《化学与人生哲理》课件第8章 电化学与氧化还原滴定
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《化学与人生哲理》课件第8章 电化学与氧化还原滴定
转，说明盐桥构成了电的通路。
解释：
Zn(s) Zn2+(aq)+2e- （负极） Cu2+(aq)+2e- Cu(s) （正极） Zn(s)+CuSO4(aq) ZnSO4(aq)+ Cu(s)
★电解质导电机理——适当的外加电场，能驱动你 产生电流，发光发热
盐桥(Salt Bridge)的功效 构造：将饱和KCl中加入琼脂加热后，装
• 阳极(Positive Electrode)： 凡是进行氧化反应的电极叫阳极。
• 阴极(Negative Electrode)： 凡是进行还原反应的电极叫阴极。
21
5、 原电池表示方法 —电池图解式，电池符号
（1） 负极写左边，正极写右边
（-）Zn ZnSO4 CuSO4 Cu（+）
（2） 半电池中两相界面用“|”表示
★能斯特方程——万事没有绝对，万物必有联系。
ε(T)：某温度T时电池反应电动势 ε(T)：某温度T时电池反应标准电动势
n：电池反应方程式中电子得失数 F： 法拉第常量，96485J·V-1·mol-1 Q：电池反应的反应商，等于产物浓度以化
学计量数为幂的乘积与反应物浓度以化 学计量数为幂的乘积之比。
17
2、原电池的定义
利用自发的氧化还原反应，使化学能直 接转变为电能的装置叫原电池。
3、原电池的条件
• 自发的氧化还原反应； • 氧化反应和还原反应分在两个不同的
区域里进行；
• 装置内外构成电的通路。
18
4、基本术语
Zn(s)
Zn2+(aq) + 2e-
Cu2+(aq) + 2e-
Cu(s)
解释：
Zn(s) Zn2+(aq)+2e- （负极） Cu2+(aq)+2e- Cu(s) （正极） Zn(s)+CuSO4(aq) ZnSO4(aq)+ Cu(s)
★电解质导电机理——适当的外加电场，能驱动你 产生电流，发光发热
盐桥(Salt Bridge)的功效 构造：将饱和KCl中加入琼脂加热后，装
• 阳极(Positive Electrode)： 凡是进行氧化反应的电极叫阳极。
• 阴极(Negative Electrode)： 凡是进行还原反应的电极叫阴极。
21
5、 原电池表示方法 —电池图解式，电池符号
（1） 负极写左边，正极写右边
（-）Zn ZnSO4 CuSO4 Cu（+）
（2） 半电池中两相界面用“|”表示
★能斯特方程——万事没有绝对，万物必有联系。
ε(T)：某温度T时电池反应电动势 ε(T)：某温度T时电池反应标准电动势
n：电池反应方程式中电子得失数 F： 法拉第常量，96485J·V-1·mol-1 Q：电池反应的反应商，等于产物浓度以化
学计量数为幂的乘积与反应物浓度以化 学计量数为幂的乘积之比。
17
2、原电池的定义
利用自发的氧化还原反应，使化学能直 接转变为电能的装置叫原电池。
3、原电池的条件
• 自发的氧化还原反应； • 氧化反应和还原反应分在两个不同的
区域里进行；
• 装置内外构成电的通路。
18
4、基本术语
Zn(s)
Zn2+(aq) + 2e-
Cu2+(aq) + 2e-
Cu(s)
氧化还原及滴定总结ppt课件
6. 影响电极电势的主要因素
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
(1)浓度的影响 (2)分压的影响 (3)溶液酸度的影响
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
确定氧化值的规则:
单质中元素的氧化值为零;
氢的氧化值一般为+1,在金属氢化物中为-1; 氧的氧化值一般为-2;在过氧化物中为-1;在氧 的氟化物中为+1 或+2 共价型化合物中, 两原子的形式电荷数即为它 们的氧化值. 中性分子中各原子的氧化值的代数和为零,复 杂离子的电荷数等于各元素氧化值的代数和。
7. 条件电极电势
以浓度代替活度
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
1.3 电极电势的应用
