1氧化还原反应2原电池实用电池4有关电解的几个问题
氧化还原反应的电极反应与电池

氧化还原反应的电极反应与电池氧化还原反应(Redox Reaction)是化学中一种重要的反应类型,其涉及原子或离子的电荷转移。
在氧化还原反应中,存在两个关键要素,即电极反应和电池。
一、电极反应电极反应指的是氧化还原反应发生在电极上的过程。
在氧化还原反应中,通常涉及两种类型的电极反应,即氧化反应和还原反应。
1. 氧化反应氧化反应是指物质失去电子,电荷数增加的过程。
在氧化反应中,物质被氧化剂氧化,并失去电子。
典型的氧化反应示例如下:Cu → Cu2+ + 2e-在上述反应中,铜原子(Cu)失去了两个电子,并形成了Cu2+离子。
2. 还原反应还原反应是指物质获得电子,电荷数减少的过程。
在还原反应中,物质被还原剂还原,并接受电子。
典型的还原反应示例如下:2H+ + 2e- → H2在上述反应中,两个氢离子(H+)接受了两个电子,并生成了氢气(H2)。
二、电池电池是将氧化还原反应产生的电能转化为化学能或其它形式能量的装置。
电池可以分为两类,即原电池和电解池。
1. 原电池原电池是指各种电化学反应可以自发进行的电池。
典型的原电池示例是闪光灯电池。
闪光灯电池中,氧化反应和还原反应在两个半电池中进行,通过连接线和负载(如灯丝)将电流引出。
闪光灯电池的反应示例如下:半电池1:Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-半电池2:2MnO2(s) + Zn2+(aq) + 2H2O(l) → 2MnO(OH)(s) +2Zn(OH)2(aq)2. 电解池电解池是指需要外部电源提供电能才能使氧化还原反应进行的电池。
典型的电解池示例是电解水制氢。
在电解水制氢中,水分子在电解池中被分解为氢气和氧气。
电解水制氢的反应示例如下:电解反应:2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g)三、应用举例氧化还原反应和电池在生活和工业中有广泛的应用。
以下以几个应用举例:1. 镀金在镀金过程中,氧化还原反应被用来将金属镀层沉积在物体表面。
【干货】关于氧化还原反应的几个问题

【干货】关于氧化还原反应的几个问题1.生活中常见的氧化还原反应有哪些?燃烧、食物的腐蚀、切开的苹果放置一段时间后颜色变暗、金属的腐蚀、动植物的呼吸等都属于氧化还原反应。
2.怎样判断一个反应是否为氧化还原反应?最直观的方法是看方程式中反应前后元素的化合价有没有发生变化,如果发生变化,则为氧化还原反应,如果没有发生变化,则为非氧化还原反应。
如反应2Na+2H2O=2Na OH+H2↑,在反应前后钠元素的化合价由0价变为+1价,氢元素的化合价从+1价变为0价,为氧化还原反应。
此反应CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl,反应前后各元素的化合价都没有发生变化,为非氧化还原反应。
氧化还原反应和基本反应类型的关系是这样的:即置换反应一定是氧化还原反应;复分解反应一定是非氧化还原反应;化合反应、分解反应,可能是氧化还原反应,也可能是非氧化还原反应。
3. 氧化还原反应的本质是什么?本质是发生了电子的转移,比如钠在氯气中燃烧这个反应2Na+Cl2=(点燃)2NaCl,反应前,钠的核外电子为281,氯的核外电子为287,它们两个有一个共同的的梦想:达到最外层为8个电子。
钠最外层1个电子,很容易失去;氯最外层7个电子,很容易得到一个电子。
把它们俩放在一起一定会发生点什么事情的!是的!一个原意舍,一个愿意得,谁都能从中受益:钠原子拿出一个电子给了氯原子,它们都完成了各自的梦想,达到最外层8个电子的稳定结构,形成了稳定的NaCl,想要把它们分开可就难喽,据说得用到电,才能把它们分开。
