参照。
(二) 电极电势的测定
1、标准（参比）电极
①标准氢电极 2H+ + 2
• 它与金属的本性、温度及 离子浓度有关。
双电层
溶解
M(s) 沉淀 Mn (aq) ne
《无机化学》第五章 氧化还原反应和电化学基础
二、氧化还原反应方程式的配平
1. 氧化值法
配平原则：氧化剂中元素氧化值降低的总数等 于还原剂中元素氧化值升高的总数。
配平步骤： （1）写出反应方程式，标出氧化值有变化 的元素，求元素氧化值的变化值。
（2）根据元素氧化值升高总数和降低总数相等 的原则，调整系数，使氧化值变化数相等。
（3）用观察法使方程式两边的各种原子总数相 等。
酸表。
（4）E是电极处于平衡状态时表现出来的特
征，与反应速率无关。
（5）E仅适用于水溶液。
5.饱和甘汞电极：
Hg | Hg2Cl2(s) |KCl (饱和)
Hg2Cl2 (s) + 2e
2Hg(l) +2Cl-
E (Hg2Cl2/Hg)=0.245V
三、 影响电极电势的因素
1.影响 因素
(1)电极的本性：即电对中氧化型或还 原型物质的本性。
还原型：在电极反应中同一元素低氧化值的物质。）
电对：氧化型/还原型
例：MnO2 +4H+ + 2e
Mn2+ +2H2O
电对：MnO2 / Mn2+
（2）E与电极反应中的化学计量系数无关。
例：Cl2 + 2e 1/2Cl2 + e
2Cl- E(Cl2/Cl-)=1.358V Cl-
（3）电极反应中有OH- 时查碱表，其余状况查
（3）分别配平两个半反应，使等号两边的原子 数和电荷数相等。
（4）根据得失电子数相等的原则，给两个半 反应乘以相应的系数，然后合并成配平的离子 方程式。
（5）将离子方程式写成分子方程式。
离子电子法配平时涉及氧原子数的增加和减 少的法则：
修改版——浅谈电极电势的理解和应用
编号： 119060141011内蒙古民族大学化学化工学院本科生学年论文题目：浅谈对电极电势的理解和应用专业：化学年级： 2011级姓名：郭学良指导教师：赵玉英导师完成日期： 2013 年 6 月 1 日浅谈对电极电势的理解和应用郭学良摘要化学反应可以分为两大类：氧化还原反应和非氧化还原反应，因此可以说氧化还原反应是无机化学学习中最重要的一类反应；而标准电极电势是氧化还原反应很好的定量标度，因此我们就有必要对标准电极电势进行必要的解析和研究。
而对于初入门的化学学习者来说，深入的了解电极电势可以从电极电势与电动势的关系、电极电势的能特斯方程、影响电极电势的因素、电极电势的图示法……这几方面入手，接下来我们就从这几方面展开讨论。
关键词：标准电极电势氧化还原反应拉提莫图能特斯方程引言标准电极电势是氧化还原反应很好的定量标度，氧化还原反应是无机化学学习中最重要的一类反应，对了解各种元素及其物质的性质及其联系有着重要的意义。
因此我们就有必要对标准电极电势进行必要的解析和研究。
而对于初入门的化学学习者来说，深入的了解电极电势可以从电极电势与电动势的关系、电极电势的能特斯方程、影响电极电势的因素、电极电势的图示法……这几方面入手，接下来我们就从这几方面展开讨论。
浅谈对电极电势的理解和应用一、电极电势与电动势的关系要想了解电极电势与电动势的关系，首先需要明白这两者的概念；1)电动势：大小等于非静电力把单位正电荷从电源的负极，经过电源内部移到电源正极所作的功。
如设W为电源中非静电力(电源力)把正电荷量q从负极经过电源内部移送到电源正极所作的功，则电动势大小为E=W/q。
2)电极电势：当金属放入盐溶液中，溶液中的金属离子受到金属表面电子的吸引而在金属表面面积形成双电层，双电层之间的电势差就是相应电极的电极电势。
3)标准电极电势：单个电极的的电极电势是无法测定的，根据IUPAC建议采用标准氢作为标准电极，给定电极电势与标准电极电势所组成的原电池的电动势即为该电极的标准电极电势。
无机化学第4章 氧化还原反应
∵ E- =E (H+/H2) = 0.000V
∴ E = E+ = E待测
例如：测定Zn2+/Zn电极的标准电极电势 将Zn2+/Zn与SHE组成电池
(-)Pt,H2(100kPa)|H+(1mol· -3)||Zn2+(1mol· -3)|Zn(+) dm dm 298.15K时， E = -0.76V E (Zn2+/Zn) = -0.76V 又如：测定Cu2+/Cu电极的标准电极电势 将Cu2+/Cu与SHE组成电池
1. 标准氢电极(SHE)
电极反应：
2H+(aq) + 2e
电对：H+/H2 电极电势(规定):
H2(g)
H+ 标准氢电极装置图
E (H+/H2）= 0.000V