1. 判断氧化还原反应方向,次序和限度 (1)反应的方向:ΔG =-nFE =-nF{φ(+)- φ()}. 若E < 0, ΔG > 0, 逆向进行; 若E > 0, ΔG < 0, 正向进行. (2)反应的次序:一般是电动势最大的两电对优 先发生反应. (3)反应的限度:ΔGθ= -2.303RTlgKθ 2.计算有关平衡常数:如Kθsp
例题:将反应:2Fe2+(1.0mol·L-1) + Cl2 (100kPa) → 2Fe3+(0.10mol·L-1) + 2Cl-(2.0mol·L-1)设
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
(1)浓度的影响 (2)分压的影响 (3)溶液酸度的影响
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
确定氧化值的规则:
单质中元素的氧化值为零;
氢的氧化值一般为+1,在金属氢化物中为-1; 氧的氧化值一般为-2;在过氧化物中为-1;在氧 的氟化物中为+1 或+2 共价型化合物中, 两原子的形式电荷数即为它 们的氧化值. 中性分子中各原子的氧化值的代数和为零,复 杂离子的电荷数等于各元素氧化值的代数和。
7. 条件电极电势
以浓度代替活度
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
1.3 电极电势的应用
1. 判断氧化还原反应方向,次序和限度 (1)反应的方向:ΔG =-nFE =-nF{φ(+)- φ()}. 若E < 0, ΔG > 0, 逆向进行; 若E > 0, ΔG < 0, 正向进行. (2)反应的次序:一般是电动势最大的两电对优 先发生反应. (3)反应的限度:ΔGθ= -2.303RTlgKθ 2.计算有关平衡常数:如Kθsp
例题:将反应:2Fe2+(1.0mol·L-1) + Cl2 (100kPa) → 2Fe3+(0.10mol·L-1) + 2Cl-(2.0mol·L-1)设
基础化学第八章氧化还原反应和电极电位ppt课件
4. 了解电动势与自由能的关系，掌握通过标准电 动势计算氧化还原反应平衡常数的方法。
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4
第一节 氧化还原反应
一、氧化值（氧化数 oxidation number） 1. 1970年IUPAC给出的定义是：氧化值是某
元素一个原子的表观荷电数（apparent charge number），这种荷电数是假设把每 一个化学键中的电子指定给电负性更大的 原子而求得。 例：NH3中，N的氧化值是-3，H的氧化值
⑥ 电中性的化合物中所有原子的氧化值的和为 零。多原子离子中所有原子的氧化值的和等 于离子的电荷数。
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7
第一节 氧化还原反应
氧化值可为整数，也可为分数。 例： Fe3O4 中，Fe：+8/3； S4O62- 中，S：+5/2。
按确定元素氧化值6条规则的先后顺序，就 能正确确定化合物中各元素的氧化值。 例：KMnO4，先确定K，+1； 再确定O，-2； 最后确定Mn，+7。
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13
第一节 氧化还原反应
三、氧化还原反应方程式的配平
例： KMnO4 + HCl → MnCl2 + Cl2 + H2O 1. 写出离子方程式
MnO4- + Cl- → Mn2+ + Cl2 ＋H2O 2. 根据氧化还原电对，拆成两个半反应
还原反应：MnO4- + H+ → Mn2+ + H2O
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3
教学基本要求
1. 掌握电池组成式的书写，了解电极电位产生的 原因，熟悉标准电极电位概念，掌握用标准电 极电位判断氧化还原反应的方向。掌握离子— 电子法配平氧化还原反应式。
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4
第一节 氧化还原反应
