无机化学第6版氧化还原-文档资料
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
无机化学中的氧化还原反应
无机化学是研究无机化合物及其反应的一门学科，而氧化还原反应是无机化学中的重要内容之一。
所谓氧化还原反应，是指物质的电荷状态发生变化的化学反应，其中涉及到电子的转移过程。
本文将详细介绍无机化学中的氧化还原反应的定义、特征以及其在日常生活和工业生产中的应用。
首先，我们来了解氧化还原反应的定义。
氧化还原反应是指，在化学反应中，物质的电荷状态发生变化的过程。
在这个过程中，一个物质丧失电子，被氧化称为氧化剂；另一个物质获得电子，被还原称为还原剂。
氧化剂和还原剂总是成对存在的，一个物质的氧化只能与另一个物质的还原同时发生。
这是因为根据电子转移的守恒定律，电子不能被丢失或产生。
氧化还原反应有一些特征。
首先，氧化还原反应可以通过观察电子转移的过程来判断。
当一个物质失去电子时，它被氧化，同时它的氧化态增加。
当一个物质获得电子时，它被还原，同时它的氧化态减少。
其次，氧化还原反应是通过电子在反应过程中的转移而发生的。
电子的转移可以是直接的，也可以通过中间物质媒介。
最后，氧化还原反应一般伴随着能量的转化。
氧化剂和还原剂之间的电子转移通常会释放出能量，这使得氧化还原反应在生物体内的能量转化和工业生产中的能源开发中发挥着重要作用。
在日常生活中，氧化还原反应无处不在。
例如，金属的生锈就是一种常见的氧化还原反应。
当金属与氧气接触时，金属表面的金属离子会失去电子，被氧化生成金属氧化物。
同样，食物的烹调和焊接等过程中，也会出现氧化还原反应。
此外，许多化妆品的制备和使用也离不开氧化还原反应。
在工业生产中，氧化还原反应的应用也非常广泛。
例如，炼铁和生产钢铁时，氧化还原反应是不可或缺的过程。
在这个过程中，铁矿石中的铁被还原为金属铁，同时氧气与碳反应生成二氧化碳气体。
此外，电池的工作原理也是建立在氧化还原反应的基础上的。
电池中的化学反应产生电流，从而产生电能。
总之，无机化学中的氧化还原反应是一种重要的反应类型，它涉及电子转移、能量转化等多个方面。
无机化学实验(氧化还原平衡)
无机化学实验报告姓名：黄文轩学号20160182310085实验名称：氧化还原和电化学一.实验目的1.理解电极电势与氧化还原反应的关系2.掌握介质酸碱性，浓度对电极电势及氧化还原反应的影响3.了解还原性和氧化性的相对性4.了解原电池的组成及工作原理学习原电池电动势的测量方法。
二.实验原理1.氧化还原反应的实质是反应物之间发生了电子转移或偏移。
氧化剂在反应中得到电子被还原，元素的氧化值减小，还原剂在反应中被氧化，元素的氧化值增大。
物质的氧化还原能力的大小可以根据对应的电对的电极电势的大小来判断。
电极电势越大，电对中的氧化型的氧化能力越强，电极电势越小，电对中还原型的还原能力越强。
根据电极电势的大小可以判断氧化还原反应的方向。
当氧化剂电对的电极电势大于还原剂电对的电极电势时，即E MF=E(氧化剂）--E(还原剂）>0时，反应能正向自发进行。
由电极的能斯特方程式可以看出浓度对氧化还原反应的电极电势的影响，298.15K时E=E⊝+0.0592VZ lg c（氧化型）c（还原型）1.理解电极电势与氧化还原反应的关系2.掌握介质酸碱性，浓度对电极电势及氧化还原反应的影响3.了解还原性和氧化性的相对性4.了解原电池的组成及工作原理学习原电池电动势的测量方法。
二.实验原理1.氧化还原反应的实质是反应物之间发生了电子转移或偏移。
氧化剂在反应中得到电子被还原，元素的氧化值减小，还原剂在反应中被氧化，元素的氧化值增大。