图片当然,也可以是电子的偏移,比如H2+Cl2=(点燃)2HCl,氢就不像钠妹妹那么大方给氯电子了,而是与氯共用电子,都达到了稳定结构。
但是氯哥哥块头大,显然更强壮一些,吸引电子的能力也比氢原子强一些,电子要偏向氯哥哥一些。
所以,氧化还原反应的本质是发生了电子的转移,或电子对偏移。
4.什么是氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物、被氧化、被还原?首先得记住六字口诀哦:升失氧,降得还!解释:5.用什么方法能清晰的表明氧化还原反应电子得失情况?双线桥法:单线桥法:6.常见的氧化剂、还原剂有哪些?常见的氧化剂(处于高价态的元素的单质或化合物):(1)活泼的非金属单质(F2、O2、Cl2、Br2、I2、O3等) (2)元素处于高价时的含氧酸(硝酸、浓硫酸)(3)元素处于高价时的盐:(KClO3、KMnO4、FeCl3) (4)过氧化物(H2O2、Na2O2)(5)其它(HClO)常见的还原剂(处于低价态的元素的单质或化合物):(1)活泼的金属单质:K、Na、Mg等;(2)非金属单质:H2、C、Si等;(3)低价态的化合物:CO、H2S、HI、Fe2+、NH3等。
化学电池的工作原理

化学电池的工作原理化学电池是一种能够将化学能转化为电能的装置。
它由两个电极和一个电解质组成,通过化学反应使得电子在电极之间流动,从而产生电流。
化学电池的工作原理可以通过以下几个方面来解释。
1. 氧化还原反应化学电池的核心是氧化还原反应,即电极上发生的氧化反应和还原反应。
氧化反应是指物质失去电子,而还原反应是指物质获得电子。
在电池中,一个电极上发生氧化反应,释放出电子;而另一个电极上发生还原反应,接收这些电子。
这样就形成了电子从一个电极流向另一个电极的电流,从而产生了电能。
2. 电解质电解质在化学电池中起着重要的作用。
它是一种能够在溶液中电离产生离子的物质。
当电解质溶液中存在电场时,正离子会向负极移动,负离子会向正极移动。
这种离子的移动形成了电流,促进了氧化还原反应的进行。
常见的电解质包括盐、酸和碱等。
3. 电极材料电极材料对化学电池的性能有着重要影响。
在电池中,通常使用金属作为电极材料。
金属能够提供电子,方便氧化反应的发生。
同时,选择不同的金属作为电极材料,可以调整电子的释放速度和还原速度,进一步控制电池的性能特点。
4. 电池类型化学电池可以分为很多不同类型,其中最常见的是原电池和可充电电池。
原电池是一次性使用的,化学反应一旦完成,电池就不能再继续工作。
可充电电池则可以通过反向充电恢复化学反应,使电池重复使用。
不同类型的电池有着不同的化学反应和构造,因此具有不同的工作原理和性能特点。
化学电池的工作原理可以通过以上几个方面来理解。
通过氧化还原反应、电解质的作用、电极材料的选择和电池类型的区分,化学电池能够将化学能转化为电能,并提供给我们各种日常生活和科技应用中的电子设备使用。
随着科技的不断进步,人们对于化学电池的研究和应用也在不断深化,相信未来会有更多创新和突破,使化学电池在能源转化领域发挥更重要的作用。
氧化还原反应与原电池

电极材料
铜片、锌片、碳棒等;
电解质溶液
稀硫酸、食盐水、氢氧化钠溶液等;
其他材料
盐桥、导线、电流表等;
工具
烧杯、滴定管、搅拌器、电烙铁等。
原电池的制作过程与注意事项
制作电极
配置电解质溶液
组装原电池
测试原电池性能
注意事项
将选定的电极材料加工 成适当的大小和形状;
根据需要,将适量的电 解质溶解在水中;
将电极插入电解质溶液 中,通过导线连接电流 表;