一、氧化值（氧化数 oxidation number） 1. 1970年IUPAC给出的定义是：氧化值是某
元素一个原子的表观荷电数（apparent charge number），这种荷电数是假设把每 一个化学键中的电子指定给电负性更大的 原子而求得。 例：NH3中，N的氧化值是-3，H的氧化值
⑥ 电中性的化合物中所有原子的氧化值的和为 零。多原子离子中所有原子的氧化值的和等 于离子的电荷数。
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7
第一节 氧化还原反应
氧化值可为整数，也可为分数。 例： Fe3O4 中，Fe：+8/3； S4O62- 中，S：+5/2。
按确定元素氧化值6条规则的先后顺序，就 能正确确定化合物中各元素的氧化值。 例：KMnO4，先确定K，+1； 再确定O，-2； 最后确定Mn，+7。
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13
第一节 氧化还原反应
三、氧化还原反应方程式的配平
例： KMnO4 + HCl → MnCl2 + Cl2 + H2O 1. 写出离子方程式
MnO4- + Cl- → Mn2+ + Cl2 ＋H2O 2. 根据氧化还原电对，拆成两个半反应
还原反应：MnO4- + H+ → Mn2+ + H2O
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3
教学基本要求
1. 掌握电池组成式的书写，了解电极电位产生的 原因，熟悉标准电极电位概念，掌握用标准电 极电位判断氧化还原反应的方向。掌握离子— 电子法配平氧化还原反应式。
氧化还原滴定pptPPT课件
生成深蓝色吸附化合物，
SCN- + Fe3+ FeSCN2+ ( 1 ×10-5mol·L-1可见红色)
20
10.3.3 常用的氧化还原滴定法
1.高锰酸钾法 2.重铬酸钾法 3.碘量法 4 .溴酸钾法、铈量法及高碘酸钾 法
21
1 .KMnO4法,p415,10.3.2
KMnO4－强氧化剂 指示剂：自身指示剂，也可选用氧
变色范围：± 0.059/n
指示剂选择原则：变色范围要落在滴定突跃范 围内，变色点尽量与sp时的电位一致
/V
1.5 1.3 1.1 0.9 0.7 0.5
0
Ce4+滴定
Fe2+
1.26
突 跃
1.06 1.06邻二氮菲亚铁
0.86 0.85 二苯氨磺酸钠
T%
50
100 150 200
18
常用氧化还原指示剂
37
Na2S2O3溶液的配制
蒸馏水
煮沸
冷却后溶解 Na2S2O3·5H2O
SO32-,S2-, Vc等
弱酸性至弱碱性
酸性强：I- 会被空气中的氧气氧化
碱性强：
歧化
3I2+ 6OH-
IO3- + 5I- + H2O
34
b.间接碘量法（滴定碘法）：
用I- 的还原性测氧化性物质,滴定生成的I2 : KIO3, MnO4-, Cr2O72-, Cu2+, Fe3+, PbO2, H3AsO4, H2O2， 用过量I2与还原性物质反应，滴定剩余I2 ：葡萄糖
2 +
n2
0.059 3
1 -
n1
12
sp时电位的计算
SCN- + Fe3+ FeSCN2+ ( 1 ×10-5mol·L-1可见红色)
20
10.3.3 常用的氧化还原滴定法
1.高锰酸钾法 2.重铬酸钾法 3.碘量法 4 .溴酸钾法、铈量法及高碘酸钾 法
21
1 .KMnO4法,p415,10.3.2
KMnO4－强氧化剂 指示剂：自身指示剂，也可选用氧
变色范围：± 0.059/n
指示剂选择原则：变色范围要落在滴定突跃范 围内，变色点尽量与sp时的电位一致
/V
1.5 1.3 1.1 0.9 0.7 0.5
0
Ce4+滴定
Fe2+
1.26
突 跃
1.06 1.06邻二氮菲亚铁
0.86 0.85 二苯氨磺酸钠
T%
50
100 150 200
18
常用氧化还原指示剂
37
Na2S2O3溶液的配制
蒸馏水
煮沸
冷却后溶解 Na2S2O3·5H2O
SO32-,S2-, Vc等
弱酸性至弱碱性
酸性强：I- 会被空气中的氧气氧化
碱性强：
歧化
3I2+ 6OH-
IO3- + 5I- + H2O