物质的氧化还原能力的大小可以根据对应的电对的电极电势的大小来判断。
电极电势越大，电对中的氧化型的氧化能力越强，电极电势越小，电对中还原型的还原能力越强。
根据电极电势的大小可以判断氧化还原反应的方向。
当氧化剂电对的电极电势大于还原剂电对的电极电势时，即E MF =E(氧化剂）--E(还原剂）>0时，反应能正向自发进行。
由电极的能斯特方程式可以看出浓度对氧化还原反应的电极电势的影响，298.15K 时E=E ⊝+0.0592V Z lg c （氧化型）c （还原型）溶液的ph 也会影响某些电对的电极电势或氧化还原反应的方向。
大学无机化学课件氧化-还原
目录
CONTENTS
• 氧化-还原反应的基本概念 • 氧化-还原反应的原理 • 氧化-还原反应的实例 • 氧化-还原反应的应用 • 氧化-还原反应的实验操作
01 氧化-还原反应的基本概念
CHAPTER
定义与分类
定义
氧化-还原反应是电子在两个不同原 子间转移的反应，其中氧化是指电子 损失的过程，还原则是电子获得的过 程。
ABCD
还原剂是能够提供电子的 物质，通常是具有较低氧 化数的元素或化合物。
常见的氧化剂包括氧气、 高锰酸钾、硝酸等，常见 的还原剂包括氢气、金属、 碳等。
氧化数的变化与电子转移的关系
氧化数表示元素或化合物在氧化-还原状态下的电荷数， 可以用来描述电子转移的过程。
当电子从还原剂转移到氧化剂时，还原剂的氧化数升高， 而氧化剂的氧化数降低。
通过双线桥法或单线桥法表示电子转移的方向和数量，清晰地展示出氧化剂、还 原剂以及电子转移的过程。
电极反应式表示法
将氧化-还原反应拆分为两个半反应，分别表示为阳极和阴极反应式，有助于理 解和分析反应机理。
02 氧化-还原反应的原理
CHAPTER
电子转移过程
01 02 03 04
电子转移是氧化-还原反应的核心，它决定了反应的进行方向和速率 。
金属与酸反应
金属与酸反应，通常会生 成氢气和对应的金属盐， 同时金属被氧化。
非金属的氧化
非金属氧化物生成
非金属与氧气反应，生成非金属氧化物，如二氧化碳 的生成。
非金属燃烧
非金属在氧气中燃烧，如硫在空气中燃烧生成二氧化 硫。
非金属与碱反应
非金属与碱反应，通常会生成盐和水，同时非金属被 氧化。
无机化学 -氧化还原反应
Cr2O72 Cl H Cr3 Cl2 H2O
答案：Cr2O72 6Cl 14H 2Cr3 3Cl2 7H2O
第三节 电极电势
1. 原电池和电极电势 2. 影响电极电势的因素—— Nernst方程 3. 电极电势的应用 4. 氧化还原平衡及其应用 5. 元素电位图及其应用
原电池符号为：
（-）Pt(s)|
I
2
(s)∣I
-(c1
)‖Cl
-
C2
∣Cl
2
(pCl
2
)∣Pt(s)（+）
原电池电动势 = 电池正、负极之间的平衡电势差：
EMF E( ) E() E氧化电对 E还原电对 即：EMF ECl2 /Cl EI2 / I
2023/11/8
例5 - 6： FeCl3和SnCl2可反应： 2FeCl3 + SnCl2
例：Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu
图8-1 铜-锌原电池
盐桥有什么作用？ 形成通路，中和过剩电荷。
练习
下列有关Cu Zn原电池的叙述中错误的是 （ ） A.盐桥用于维持氧化还原反应的进行 B.盐桥中的电解质用于平衡两个半电池中的电荷 C.电子通过盐桥流动 D.盐桥中电解质不参与电池的氧化还原反应
答案：C
3.原电池符号的表示方法:
