氧化还原反应和电极电势hwn
电极电势与氧化还原反应的关系
电极电势与氧化还原反应的关系
通常条件下，氧化还原反应总是由较强的氧化剂与还原剂向着生成较弱的氧化剂和还原剂方向进行。
从电极电势的数值来看，当氧化剂电对的电势大于还原剂电对的电势时，反应才可以进行。
反应以“高电势的氧化型氧化低电势的还原型”的方向进行。
氧化还原反应
氧化还原反应前后，元素的氧化数发生变化。
根据氧化数的升高或降低，可以将氧化还原反应拆分成两个半反应：氧化数升高的半反应，称为氧化反应；氧化数降低的反应，称为还原反应。
[2]氧化反应与还原反应是相互依存的，不能独立存在，它们共同组成氧化还原反应。
反应中，发生氧化反应的物质，称为还原剂，生成氧化产物；发生还原反应的物质，称为氧化剂，生成还原产物。
氧化产物具有氧化性，但弱于氧化剂；还原产物具有还原性，但弱于还原剂。
用通式表示即为：
氧化还原反应的发生条件，从热力学角度来说，是反应的自由能小于零；从电化学角度来说，是对应原电池的电动势大于零。
第七章氧化还原反应和电极电势
Ox6 /Red6
四、氧化还原反应方程式的配平 氧化值法和离子-电子法。
（一）氧化值法
*写出反应物和生成物的化学式；
*标出氧化值有变化的组成元素的氧化值，计算 氧化值升高和降低的数值； *根据元素氧化值降低的数值=元素氧化值升高 的数值，利用最小公倍数确定氧化剂和还原剂的化 学计量数； *配平氧化值没有变化的元素的原子。
铜电极（半电池）： 电极导体(Cu)和电解 质溶液(CuSO4)组成。 正极：得到电子的电 极。 氧化剂发生还原反应 Cu2+ +2e → Cu
2
Zn Cu
2
Zn
Cu
二、原电池的表示方法（原电池符号） (一)Zn∣Zn2+(lmol ·-1) ‖ Cu2+ (lmol ·-1) ∣Cu(s)(+) L L 负极在左边，用“（—）”表示，正极在右边，用 “（+）”表示； 用“|”表示两相间的间隔，同一相中的不同物质用 “，”隔开； 溶液之间用盐桥相连通时，用“||”表示盐桥； 纯物质的状态用“（s）”、“（l）”，溶液中的溶 质标明浓度“（c）”，气体标明分压“（p）”； 气态、固态物质紧挨电极； 若电极中没有电极导体，外加惰性电极导体。
第五节 元素标准电极电势图和电势-pH 图
一、元素标准电极电势图
把各电对的标准电极电势以图的形式表示出来， 这种图称为元素的标准电极电势图。 （一）元素标准电极电势图的表示方法
将元素不同氧化态之间按氧化值从高到低顺序排 列，各氧化态之间用直线连接起来，在直线上方表明 两氧化态之间转换的标准电极电势值，这就构成了该 元素的标准电极电势图。
第二节 原电池
一、原电池的组成
氧化还原反应中，电子的流动是无序的，不能形 成电流，反应中释放出来的化学能转变成了热能。
电极电势与氧化还原反应的关系
电极电势与氧化还原反应的关系1. 电极电势的概念电极电势是指电化学反应中电子在电极上移动所产生的电场势能。
它是一个重要的物理量，可以用来描述化学反应的进行方向和速率。
2. 电极电势的测定电极电势可以通过电池或电化学电池进行测定。
在电池的正极和负极之间产生的电势差就是电极电势。
3. 电极电势与氧化还原反应的关系氧化还原反应指的是物质失去电子（氧化）和物质获得电子（还原）的过程。
这些过程会伴随着电化学反应产生电势。
不同的氧化还原反应具有不同的电极电势。
4. 电极电势的计算根据化学反应生成或消耗的电子数目，可以利用法拉第定律和纳迪尔方程来计算电极电势。
这些定律和方程可以帮助我们理解电化学反应中电势的变化。
5. 电极电势与标准电极电势标准电极电势是指在标准状态下（通常指气压为 1 atm，溶液浓度为1 M）测定的电极电势。
它是一种用来比较不同氧化还原反应电势大小的物理量，常用标准氢电极作为参比电极。
6. 电极电势与电化学反应动力学电极电势可以影响氧化还原反应的进行速率。
通常情况下，电极电势越大，氧化还原反应越容易进行，速率越快。
7. 应用电极电势的研究在多个领域有着广泛的应用，例如在燃料电池、电化学传感器、电镀和金属腐蚀等方面都有重要的作用。
通过对电极电势的理解和控制，可以提高这些应用的效率和性能。
总结：电极电势作为电化学领域中的重要物理量，与氧化还原反应有着密切的关系。