电极符号：
Pt ，H2(100kPa) | H+ (1.0mol· -3) dm
2. 电极电势的测定
将标准氢电极与待测电极组成电池： ( - )标准氢电极 || 待测电极( + ) E = E+ - E-
Cr2O72- (c1)， Cr3+(c3) ，H+(c2) | Pt (+)
例题4-1 将下列氧化还原反应设计成原电池， 并写出它的原电池符号。 Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O 解： 原电池的正极： Cr2O72- + 14H+ + 6e- = 2Cr3+ + 7H2O 负极： Fe2+ = Fe3+ + e-
无机化学(人卫版)第五章_氧化还原反应以及电极电势
M活泼
M不活泼
M 稀
n+
M 浓
n+
溶解 〉沉积
电极电势：E M /M
(
沉积 〉溶解
n+
)
电池电动势： MF E ( + ) E ( ) E
标准氢电极和甘汞电极 标准电极电势和标准电动势 浓度对电极电势的影响 ——Nernst方程式
一、标准氢电极和甘汞电极
1. 标准氢电极
电极反应 ： + 2e 2 H ( aq) 电对： H /H 2 E (H + /H 2 ) 0 .000 V
6Fe2＋ ＋ Cr2O72- + 14H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ +7H2O
三、半反应和氧化还原电对
1、半反应
对反应：Zn ＋ Cu2+ = Zn2+ + Cu
半反应：Zn = Zn2+ + 2e-
Cu2+ +2e- =Cu
2、氧化还原电对
Zn2+/Zn, Cu2+/Cu
氧化型/还原型
( Cu
(
+ 2H+ Cu
2+
2+
/Cu 0.337V
)
)
( /H ) 0.337V H
+ 2
如：测Zn2+/Zn标准电极的 Eθ(Zn2+/Zn）=？ 使其与标准氢电极组 成原电池，测得：Eθ =0.7626V（由电子流动方向确定正、负极） 。 根据 Eθ = E －E ∴E =-0.7626V
2+
2Cl
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解:
+2
2Fe
2+
(C1)
+Cl2 (100kPa)
0
→2Fe
+3 3+
(C2)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
+ 2Cl (C3)
-1
-
氧化反应:Fe2+(C1) - e- → Fe3+(C2) 还原反应:Cl2 (100kPa) + 2e- → 2Cl- (C3)
负极
正极
(-)Pt | Fe3+(C2), Fe2+(C1) ||Cl-(C3) |Cl2(P), Pt(+)
Cu2+ + 2e- → Cu Zn - 2e- → Zn 2+
Ox + ne = Red 共轭关系 HB H+ + B共轭酸碱对
Red - ne = Ox
一个氧化还原反应就是两对氧化还原电对物质之 间的电子转移反应 ne a Ox1 + b Red2 → c Red1 + d Ox2 包含氧化剂的电对称为氧化剂电对； 包含还原剂的电对称为还原剂电对。
氧化数降低的过程称为还原
氧化数升高的物质为还原剂
H2 + Cl2 →
0
0
氧化数升高
+1
氧化数降低
2HCl-1
Cl2 H2
氧化数降低
发生还原反应
氧化剂 氧化数升高 还原剂
发生氧化反应
三、氧化还原电对
任何一氧化还原反应都是由两个半反应组成的，一个 是氧化剂被还原的半反应，另一个是还原剂被氧化的 半反应。 氧化数
总的电池反应：
2e 2+ Cu + Zn
Cu + Zn
2+
盐桥的作用是构成原电池的通路和维持溶液的电中性。
+
-
原电池：利用氧化还原反应将化学能转变为电能的装置. 理论上讲,任何一个氧化还原反应，只要是自发进行的，都可以计 计成原电池. 原电池由两个半电池组成。半电池又称电极，每一个电极都是由 电极导体和构成一对氧化还原电对的溶液组成。 分别在两个半电池中发生的氧化反应或还原反应，称为半电池反 应或电极反应。原电池的两极所发生的总的氧化还原反应称为电 池反应。
(4) 如果电极中没有电极导体，必须外加一惰性电极导体， 惰性电极导体通常是不活泼的金属（如铂）或石墨。
如Cu-Zn原电池
(-)
Zn| Zn2+(C1)
|| Cu2+(C2) |Cu
(+)
将反应:2Fe2+(C1) +Cl2 (100kPa) →2Fe3+(C2) + 2Cl-(C3)设 计成原电池,并写出电池符号.