(-)(还原剂电对)负极‖正极(氧化剂电对)(+) ①负极写左边,正极写右边,中间用盐桥“‖”相连。 ②写出电极的化学组成、及物态。溶液标明浓度c，气体标明分压p。 ③物质用化学式表示; 不同物相(固-液,气-液)之间用“|”分隔; 同 相(液-液,气-气,固-固)之间用“,”分隔。 ④没有导体的电极(液-液,非金属或气体),用惰性电极 Pt或C作导体。
大学无机化学课件氧化-还原
氧化还原反应的物质平衡
讨论氧化还原反应的物质平衡和化学方程式的写法，以及如何平衡复杂氧化 还原反应。
氧化剂与还原剂的介绍
详细了解氧化剂和还原剂的性质、特点以及在氧化还原反应中的作用和应用。
标准氧化还原电势的概念
介绍标准氧化还原电势的概念和计算方法，以及与氧化还原反应的关系。
氧化还原电位表的构成和使用
探讨氧化还原电位表的结构和使用，以及该表对氧化还原反应的理解和预测的重要性。
反应中电子的传递方式
大学无机化学课件氧化还原
大学无机化学课件氧化-还原是一个关于氧化还原反应的详细介绍和讨论。我 们将探讨氧化还原反应的定义、重要性以及相关概念和实验技术。
氧化还原反应的定义
了解氧化还原反应的含义，理解电子转移的过程，以及相关的定义和规则。
氧化-还原反应的重要性
探讨用。
大学无机化学课件氧化还原演示文稿
(二) 氧化还原反应的特点
1. 氧化还原概念的发展 (1) 在化学发展的初期，氧化是指物质与氧化合的过程，
还原是指物质失去氧的过程。 例:2Hg + O2→2HgO ，2HgO →2Hg + O2 (2) 随后氧化还原的概念扩大了，认为物质失去氢的过程 也是氧化，与氢结合的过程则是还原。在有机化学和生 物化学中应用较为广泛。例：
方法一、氧化值法 : 氧化剂的氧化数降低总数与还原剂 氧化数升高的总数必定相等。
(1) 基本反应式: KMnO4 + 2HCl →MnCl2 +Cl2
(2) 求出元素氧化数的变化值：
(-5) ×1
Ⅶ
-Ⅰ Ⅱ 0
KMnO4 + 2HCl →MnCl2 +Cl2
(+1)×2
(3) 调整系数，使氧化数变化值相等
例：HCl、H2O、NH3和PCl5中，Cl为一价，O为二价， N为三价和P为五价；CO中，C和O是二价。
(2) 随着化学结构理论的发展，出现矛盾。 例： NH4+中，N为－3，但实验证明N与4个H结合。 SiF4中，为+4；而K2SiF6中，Si与6个F结合。
(3) 1948年，在价键理论和电负性基础上提出氧化值。 电负性：原子在分子中吸引电子的能力。
【例5】酸性介质， I- 氧化成IO3- ，写出离子电子式。
-Ⅰ Ⅴ 解: 1. 写出半反应，判断氧化数变化：I- →IO3-
2. 配平半反应，即得离子电子式: I- + 3H2O ≒ IO3- + 6H+ + 6e
【例6】碱性介质，SO32-氧化成SO42- ，写出离子电子式。
无机化学中的氧化还原反应
无机化学中的氧化还原反应无机化学是研究无机物质的性质、组成和反应的学科，其中氧化还原反应是无机化学中非常重要的一个方面。
氧化还原反应是指物质中的电子的转移过程，涉及到物质的氧化和还原。
本文将从氧化还原反应的基本概念、应用和实例等方面进行论述。
一、氧化还原反应的基本概念氧化还原反应，简称氧化反应和还原反应，是指物质中的电子的转移过程。
其中，氧化是指物质失去电子，而还原是指物质获得电子。
在氧化还原反应中，氧化剂是接受电子的物质，而还原剂是提供电子的物质。
氧化还原反应是化学反应中最常见和重要的反应类型之一，广泛应用于许多领域。
二、氧化还原反应的应用氧化还原反应在日常生活中有许多重要的应用。
一个典型的例子是电池。
电池就是利用氧化还原反应的原理将化学能转化为电能的装置。
电池中，正极发生氧化反应，而负极发生还原反应。