34
b.间接碘量法（滴定碘法）：
用I- 的还原性测氧化性物质,滴定生成的I2 : KIO3, MnO4-, Cr2O72-, Cu2+, Fe3+, PbO2, H3AsO4, H2O2， 用过量I2与还原性物质反应，滴定剩余I2 ：葡萄糖
2 +
n2
0.059 3
1 -
n1
12
sp时电位的计算
氧化还原反应和氧化还原滴定法—氧化还原反应(基础化学课件)
二、电极电势
（一）电极电势 两个电极用导线相连有电流产生，说明两个两个
电极之间有电势差。 正负两极的电极电势之差称为原电池的电动势，
用E表示。 E = φ+ - φ-
例如：E = φCu2+/Cu - φZn2+/Zn
Cu-Zn原电池
（二）标准电极电势
（一）电极电势
➢ 标准电极电势：电极处于标准状态时的电极电势。 ➢ 符号：φθ ➢ 测定方法： （1）在标准状态下，将待测电极与标准氢电极组成原电 池（此电池为标准电池）； （2）用电位差计测定原电池的标准电池电动势（Eθ）； （3）用检流计确定原电池的正极和负极； （4）通过原电池的电动势计算待测电极的电极电势。
（1）单质中元素的氧化数为零。 （2）中性分子中各元素的氧化数的代数和等于零。 （3）单原子离子中元素的氧化数等于离子所带电荷数。
（4）在复杂离子中各元素氧化数的代数和等于该离子的电荷数。
（5）某些元素在化合物中的氧化数： 通常氢在化合物中的氧化数为＋1；通常氧的氧化数为－2。
3.氧化数的表示方法 ：
(2) 反应式必须配平！
如298K时反应: NO3- + 4H+ +3e = NO +2H2O
E(NO3
/
NO)
E
(NO3
/
NO)
0.0592V 3
lg
c(NO3 )c4 (H p(NO) / p
)
如： O2 + 4H+ + 4e = 2H2O
E(O2 /HLeabharlann O)E(O2 /H2O)
0.0592V 4
lg [ p(O2 )
/
p 1
第八章 氧化还原反应与氧化还原滴定法
三、能斯特方程式
RT cOx ln nF cRe d
θ
当T=298.15K时： θ
0.05916 cOx lg n cRe d
应用能斯特方程式应注意下列问题：
1. 固体、纯液体或稀溶液中的溶剂不出现在能斯特方程式中。 2. 如果电极中的氧化态或还原态物质的计量数不是1时，则以计 量数作其浓度的指数。 3. 除氧化态和还原态物质外，若有H+或OH-参加电极反应，也应 出现在能斯特方程式中。 4. 电极中的氧化态或还原态物质是气体时，则用其相对分压。
Ca2+含量的计算公式：
5 cKMnO4VKMnO4 M Ca 10-3 Ca 2 % 2 100% ms
三、碘量法
一、基本原理
利用I2的氧化性或I-的还原性进行的氧化还原滴定法。
（因I2在水中溶解度小，通常将其溶解在KI溶液中。）
半电池反应
I2 + 2e I2 + I I3- + 2e
◆
返滴定法: 某些氧化性物质可用返滴定法测定。
间接滴定法: 某些非氧化还原性物质能与另一氧化剂或
还原剂定量反应，可采用间接滴定法进行测定。 如测定Ca2+含量时，首先将Ca2+沉淀为CaC2O4，过滤后，再 用稀H2SO4将CaC2O4溶解，然后用KMnO4滴定液滴定溶液 中的C2O42-，从而间接求得Ca2+含量。
基础化学 第2版
第八章
氧化还原反应与氧化还原滴定法
第八章
氧化还原反应与氧化还原滴定法 氧化还原反应
第一节
第二节
第三节
原电池与电极电势
氧化还原滴定法
学习要点
1．氧化还原反应的有关慨念及配平。
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应等于零； ❖ 除金属氢化物（如NaH）外，化合物
中氢的氧化数均为+1；
8
❖通常，在化合物中，氧的氧化数为-2； 在过氧化物（H2O2，BaO2）中，氧的氧化数为-1； 在超氧化物中（KO2），氧的氧化数 为 -1/2 ； 在氧的氟化物（OF2，O2F2）中，氧的氧化数 分别为+2和+1。
❖在所有的氟化物中氟的氧化数为-1。
（1） 一个反应，等温等压条件下，若ΔrGm <0，反 应可在标准状态下自发进行
Zn(s)+CuSO4(aq)
ZnSO4(aq)+Cu(s)