观察电流表是否显示电 流,记录实验数据。
确保电极间距适中,避 免短路;电解质溶液应 适量,避免过饱和或不 足;注意安全,避免电 极短路或电解过度导致 发热或爆炸。
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原电池中氧化还原反应的类型与实例
01
活性金属-活性非 铜作为氧化剂,发生氧化还原反 应产生电流。
02
活性金属-不活泼金 属型
如铁-银原电池,铁作为还原剂, 银作为氧化剂,发生氧化还原反 应产生电流。
03
燃料电池型
燃料电池通过燃料(还原剂)和 氧气(氧化剂)的反应产生电流, 如氢氧燃料电池。
原电池的设计原则与步骤
确定反应物和产物
根据氧化还原反应的原理,确定参与 反应的物质和生成物。
选择合适的电极材料
根据反应性质和可获得性,选择适当 的电极材料。
设计电解质溶液
根据反应物和产物,选择合适的电解 质溶液。
确定电极间距和连接方式
根据实验需求,确定电极之间的距离 和连接方式。
原电池的制作材料与工具
根据化合价变化确定电子 转移数目。
电子转移过程
通过离子或共价键实现电 子转移。
02
原电池的基本原理
氧化还原反应和原电池

一、构成原电池的条件构成原电池的条件有:(1)电极材料。
两种金属活动性不同的金属或金属和其它导电性(非金属或某些氧化物等);(2)两电极必须浸没在电解质溶液中;(3)两电极之间要用导线连接,形成闭合回路。
说明:①一般来说,能与电解质溶液中的某种成分发生氧化反应的是原电池的负极。
②很活泼的金属单质一般不作做原电池的负极,如K、Na、Ca等。
二、原电池正负极的判断(1)由组成原电池的两极材料判断:一般来说,较活泼的或能和电解质溶液反应的金属为负极,较不活泼的金属或能导电的非金属为正极。
但具体情况还要看电解质溶液,如镁、铝电极在稀硫酸在中构成原电池,镁为负极,铝为正极;但镁、铝电极在氢氧化钠溶液中形成原电池时,由于是铝和氢氧化钠溶液发生反应,失去电子,因此铝为负极,镁为正极。
(2)根据外电路电流的方向或电子的流向判断:在原电池的外电路,电流由正极流向负极,电子由负极流向正极。
(3)根据内电路离子的移动方向判断:在原电池电解质溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极。
(4)根据原电池两极发生的化学反应判断:原电池中,负极总是发生氧化反应,正极总是发生还原反应。
因此可以根据总化学方程式中化合价的升降来判断。
(5)根据电极质量的变化判断:原电池工作后,若某一极质量增加,说明溶液中的阳离子在该电极得电子,该电极为正极,活泼性较弱;如果某一电极质量减轻,说明该电极溶解,电极为负极,活泼性较强。
(6)根据电极上产生的气体判断:原电池工作后,如果一电极上产生气体,通常是因为该电极发生了析出氢的反应,说明该电极为正极,活动性较弱。
(7)根据某电极附近pH的变化判断析氢或吸氧的电极反应发生后,均能使该电极附近电解质溶液的pH增大,因而原电池工作后,该电极附近的pH增大了,说明该电极为正极,金属活动性较弱。
三、电极反应式的书写(1)准确判断原电池的正负极是书写电极反应的关键如果原电池的正负极判断失误,电极反应式的书写一定错误。
从氧化还原反应原理分析原电池

氧化还原反应中存在电子的得失,在该反应中,线桥仿佛是一根
导线,假如电子能在导线上流动,就会由电子的转移变成电子的
定向移动,也就形成了电流。因此,并不是所有的反应均可以设
计成原电池,只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。
从单线桥上看,可将导线一端连接在锌极上,另一端当然不可能
直接放在溶液中,因此可将另一端连接在一个能导电的电极上,