而我们使用的手机、电脑等电子设备都离不开这一原理。
在工业生产中，氧化还原反应也发挥着重要作用。
例如，许多金属的提取过程实际上是通过氧化还原反应来完成的。
通过氧化还原反应，我们可以从矿石中提取出有用的金属，为人类的工业和生活做出贡献。
此外，氧化还原反应还广泛应用于环境保护和污染处理中。
许多废水和废气中含有有害的氧化物，通过氧化还原反应，我们可以将其转化为无害的物质，从而保护环境和人类的健康。
三、氧化还原反应的实例氧化还原反应有许多实际的应用。
例如，高锰酸钾与二氧化硫反应产生的二氧化锰是一种很强的氧化剂，可以用来消毒和氧化有机物。
这个反应在水处理中也有重要的应用。
另一个实际的例子是氯和亚硫酸钠的反应。
这是一种化学分析中常用的还原反应。
我们可以通过观察氯的消失来检测亚硫酸钠的含量，从而分析出样品中的其他化合物。
有机化学中也存在许多氧化还原反应的实例。
例如，烯醇和醛酮的氧化反应是合成有机化合物的重要一步。
这种反应可以通过添加氧化剂来实现，将烯醇或醛酮氧化为相应的羧酸或酮。
总结：无机化学中的氧化还原反应是化学领域中非常重要的一个方面。
氧化还原反应-无机化学
刘晓瑭
6
例:（1）检验司机是否酒后开车的反应：
3CH3C-1H2OH+2C+6r2O72- +16H+=3CH3+C3 OOH+4+C3r3++11H2O
氧化剂： Cr2O72- 还原剂：CH3CH2OH CH3CH2OH被Cr2O72-氧化成CH3COOH，表现出还原性； Cr2O72-被CH3CH2OH还原成Cr3+，表现出氧化性。
❖单质：氧化数为零。 ❖氢：氧化数一般为+1；
在金属氢化物（如 NaH）中为-1。 ❖氧：氧化数一般为-2；
在过氧化物（如H2O2、NaO2等）中为-1； 在超氧化物（如KO2）中为-0.5； 在含氟氧键时（OF2）为+2。 ❖离子：简单离子的氧化数等于其电荷数；
复杂离子中各元素氧化数代数和等于其电荷数。
2020/11/5
刘晓瑭
15
理解氧化数的概念应注意：
（1）氧化数与化合价、共价键数不同： 氧化数表示的是单质或化合物中原子的形式电荷数。
离子化合物：元素的氧化数 = 原子所带的电荷数 共价化合物：元素的氧化数 = 电子偏移的对数
化合价是指某元素的一个原子与一定数目的其它 元素的原子相结合的个数，表示的是一个原子结合 其它原子的能力。
氧化还原反应-无机化学
7.1基本概念
7.1.1 氧化与还原 7.1.2 原电池 7.1.3 电极电势和电动势
2020/11/5
刘晓瑭
4
1.氧化还原的定义
氧化——失去电子的过程； 还原——得到电子的过程； 还原剂——失去电子的物质； 氧化剂——得到电子的物质； 氧化还原反应——有电子得失的反应。 表示为：
氧化还原反应大学无机化学
墨棒等；也有的固态导体除起导电作用外，还参与半电池反应。例如，在铜锌 原电池中的锌电极和铜电极。
第十五页，共七十八页。
在一个烧杯中放入含有Fe2+和Fe3+的溶液(róngyè); 另一烧杯中放入含有Sn2+ 和Sn4+ 的溶液，分别插入铂片作为电极，用盐桥、导线等联接起来成为原电池，
金属电极电势除与金属本身的活泼性和金属离子在溶液中的浓度有
关外，还取决于温度。在电极反应中的物质如果都处于标准状态， 这个电极叫做标准电极。
第二十一页，共七十八页。
标准(biāozhǔn)电极电势
①金属的标准电极电势 ：
金属与该金属离子的质量摩尔浓度为1 mol·kg—l的溶液 相接触的电势
②氢的标准电极电势
确定氧化数的规则如下 1、在单质中（Cu，O2，O3），元素原子的氧化数为零 2、分子中，所有原子的氧化数的代数和为零 3、在简单离子化合物中，正负离子的电荷数就是它的氧化数；在多原子离 子中，各原子的氧化数的代数和等于离子的电荷数。