ΔrGm = -212.55kJ·mol-1 < 0
反应可自发进行。
（2）-ΔrGm = Wmax , 可以对外做最大有用功
现把上述反应设计成一种装置，使ΔrGm的减少 转变为电能。
形 成双电层，产生电势差 ——电极电势(平衡)， 用E(Zn2+/Zn) 表示。
26
Zn
+- -+ +- -+ +- -+
+
ZnSO4溶液
(b) 若M是不活泼金属Cu，溶解的趋势<沉积 的趋势，电极带“+”, 溶液带“-”, 形成 双电层，产生电势差——电极电势（平 衡），用E (Cu2+/Cu)表示。
• 阳极(Positive Electrode)： 凡是进行氧化反应的电极叫阳极。
• 阴极(Negative Electrode)： 凡是进行还原反应的电极叫阴极。
21
5、 原电池表示方法 —电池图解式，电池符号
（1） 负极写左边，正极写右边
（-）Zn ZnSO4 CuSO4 Cu（+）
（2） 半电池中两相界面用“|”表示
Cu2+(aq)+2e-
Cu(s)
局限性：形成共价分子的氧化过程不存在失电子
过程。
如 2P(s)+3Cl2(g) 2PCl3(l)
★氧化还原反应与得失电子——懂得放手，才会抬 高自己的价位
4
3. 氧化值增加的过程叫氧化，氧化值降 低的过程叫还原。
★电解质导电机理——适当的外加电场，能驱动你 产生电流，发光发热 78 79、法拉第电解定律——勤于学习、善于思考、勇 于实践，定能成功 79 80、电导与电阻——学会担任不同角色，发挥不同 作用 79 81、原电池与电解池——人既要学会充电，也要学 会放电 81
5
氧化还原反应的本质 本质：电子得失或电子偏移
4.1.2 氧化值
1. 定义
根据某些人为规定，给单质和化合 状态原子确定的电荷数；或某元素一个 原子的表观电荷数。
2. 原则
把每个化学键中的电子指定给电负 性更大的原子而求得。
7
3. 确定
❖ 在单质中，元素的氧化数为零； ❖ 在中性分子中所有原子氧化数代数和
如电极反应
入U 形管中，冷却后成为凝胶。有 可自由移动的K+，Cl-。 作用：构成电的通路。
16
结论：装置2使氧化反应和还原反应分在两个 不同的区域进行；电子转移通过外电 路实现，于是有了电子的定向流动， 从而产生电流，实现了化学能向电能 的转化。
这种借助自发的氧化还原反应将化学 能转变为电能的装置称原电池(Primary Cell)。
35
4.2.4 Nernst方程式 1．电池反应的Nernst方程式
—ε(T)与ε关系
对于氧化还原反应
aA + bB cC + dD
rGm(T) = rGm(T) + RTlnQ 而
rGm(T)= - nFε ， rGm (T)=- nFε
则
(T ) (T ) 2.303RT lg Q
nF
12
装置1: 将Zn片直接插入CuSO4溶液中 现象：Zn片溶解，Cu析出。
解释： Zn(s)+CuSO4(aq)
ZnSO4(aq)+Cu(s)
Zn直接和CuSO4溶液接触，
Zn
Zn失去的电子直接给Cu2+，
电子流动无序，Zn片溶解，
Cu析出，温度升高。
结论：化学能转变为热能。
Cu
13
装置2: Zn片插入ZnSO4溶液中,Cu片插入CuSO4溶液中，两烧杯用 一倒置的U形管连通——盐桥。两金属用导线相连，中间连 一个检流计。
能
力
Fe2+ + 2e-
依
2H+ + 2e-
次 增
Sn4+ + 2e-
强 强 Br2
+ 2e-
氧 化 剂
Cr2O72– + MnO4- +
14H++6e8H++5e-
F2
+ 2e-
33
还原态
Li
Cs
还
Zn
原 能
Fe
力
H2
依 次
Sn2+
增
2Br-
强
2Cr3++7H2O Mn2++4H2O 2F-
强 E /V
物质构成的两个氧化还原电对。 氧化态/还原态： Zn2+/Zn Cu2+/Cu
（4）电池反应 两个半反应组成的氧化还原总反应叫
电池反应。 Zn(s) + CuSO4(aq) ZnSO4(aq) + Cu(s)
20
（5） 正负极
• 电子的流出极.1 酸碱电离理论
1.酸、碱的定义 凡是电离出的阳离子都是H+的物质都是酸 凡是电离出的阴离子都是OH-的物质都是碱
酸碱中和产物就是盐。
Na2CO3是纯碱，是盐。但其水溶液显碱性。