四、电极电势的产生
在Cu-Zn原电池中
电子 Zn片 电势低 Cu片 电势高
两个电极的电势差是如何形成的呢？
M(s) -ne
溶解
Mn+(aq)
沉积
金属的本性 与温度有关
溶解的 倾向
金属的本性
沉积的 倾向 金属离子的浓度 与温度有关
溶解 >沉积
带负电荷 带正电荷
为负 为正
沉积 >溶解
双电层 双电层间的电势 差，称为电极电 势，（用“”表 示，单位“V”） 的大小是由溶解与沉积两种倾向 的相对大小所决定的。
Ox电对
Cu2+ + Zn → Cu + Zn2+
Red电对
第二节
原
电
池
一、原电池的组成
2e 2+ Cu + Zn Cu + Zn
2+
是一个自发反应
1、Zn片溶解
2、Cu片上有新的单质Cu沉积
2+
3、导线中有电流产生，电子从Zn流向Cu。 锌片发生氧化反应. Zn - 2e- → Zn
2+
铜片发生还原反应. Cu + 2e- → Cu
+2eCu2+ + Zn → Cu + Zn2+ -2e失去电子
Zn
被氧化
发生氧化反应
得到电子
还原剂
氧化产物
产物Zn
2+
Cu
2+
被还原
发生还原反应
氧化剂
还原产物
产物Cu
H2 + Cl2 → 2HCl
电子偏移
氧化数的变化
二、氧化数
氧化数是某元素一个原子的荷电数
离子型化合物
共价型化合物
等于该元素一个离子所带的 真实电荷数，例如：NaCl中 Na的氧化数为+1；Cl的氧化 数为-1。
氧化数是某元素一个原子所带的电荷数（真实或形式） 氧化数发生变化是由于发生电子的转移或偏移
氧化数升高 氧化数降低
是因为 是因为
失去电子 得到电子
或言电子偏离 或言电子偏向
凡反应前后元素氧化数发生变化的反应为氧化还原反应。 凡反应前后元素氧化数没有发生变化的反应为非氧化还 原反应。 氧化数升高的过程称为氧化 氧化数降低的物质为氧化剂
金属越活泼
金属越不活泼
0 +2 2+ Cu + Zn → Cu + Zn2+ 0 氧化数 +2 Cu
2+
氧化数降低 降低
升高
还原半反应
氧化数升高
Cu2+ + 2e- → Cu Zn - 2e- → Zn 2+
Zn
氧化半反应
半反应中两边的物质构成一对氧化还原电对Ox/Red
氧化数高的物质称为氧化型物质，用Ox表示； 氧化数低的物质称为还原型物质，用Red表示。
无机化学
氧化还原与电极电势
氧化还原与电极电势
第一节 氧化还原反应的基本概念 第二节 原电池
第三节 电极电势
第四节 电极电势的应用
第五节 元素标准电极电势图和电势-PH图
7.1 氧化还原反应的基本概念
一、氧化还原反应 得氧 失氧 本质
氧化
还原 电子的得失
失氢 得氢
凡是反应前后有电子得失的反应 失去电子的过程称为氧化（oxidation) 得到电子的过程称为还原（reduction)
在原电池中，流出电子的电极称为负极，负极发生氧化 反应；流入电子的电极称为正极，正极发生还原反应。
发生氧化反应. 2+ Zn - 2e- → Zn 发生还原反应. Cu2+ + 2e- → Cu
负极
正极
二、原电池的表示方法
为简便起见，原电池装置常用原电池符号表示。书写原 电池符号的规则如下：
(1) 在半电池中用“ | ”表示电极导体与电解质溶液之间的界面 (2) 原电池的负极写在左侧,正极写在右侧，并用“＋”、 “－”标明正、负极, 把正极与负极用盐桥连接，盐桥用 “||”表示, 盐桥两侧是两个电极的电解质溶液。若溶液中 存在几种离子时,离子间用逗号隔开。 (3) 溶液要注明浓度，气体要注明分压力
等于该元素一个原子所 带的形式电荷数，例如： HCl中H的氧化数为+1； Cl的氧化数为-1。
例题:求NH4+中N的氧化数. 例题:求Fe3O4中Fe的氧化数. 解: H的氧化数为+1， 设N的氧化数为x x + (+1)×4 = +1 解得: x = -3
解:
O的氧化数为-2， 设Fe的氧化数为x， 3x + (-2)×4 = 0 解得: x = 8/3