第四页，共七十八页。
4、若干关键(guānjiàn)元素在化合物中的氧化数有定值。
第二十六页，共七十八页。
注意(zhùyì)点
i) 标准电极电势表中，电极电势的正号或负号不因电极反应进行的方
向而改变，例如不管电极反应是按Zn2+ +2e Zn ，还是(hái shi)按Zn Zn2+ +2e方式进行，电对(Zn2+/Zn或Zn/Zn2+)的标准电极电势总是 负号，即Eθ (Zn2+/Zn)或Eθ (Zn/Zn2+) 都是 - 0.763 V。
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精品jing
学习要求
掌握：氧化还原反应的特征及实质；氧化还原方程式的配平； 电极电势和电池电动势的Nernst方程及其计算，会用 电极电势或电池电动势判断氧化还原剂的强弱、判断 氧化还原反应的方向，计算氧化还原反应的平衡常数； 元素电势图及其应用
理解：电池组成式的书写；标准电动势与平衡常数之间的关系 重点：电极电势和电池电动势的Nernst方程及其计算计算 难点：电极电势和电池电动势的Nernst方程及其计算计算
§5.1 基本概念和氧化还原方程式的配平
一、基本概念 二、氧化剂和还原剂 三、氧化还原方程式的配平
§ 5.1基本概念和氧化还原方程式的配平
一、氧化数 （oxidation number）
氧化还原
1、元素的氧化数 (氧化值) ：某元素一个原子的表观
电荷数，这种表观电荷数是假设把原子间每个键中的电
子指定给电负性较大的原子而求得。 如 HCl，CO2, KMnO4, MnO42-
CH4， C2H4， C2H2
§ 5.1基本概念和氧化还原方程式的配平
氧化还原
二、氧化还原反应和氧化还原电对
1、氧化还原反应 (Redox reaction) ：反应前后元素 的氧化值发生了变化的反应，
Zn + Cu2+ Cu + Zn2+ 还原剂 氧化剂 还原剂(reducing agent) ：氧化数升高的物质。 氧化(oxidation)：物质失去电子氧化数升高的过程。
例题：写出反应 2Fe3+ + Sn2+ = 2Fe2+ + Sn4+ 中的氧化
还原半反应及对应的氧化还原电对。
还原半反应：Fe3+ + e = Fe2+
Fe3+/Fe2+；
氧化半反应：Sn2+ - 2e = Sn4+ Sn4+/Sn2+
氧化还原反应通式：
aOx1 + bRed2 = cRed1 + dOx2
2、确定氧化数的规则：
1. 单质的氧化数等于零。如 Fe、O2 2. 多原子分子中，所有元素氧化数的代数和等于零；
多原子离子中，氧化数的代数和等于该离子所带 的电荷数
3. 常见元素的氧化数：
氢：+1 氧：-2 氟：-1
§ 5.1基本概念和氧化还原方程式的配平
氧化还原
例如：试计算Na2S2O3(硫代硫酸钠)和Na2S4O6（连四硫酸钠）中 硫的氧化数。
解：Na2S2O3中S的氧化数为： (＋1)× 2 ＋ 2X ＋ 3 ×(-2) ＝0,
Na2S4O6中S的氧化数为： (＋1)× 2 ＋ 4Y ＋ 6×(-2 ) ＝0,
X＝＋2 Y＝＋2.5
Apparent charge number
在Na2S4O6中，S4O62-离子的结构如下：
O
O
2_
-O S S S S O-
氧化剂(oxidizing agent) ：氧化数降低的物质。 还原(reduction)：物质获得电子氧化数降低的过程。 氧化还原反应的实质：在还原剂和氧化剂之间发生了