★氧化还原反应与得失电子——懂得放手，才会抬 高自己的价位 78 78、电解质导电机理——适当的外加电场，能驱动 你产生电流，发光发热 78
★能斯特方程——万事没有绝对，万物必有联系。
ε(T)：某温度T时电池反应电动势 ε(T)：某温度T时电池反应标准电动势
n：电池反应方程式中电子得失数 F： 法拉第常量，96485J·V-1·mol-1 Q：电池反应的反应商，等于产物浓度以化
学计量数为幂的乘积与反应物浓度以化 学计量数为幂的乘积之比。
0.0592 E(O/R) E (O/R)
lg c( R ) / c
n
c( O ) / c
0.0592 E(O/R) E (O/R)
lg c( O ) / c
n
c( R ) / c
39
（1） c(O)，c(R)并不单指氧化数有变化的物质 的浓度，而是包括参加电极反应的所有物 质的浓度。
出现在氧化态一端的物质写在公式的 分子，反之在分母。
进行氧化反应和还原反应的两个不同的区域，也 称电极。 Zn－ZnSO4 组成锌电极，
Cu－CuSO4 组成铜电极。
（2）半反应(电极反应)
两个半电池中进行的氧化和还原反应就是两
个半反应。
Zn(s)
Zn2+(aq)+2e-
Cu2+(aq)+2e-
Cu(s)
氧化反应 还原反应
19
（3） 氧化还原电对 两个半反应中氧化态和相应的还原态
锌电极为负极，氢电极为正极 ε = E+ (O/R) – E- (O/R) = E (H+/H2) – E (Zn2+/Zn) = 0.7621V E (Zn2+/Zn)= -0.7621V
32
（4）标准电极电势表(298.15K)
弱氧化态 + 电子数
氧 化
Li+
氧 剂 Cs+
+ e+ e-
化
Zn2+ + 2e-
17
2、原电池的定义
利用自发的氧化还原反应，使化学能直 接转变为电能的装置叫原电池。
3、原电池的条件
• 自发的氧化还原反应； • 氧化反应和还原反应分在两个不同的
区域里进行；
• 装置内外构成电的通路。
18
4、基本术语
Zn(s)
Zn2+(aq) + 2e-
Cu2+(aq) + 2e-
Cu(s)
（1）半电池(电极)
两种溶液间用“，”，两种固体间 也用“|”，纯溶液和气体写在惰性电极 一边，用“，”隔开。
Zn|ZnSO4
CuSO4|Cu
Pt|Fe2+，Fe3+ Fe3+，Fe2+|Pt
22
（3） 两半电池之间用“||”表示
Zn|ZnSO4 || CuSO4|Cu
（4） 注明溶液的浓度(气体注明分 压) 、相态 Zn(s)|ZnSO4(c1)||CuSO4(c2)|Cu(s)
Zn(s) Zn2+(aq) - 2e-
34
（c）电极电势是还原电势
Zn2+ (aq)+ 2e- Zn(s) E = - 0.7621V
（d）Eθ反映物质得失电子倾向的大小， 与物质的数量无关
Zn2+(aq) + 2e- Zn(s) E = - 0.7621V 2Zn2＋(aq) + 4e- 2Zn(s) E = - 0.7621V
时的数值。
29
（2） 标准氢电极
H2，100kPa
H+
Pt电极
1mol·L-1
标准氢电极构造示意图
30
（3） 测定标准电极电势
0.7628V
e- -
盐桥
e- +
H2 100kPa
Zn
阴阳 离离 子子
1mol·L-1Zn2+溶液
中氢的氧化数均为+1；
8
❖通常，在化合物中，氧的氧化数为-2； 在过氧化物（H2O2，BaO2）中，氧的氧化数为-1； 在超氧化物中（KO2），氧的氧化数 为 -1/2 ； 在氧的氟化物（OF2，O2F2）中，氧的氧化数 分别为+2和+1。
❖在所有的氟化物中氟的氧化数为-1。
（1） 一个反应，等温等压条件下，若ΔrGm <0，反 应可在标准状态下自发进行
Zn(s)+CuSO4(aq)
ZnSO4(aq)+Cu(s)
ΔrGm = -212.55kJ·mol-1 < 0
反应可自发进行。
（2）-ΔrGm = Wmax , 可以对外做最大有用功
现把上述反应设计成一种装置，使ΔrGm的减少 转变为电能。
形 成双电层，产生电势差 ——电极电势(平衡)， 用E(Zn2+/Zn) 表示。
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Zn