解析
由题给电极反应式可知,Ag2O得到电子,发生还原反应,
作原电池的正极。
答案 B
3.电子的流向及离子的流向
整个原电池装置是一个闭合回路,在外电路中(导线)是靠电子的
定向移动导电,在溶液中则是靠阴、阳离子的定向移动导电。在
外电路中,电子是由负极流向正极,电流的方向与电子移动的方
向相反,由正极流向负极。在溶液中,阳离子移向正极,阴离子
电子在导线中实现了定向移动,即形成了电流。这样,化学反应
的化学能就转变成了电能,这样的装置我们称之为原电池。
2.原电池的构成
从以上分析可以看出,原电池是由两个活动性不同的电极、电解
质溶液构成的闭合回路,也就是说原电池的构造是①两个活动性
不同的电极;②电解质溶液;③闭合回路,如下图。
在原电池中,科学上规定把电子流出的一极称为负极(较活泼的金
反应方程式可以很容易地设计原电池装置。
典例3
人造地球卫星上使用的一种高能电池 ——银锌蓄电池,其
电池的电极反应式为Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O,Ag2O+H2O +2e-===2Ag+2OH-。据此判断Ag2O是( A.负极,被氧化 C.负极,被还原 B.正极,被还原 D.正极,被氧化 )
生成 PbSO4。根据充电时的总反应,可判断出充电时硫酸的浓度
氧化还原反应和电化学问题探究

氧化还原反应和电化学问题探究氧化还原反应,简称氧化反应和还原反应,是化学反应中最重要的两种类型之一。
它们在自然界和人类生活中起着重要的作用。
同时,电化学问题涉及到电解和电池等方面的内容,是与氧化还原反应密切相关的领域。
本文将探究氧化还原反应和电化学问题,分析其原理、应用和研究现状。
一、氧化还原反应的原理与应用1. 氧化还原反应的基本概念与定义氧化还原反应是指化学物质中发生电子转移的过程。
其中,氧化是指物质丧失电子,还原是指物质获得电子。
在氧化还原反应中,氧化剂接受电子,并发生还原,而还原剂失去电子,发生氧化。
这种电子的转移过程导致了化学物质的结构和性质的改变。
2. 氧化还原反应的应用氧化还原反应广泛应用于多个领域。
在生产中,氧化还原反应被用于金属的提炼、燃料的燃烧以及化学品的合成等过程。
在环境保护中,氧化还原反应被用于废水处理、空气净化和土壤修复等方面。
此外,氧化还原反应也在电化学、生物化学和药物研发等领域中发挥着重要的作用。
二、电化学问题的性质与应用1. 电解的基本原理与应用电解是指通过外加电源,使电解质溶液中的化学物质发生氧化还原反应的过程。
在电解中,阴极发生还原反应,阳极发生氧化反应。
通过电解,可以制备纯度较高的金属、分离和提纯化学物质以及进行电镀等应用。
2. 电池的基本原理与应用电池是一种将化学能转化为电能的装置。
它由正极、负极和电解质组成。
在电池中,正极发生氧化反应,负极发生还原反应。
通过电子在外部电路中的流动,产生电流。
电池的种类有很多,包括原电池、干电池和蓄电池等。
电池广泛应用于电子产品、交通工具、能源储备等方面。
三、氧化还原反应与电化学问题的研究现状1. 氧化还原反应的研究现状氧化还原反应是化学研究的重要方向之一。
目前,研究人员对氧化还原反应进行了深入的探索。
他们研究氧化还原反应的机制、动力学和热力学等方面的问题,以期进一步揭示其规律和应用价值。
2. 电化学问题的研究现状电化学问题的研究也取得了显著进展。
原电池中易错问题分析

一
在 原 电池 中负极材 料或参 与反 应或 不参 与反 应, 很容易被理解为其电极质量要么不变要么减小 , 其实要 看电极参 与具体反应而定。 如 在上 面3 中提 到银 锌纽 扣 电池 , 放 电 时 的 负极 反应为 : z n 一 2 e 一 + 2 O H= Z n O + H 2 0,随放电的进行 , 负 极 质量 不 断 增 加 。