电子的得失或偏移，从而导致元素氧化数发生变化。
§5.1 基本概念和氧化还原方程式的配平
氧化还原
2.氧化还原半反应
氧化还原反应可以根据电子的转移，可看作由两 个半反应构成。 如：Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+
2MnO4- + 16H+ + 10Cl- ＝ 2Mn2+ + 5Cl2 + 8H2O 5. 将配平的离子方程式改写为分子方程式。注意反应前后氧 化值没有变化的离子的配平。
2KMnO4 + 16HCl ＝ 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O + 2KCl
§ 5.1基本概念和氧化还原方程式的配平
§ 5.1基本概念和氧化还原方程式的配平
氧化还原
2、半反应法（离子－电子法）
根据氧化还原反应中的两个半反应电子得失总数必
须相等的原则来配平反应方程式的方法。
如：KMnO4 + HCl → MnCl2 + Cl2 + H2O
1. 写出未配平的离子方程式
MnO4- + Cl- +H+→ Mn2+ + Cl2 + H2O 2. 根据氧化还原电对，拆成两个半反应
Zn - 2e- → Zn2+ ＋ Cu2+ + 2e- → Cu
氧化半反应 还原半反应
Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+ 氧化反应和还原反应同时存在，在反应过程中得失 电子的数目相等。两个半反应偶合，完成整个氧化还原 反应。
§ 5.1基本概念和氧化还原方程式的配平
氧化还原
氧化还原电对(redox couple)：
§ 5.1基本概念和氧化还原方程式的配平
氧化还原
三、氧化还原反应方程式的配平
配平原则： 质量守恒定律
1、氧化数法：根据氧化剂和还原剂的氧化数变化相等 的原则进行配平
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
氧化数降1
MnO4- + Fe2+ → Mn2+ + Fe3+
氧化数升5
8H+ + MnO4- +5 Fe2+ = Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O
还原半反应： MnO4- → Mn2+ 氧化半反应： Cl- → Cl2
§ 5.1基本概念和氧化还原方程式的配平
氧化还原
3. 配平半反应式
MnO4- + 8H+ + 5e- ＝ Mn2+ + 4H2O ①
2Cl- - 2e- ＝ Cl2
②
4. 得失电子数相等，配平离子反应方程式
①×2：2MnO4- + 16H+ + 10e- ＝2Mn2+ + 8H2O + ) ②×5： 10Cl- - 10e- ＝ 5Cl2
同一元素原子的氧化型物质及对应的还原型物质
通常简写成：
氧化型 / 还原型 或 Ox / Red 如：Cu2+/Cu；Zn2+/Zn； MnO4-/Mn2+。
每个氧化还原半反应中都含有一个氧化还原电对。
氧化型 + ne-
或
Ox + ne-
还原型 Red
§5.1 基本概念和氧化还原方程式的配平
氧化还原
[S02SV 2O6II]2
O
O
书写规范
§ 5.1基本概念和氧化还原方程式的配平
3、氧化数和共价数的区别：
氧化还原
氧化数并不是一个元素所带的真实电荷，是对外层电子 偏离原子状态的人为规定值，是一种形式电荷数，可以 是整数，也可以是小数，可以对单个原子而言，也可以 是平均值。 共价数是一种元素的一个原子与其他元素的原子构成的 化学键的数量（化合价），反应的是原子间形成化学键 的能力，只可以为整数。 例如：