+- -+ +- -+ +- -+
+
ZnSO4溶液
(b) 若M是不活泼金属Cu，溶解的趋势<沉积 的趋势，电极带“+”, 溶液带“-”, 形成 双电层，产生电势差——电极电势（平 衡），用E (Cu2+/Cu)表示。
• 阳极(Positive Electrode)： 凡是进行氧化反应的电极叫阳极。
• 阴极(Negative Electrode)： 凡是进行还原反应的电极叫阴极。
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5、 原电池表示方法 —电池图解式，电池符号
（1） 负极写左边，正极写右边
（-）Zn ZnSO4 CuSO4 Cu（+）
（2） 半电池中两相界面用“|”表示
Cu2+(aq)+2e-
Cu(s)
局限性：形成共价分子的氧化过程不存在失电子
过程。
如 2P(s)+3Cl2(g) 2PCl3(l)
★氧化还原反应与得失电子——懂得放手，才会抬 高自己的价位
4
3. 氧化值增加的过程叫氧化，氧化值降 低的过程叫还原。
★电解质导电机理——适当的外加电场，能驱动你 产生电流，发光发热 78 79、法拉第电解定律——勤于学习、善于思考、勇 于实践，定能成功 79 80、电导与电阻——学会担任不同角色，发挥不同 作用 79 81、原电池与电解池——人既要学会充电，也要学 会放电 81
5
氧化还原反应的本质 本质：电子得失或电子偏移
4.1.2 氧化值
1. 定义
根据某些人为规定，给单质和化合 状态原子确定的电荷数；或某元素一个 原子的表观电荷数。
2. 原则
把每个化学键中的电子指定给电负 性更大的原子而求得。
7
3. 确定
❖ 在单质中，元素的氧化数为零； ❖ 在中性分子中所有原子氧化数代数和
如电极反应
入U 形管中，冷却后成为凝胶。有 可自由移动的K+，Cl-。 作用：构成电的通路。
16
结论：装置2使氧化反应和还原反应分在两个 不同的区域进行；电子转移通过外电 路实现，于是有了电子的定向流动， 从而产生电流，实现了化学能向电能 的转化。
这种借助自发的氧化还原反应将化学 能转变为电能的装置称原电池(Primary Cell)。
35
4.2.4 Nernst方程式 1．电池反应的Nernst方程式
—ε(T)与ε关系
对于氧化还原反应
aA + bB cC + dD
rGm(T) = rGm(T) + RTlnQ 而
rGm(T)= - nFε ， rGm (T)=- nFε
则
(T ) (T ) 2.303RT lg Q
nF
12
装置1: 将Zn片直接插入CuSO4溶液中 现象：Zn片溶解，Cu析出。
解释： Zn(s)+CuSO4(aq)
ZnSO4(aq)+Cu(s)
Zn直接和CuSO4溶液接触，
Zn
Zn失去的电子直接给Cu2+，
电子流动无序，Zn片溶解，
Cu析出，温度升高。
结论：化学能转变为热能。
Cu
13
装置2: Zn片插入ZnSO4溶液中,Cu片插入CuSO4溶液中，两烧杯用 一倒置的U形管连通——盐桥。两金属用导线相连，中间连 一个检流计。
能
力
Fe2+ + 2e-
依
2H+ + 2e-
次 增
Sn4+ + 2e-
强 强 Br2
+ 2e-
氧 化 剂
Cr2O72– + MnO4- +
14H++6e8H++5e-
F2
+ 2e-
33
还原态
Li
Cs
还
Zn
原 能
Fe
力
H2
依 次
Sn2+
增
2Br-
强
2Cr3++7H2O Mn2++4H2O 2F-
强 E /V
物质构成的两个氧化还原电对。 氧化态/还原态： Zn2+/Zn Cu2+/Cu
（4）电池反应 两个半反应组成的氧化还原总反应叫
电池反应。 Zn(s) + CuSO4(aq) ZnSO4(aq) + Cu(s)
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（5） 正负极
• 电子的流出极.1 酸碱电离理论
1.酸、碱的定义 凡是电离出的阳离子都是H+的物质都是酸 凡是电离出的阴离子都是OH-的物质都是碱
酸碱中和产物就是盐。
Na2CO3是纯碱，是盐。但其水溶液显碱性。
★氧化还原反应与得失电子——懂得放手，才会抬 高自己的价位 78 78、电解质导电机理——适当的外加电场，能驱动 你产生电流，发光发热 78
