第四章 氧化还原反应

第四章氧化还原反应（计划学时数：4）[教学要求] 1．熟练掌握氧化数、氧化还原反应的功能基本概念；

2．掌握电极电势的概念；

3．掌握电极电势在判断氧化还原反应进行方向、次序方面的应用。[教学重点] 1．氧化数等基本概念；

2．电极电势的概念及其应用。

[教学难点] 电极电势的概念。

[每节时分配] 第一节氧化还原反应的基本概念1节时

第二节电极电势2节时

第三节电极电势的应用1节时

[教学方法] 讲授结合启发式

[使用教具] 挂图，投影，多媒体课件

[作业] 74页1、4、6、9

第一节氧化还原的基本概念

（本节关于氧化还原反应的概念初中、高中均有涉及，在原有基础上给出更确切的定义，引出氧化数的概念。）

[提问] 1．回忆氧化还原的概念。什么是氧化反应？什么是还原反应？

2．2Na + Cl2 == 2NaCl H2 + Cl2 ==2HCl

以上两个氧化还原反应有何不同？（HCl形成过程中无电子得失，只是电子的重排，没有发生电子得失，难于判断氧化作用还是还原作用。从而引出“氧化数”。

一、氧化数

1．定义

假设把化合物中成键的电子归电负性更大的原子，从而求得原子所带得形式电荷数。此电荷数即是该原子在该化合物中的氧化数。（有正、负之分）

2．确定元素氧化数的规则

（1）单质的氧化数等于零。

（2）单原子离子的氧化数等于它所带的电荷数；多原子离子中各元素氧化数的代数和等于该离子所带电荷数。

（3）通常氢的氧化数为1，只有活泼金属的氢化物中为-1，氧的氧化数为-2，在过氧化物（H2O2 Na2O2）中为-1; NaO2(-1/2); KO3(-1/3) OF2(+2)

（4）中性分子中，各元素氧化数的代数和为零。

[例题1]计算Fe3O4中Fe的氧化数

Fe=+8/3

[例题2]计算S4O62-中的氧化数

S=+5/2

3．氧化数与化合价的区别与联系

区别：氧化数是人为规定的概念，不考虑分子结构，是一个形式电荷数，它可以是正、负正数和分数，而化合价（某元素一定数目的原子与另一数目的原子相化合的性质）：分子中原子键相互结合的能力，反映了分子的结构；与分子结构有关系，不会是分数。

（化合价分为离子价和共价。离子价指得失电子的数目，得电子为负，失电子为正；共价指共享电子对数，无正负之分）

联系：氧化数是一个在化合价基础上发展起来的一个新概

二、氧化还原反应

1．氧化还原反应

反应前后氧化数发生变化的一类反应叫氧化还原反应。

氧化：反应中氧化数升高的过程

还原：反应中氧化数降低的过程

氧化剂：含有元素氧化数降低的物质

还原剂：含有元素氧化数升高的物质

0 -1 -1 0

例如：Cl2+2KI=2KCl+I2

2

在氧化还原反应中，若氧化剂和还原剂是同一物质，这种反应称为自身氧化还原反应。如：

2KClO3=2KCl+3O2

3．歧化反应

在自身氧化还原反应中，氧化数升高和降低是同一物质的同一物质的同一元素。歧化反应是自身氧化还原反应的一个特例。如：

Cl2+H2O=HCl+HClO是一个歧化反应

三、氧化还原反应方程式的配平

1．氧化数法

氧化剂中氧化数降低的总合=还原剂中氧化数升高的总合

i.根据事实写出反应物和生成物。

ii.标出氧化数、确定变化值。

iii.求出最小公倍数使升高降低总数相等。

iv.配平整个方程式。

3S+4HNO3→3SO2+4NO+2H2O

2．离子电子法

还原剂失电子总数=氧化剂得电子总数

（1）以离子形式写出反应物和生成物．

MnO4-+SO32-+H+→Mn2++SO42-

（2）将反应分为两个半反应: MnO4-→Mn2+

SO32-→SO42-

（3）配平两个半反应: MnO4-+8H++5e=Mn2++4H2O ×2

SO32-+H2O=SO42-+2H++2e ×5

（4）将两个半反应分别乘以适当系数使得失电子总数相等，而后相加。

2MnO4-+5SO32-+6H+=2Mn2++5SO42-+3H2O

配平半反应时，反应前后原子种类不同时，根据介质条件加H+,OH-或H2O调整。

反应物中氧原子多：酸性介质，反应物中加H+，生成物中加H2O。

中性或弱碱性，反应物中加H2O，生成物中加OH-。

反应物中氧原子少：酸性或中性介质，反应物中加H2O，生成物中加H+。

碱性截止反应物中加OH-，生成物中加H2O。

第二节电极电势

一、原电池

氧化还原的过程是电子从还原剂转移到氧化剂的过程。

1．原电池的组成

以Cu Zn为例说明Zn+Cu2+=Zn2++Cu

把氧化和还原过程分开，中间用导线连接电

子的转移过程就形成了电流。

（1）原电池的概念

这种利用氧化还原反应产生电流，把化学能

转变成电能的装置叫原电

池

（2）原电池的组成

有两个半电池（电极）和盐桥组成。

铜锌原电池中，根据检流计指针偏转的方向

判断电子的流向。

Zn负极Zn→Zn2++2e 氧化反应

Cu正极Cu2++2e→Cu 还原反应

总电池反应：Zn+Cu2+=Cu+Zn2+

原电池是由两个半电池组成的，每个半电池就是一个电极（电极反应，半电池反应简称半反应）；每一个电极都是由同一元素的两种不同氧化态的物质组成，

（3）基本概念

半电池：Zn－ZnSO4，Cu－CuSO4

氧化态：氧化数低的物质称氧化态，

还原态：氧化数高的物质称还原态

氧化还原电对：同一元素的氧化态和还原态所构成的整体叫氧化还原电对。

表示为：氧化态/还原态。如Zn2+/Zn\、Cu+2/Cu、Fe2+/Fe、Cl-/Cl

氧化态+ne = 还原态

2．原电池的表示方法

（1）画图：复杂

（2）符号表示：Cu－Zn电池中，有两个电极，即Zn/Zn2+与Cu/Cu2+。这两个不同的电极组合起来，即构成原电池，其中每一电极叫半电池。原电池的结构可以用简易的电池符号表示：

（－）Zn|ZnSO4（c1）||CuSO4（c2）|Cu（+）

[说明] 1．负极在左侧，正极在右侧；

2．两个电极在两侧，盐溶液在中间；

3．若是溶液应表明溶液的浓度，若是气体应标明其分压；

4．“︱”表示相接口、“||”表示盐桥

[练习] 写出下列反应的电池符号：

1．Cu(s) + Cl2(1atm) ⇔Cu2+(1mol·L-1) + 2Cl-(1mol·L-1)

2．H2 + Cu2+⇔2H+ + Cu

3．对电池反应：

a Sn2+ + 2Fe3+ = 2Fe2+ + Sn4+