2 . 电解 质 一 定是 水 溶液
又如 : 1 )  ̄M g 和A l 做 电极 、 N a O H 溶 液做电解质溶 液 构成 的原电池中 , Mg 不能和N a O H溶液反应 , 实 际 是A l 与N a O H溶液反应 , 故实际是A l 做负极 , Mg 做正 极。 电极反应分别为 : ( 一 ) : A 1 — 3 e 一 + 4 O H一 = A 1 O T + 2 H, O, ( + ) : 2 H2 O + 2 e - = H 2 f + 2 0 H 一 , 电池 总反 应 : 2 A 1 + 2 0 H - - 4 - 2 H 2 O = 2 A 1 O T + 3 H 2 f。
2 . 两 电极 反 应相 加 一定 得 电池 总 反 应
原 电池 中负极发生氧化反应 ,但并不是一定要 负极材料本身发生氧化反应 ,其他物质在负极上发 生 氧化 反 应 就 不 行 ,故 负 极 材 料 不 一定 参 与 电极 反 应。 例如 :常见氢氧碱性燃料电池中正 负极材料均 不参与反应 。电极反应分别是 : 正极 : O + 2 H 0 + 4 e 一 = 4 O H 一 , 负极 : H2 — 2 e 一 = 2 H+ , 总反 应 : 2 H2 + O 2 = 2 H 2 0。 原 电池正极发生还原反应 ,一般正极材料本身 不参 与电极反应 , 但有些 电极材料会参与 电极反应。 如: 铅蓄 电池 负极反 应P b 一 2 e 一 + s 0 z n = P b S O , 正极 反
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(4)对于水溶液系统,半反应式中的 物质存在形态要与溶剂相适应。符合通 常的离子方程式的书写规则——易溶强 电解质要写成离子。
(5)一个半反应中发生氧化态变动 的元素只有一种。如:
MnO4-+8H++5e = Mn2+ +4H2O (6)半反应中还有非氧化还原组份。
(7)对水溶液系统,半反应常分酸 表和碱表来排列。
酸性或中性溶液中时,查酸表;碱 性溶液中时,查碱表。
例: MnO4- + 8H+ +5e- = Mn2+ + 4H2O Zn2+ + 2e- = Zn CrO42- +4H2O + 3e- = Cr(OH)3 + 5OH-
1-3 氧化还原方程式的配平
右边多 n个 O加 2n个 H+,左边加 n个 H2O。
2. 氧化值法:
配平原则: ① 电荷守恒:氧化剂得电子数
等于还原剂失电子数。还原剂氧化 值升高数和氧化剂氧化值降低数相 等。
② 质量守恒:反应前后各元素 原子总数相等。
配平步骤:
(1)写出未配平的基本化学反应方程式; (2)确定有关元素氧化值升高及降低的
= 2MnSO4 6K2SO4 3H2O
往往是最简单的H+、OH-和H2O难 配平,通常做法是:
酸性介质:
多 n个O加 2n个H+,另一边 加 n个 H2O; 碱性介质:
多 n个 O加 n个 H2O,另一边 加 2n个 OH-;
中性介质:
左边多 n个 O加 n个 H2O,右边加 2n个 OH-;
④ 通常,氧在化合物中的氧化值 为-2;但是在过氧化物中,氧的氧化 值为-1,在氟的氧化物中,如OF2 和O2F2中,氧的氧化值分别为+2和 +1。
⑤中性分子中,各元素原子的氧 化值的代数和为零 ,复杂离子的电 荷等于各元素氧化值的代O62 Fe3O4
I的氧化值 7 为 S的氧化值 2为
数值; (3)确定氧化值升高及降低的数值的最
小公倍数。找出氧化剂、还原剂的系数; (4)核对。可用H+, OH–, H2O配平,