★能斯特方程——万事没有绝对，万物必有联系。
ε(T)：某温度T时电池反应电动势 ε(T)：某温度T时电池反应标准电动势
n：电池反应方程式中电子得失数 F： 法拉第常量，96485J·V-1·mol-1 Q：电池反应的反应商，等于产物浓度以化
学计量数为幂的乘积与反应物浓度以化 学计量数为幂的乘积之比。
0.0592 E(O/R) E (O/R)
lg c( R ) / c
n
c( O ) / c
0.0592 E(O/R) E (O/R)
lg c( O ) / c
n
c( R ) / c
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（1） c(O)，c(R)并不单指氧化数有变化的物质 的浓度，而是包括参加电极反应的所有物 质的浓度。
出现在氧化态一端的物质写在公式的 分子，反之在分母。
进行氧化反应和还原反应的两个不同的区域，也 称电极。 Zn－ZnSO4 组成锌电极，
Cu－CuSO4 组成铜电极。
（2）半反应(电极反应)
两个半电池中进行的氧化和还原反应就是两
个半反应。
Zn(s)
Zn2+(aq)+2e-
Cu2+(aq)+2e-
Cu(s)
氧化反应 还原反应
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（3） 氧化还原电对 两个半反应中氧化态和相应的还原态
锌电极为负极，氢电极为正极 ε = E+ (O/R) – E- (O/R) = E (H+/H2) – E (Zn2+/Zn) = 0.7621V E (Zn2+/Zn)= -0.7621V
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（4）标准电极电势表(298.15K)
弱氧化态 + 电子数
氧 化
Li+
氧 剂 Cs+
+ e+ e-
化
Zn2+ + 2e-
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2、原电池的定义
利用自发的氧化还原反应，使化学能直 接转变为电能的装置叫原电池。
3、原电池的条件
• 自发的氧化还原反应； • 氧化反应和还原反应分在两个不同的
区域里进行；
• 装置内外构成电的通路。
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4、基本术语
Zn(s)
Zn2+(aq) + 2e-
Cu2+(aq) + 2e-
Cu(s)
（1）半电池(电极)
两种溶液间用“，”，两种固体间 也用“|”，纯溶液和气体写在惰性电极 一边，用“，”隔开。
Zn|ZnSO4
CuSO4|Cu
Pt|Fe2+，Fe3+ Fe3+，Fe2+|Pt
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（3） 两半电池之间用“||”表示
Zn|ZnSO4 || CuSO4|Cu
（4） 注明溶液的浓度(气体注明分 压) 、相态 Zn(s)|ZnSO4(c1)||CuSO4(c2)|Cu(s)
Zn(s) Zn2+(aq) - 2e-
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（c）电极电势是还原电势
Zn2+ (aq)+ 2e- Zn(s) E = - 0.7621V
（d）Eθ反映物质得失电子倾向的大小， 与物质的数量无关
Zn2+(aq) + 2e- Zn(s) E = - 0.7621V 2Zn2＋(aq) + 4e- 2Zn(s) E = - 0.7621V
时的数值。
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（2） 标准氢电极
H2，100kPa
H+
Pt电极
1mol·L-1
标准氢电极构造示意图
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（3） 测定标准电极电势
0.7628V
e- -
盐桥
e- +
H2 100kPa
Zn
阴阳 离离 子子
1mol·L-1Zn2+溶液