并将箭头改为等号。
例: 酸性介质中KMnO4氧化Na2SO3:
2KMnO4+ 5 Na2SO3 +3 H2SO4 ==
2 MnSO4 + K2SO4 + 5Na2SO4 + 3 H2O
1970年,国际化学联合会(IUPAC) 建议将 “正负化合价”改称为“氧化 值”,或称“氧化态”。
设定氧化态的目的是为了判定某反 应是不是氧化还原反应,并确定氧化 剂和还原剂以及发生的还原过程和氧 化过程。
2. 氧化值 指某元素的一个原子的荷电数,该荷
电数是假定把每一化学键中的电子指定 给电负性更大的原子而求得的。
通常氧化剂降低氧化值的趋势越强, 其氧化能力越强,其共轭还原剂氧化值 升高趋势越弱。
反应一般按较强的氧化剂与较强的 还原剂相互作用的方向进行。
半反应式是在原电池或电解池某一 电极上发生的氧化或还原反应。
半反应式的规律:
(1)半反应式的书写格式是统一的 ——还原反应。如,Cu2+ + 2e Cu
(2)半反应式中同一元素的不同氧化 态之间的关系如Cu2+/Cu,Zn2+/Zn 称为 氧化还原电对,氧化态和还原态构成氧 化还原共轭关系。
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。
例:配平反应方程式
KM 4(a)n q K O 2 S3(O a)q 酸 性 M 溶液 4 n (a中 S )q K O 2 S4O (a)q
S的氧化值 2.5为 F的 e 氧化值 8 为
3
1.2 氧化还原半反应式
1. 氧化还原半反应式: 对氧化还原反应
Cu2+ + Zn = Zn2+ + Cu
分解成两个半反应:
Cu2+ + 2e-
Cu 还原反应
Zn -2e-
Zn2+ 氧化反应
Cu2+/Cu,Zn2+/Zn 称为氧化还原电对, 氧化态和还原态构成氧化还原共轭关系。
1. 离子电子法: 配平原则:
① 电荷守恒:氧化剂得电子数 等于还原剂失电子数。
② 质量守恒:反应前后各元素 原子总数相等。
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。
氧化:氧化值增加的过程 还原:氧化值降低的过程
氧化还原反应: 某些元素氧化值有改变的反应。
氧化:元素的氧化值增加的过程。 还原:元素的氧化值降低的过程。 氧化剂:获得电子的物质。 还原剂:失去电子的物质。
确定氧化值的规则:
①单质中,元素的氧化值为零。 ②在单原子离子中,元素的氧化值 等于该离子所带的电荷数 。 ③在大多数化合物中,氢的氧化值 为 +1;只有在金属氢化物中氢的氧化 值为 -1。如NaH。
MnO4
SO
2 3
SO
2 4
Mn 2
① MnO4 8H 5e = Mn2 4H 2 O
②
SO
2 3
H2O
=
SO
2 4
2H
2e
③ ①×2+②×5得
2MnO4 16H 10e = 2Mn 2 8H 2O
)
5SO
2 3
5H 2O
=
5SO
2 4
10H
10e
2MnO4 5SO32 6H = 2Mn2 5SO24 3H2O 或 2KMnO 4 5 K 2SO 3 3 H 2SO 4
电化学
1 氧化还原反应 2 原电池 3 实用电池 44 有关电解的几个问题
电化学: 研究电能与化学能相互转化规律的
科学。 转化条件:
(1) 涉及的化学反应必须有电子的转 移。 ——氧化还原反应。
(2) 化学反应必须在电极上进行。 ——原电池或电解池。
1-1 氧化值和氧化态
1. 氧化还原概念的发展 起先 2Mg(s)+O2(g) = 2MgO(s) 与氧结合(初中); 后来 Mg→Mg2++2e 电子转移,化合价变化(高中); 现在 2P(s)+2Cl2(g) = 2PCl3(l) 电子偏移,氧化值变化。