通过对电极电势的测定、计算和应用，可以深入理解和控制氧化还原反应的进行和速率，从而推动电化学领域的发展，并促进相关应用的进步和改进。
8. 电极电势与溶液中的化学平衡在电化学反应中，溶液中的化学平衡也会影响电极电势的大小。
根据化学平衡原理，不同物质的浓度对于电极电势也会产生影响。
在有些氧化还原反应中，溶液中的氧化物或还原物质的浓度变化会导致电极电势的变化。
在研究电极电势的时候，需要考虑到溶液中的化学平衡对电极电势的影响，这可以通过应用“Nernst方程”来描述。
化学物质的氧化还原反应与电极电势
化学物质的氧化还原反应与电极电势在化学反应中，氧化还原反应是一种非常重要的反应类型。
氧化还原反应是指物质中某种原子失去电子，被氧化为更高氧化态，同时另一种原子获得电子，被还原为更低氧化态的反应。
这个反应的基础是电子的转移，因此电极电势的概念在氧化还原反应中扮演了关键的角色。
1. 氧化还原反应的基本概念在氧化还原反应中，发生氧化的物质称为氧化剂，它接受其他物质的电子，并自身被还原。
而发生还原的物质称为还原剂，它将电子转移给其他物质，自身被氧化。
通过电子的流动，原子的氧化态和还原态发生了变化，反应造成了原子之间电荷的重新分配。
2. 电极电势的基本概念电势差是一个用来衡量电场强度的物理量，电势差的存在使得电荷能够在电场中移动。
在氧化还原反应中，电极电势是指某一电极的电位与标准氢电极之间的差异。
标准氢电极被定义为电极电势为0V的参照物。
3. 电极电势的测量方法为了测量电极电势，可以使用电化学电池，其中包括一个被测电极和一个参比电极。
常用的参比电极是标准氢电极，由于标准氢电极的电极电势被定义为0V，因此可以用来测量其他电极的电势差。
在实际测量中，常使用电位计来测量电势差。
4. Nernst方程Nernst方程是描述电极电势与电子浓度之间关系的方程。
根据Nernst方程，电极电势与反应物浓度之间存在着明确的关系。
通过计算Nernst方程中的各项参数，可以得出电极电势的数值。
5. 影响电极电势的因素电极电势不仅与反应物浓度有关，还受到温度、压力和电解质浓度等因素的影响。
在控制这些因素的条件下，可以通过调整反应物的浓度来改变电极电势的数值。
6. 应用举例氧化还原反应和电极电势的研究在多个领域具有广泛的应用。
例如，在电化学电池中，电极电势的变化可以产生电能；在腐蚀领域，电极电势的测量可以帮助了解金属的腐蚀情况；在生物体内，氧化还原反应和电极电势的平衡对维持正常的生理功能至关重要。
总结：氧化还原反应是化学反应中的重要类型，涉及到电子的转移。
医学课件第07章氧化还原反应与电极电势ppt课件
氧化还原反应的本质是反应过程中有电子转 移（电子的得失或电子对的偏移），从而导致 元素的氧化值发生变化。
8
(二) 氧化还原电对 根据电子转移，氧化还原反应可以拆成两
个半反应，或看成由两个半反应构成。
例如: Zn＋Cu2+
Cu＋Zn 2+
氧化反应： Zn - 2e- → Zn 2+
③ 氧在化合物中的氧化值通常为-2；但在 过氧化物中为 -1, (H2O2） ；而在超氧化物中 为 -1/2 (KO2）。
4
④ 氢在化合物中的氧化值通常为+1，但在 金属氢化物中为-1。 （CaH2 等）。 ⑤ 在中性分子中各元素氧化值的代数和等 于零。 ⑥ 多原子离子中各元素氧化数的代数和等于 离子所带电荷。
/
Re
d）
（Ox
/
Re
d）
RT
ln
(c Re d1
)q
nF (cOx1 )p
(Ox / Re d)
(Ox / Re d)
RT nF
ln
(cOx )p (cRed )q
当温度为 298.15 K 时，将 T, R, F 的量值代入 Nernst 方程，可得:
(Ox / Re d)
(Ox / Re d) 0.05916 lg n
)e )b
E
E
RT nF
ln
(cRed1 )d (cOx2 (cOx1 )a (cRed2
)e )b
—— 电池电动势的Nernst方程式。
28
2．电极电势的Nernst方程式
E = φ+ - φ-
E = φ+ - φ-
氧化还原反应与电极电势
redox reaction and electrode potential
第九章 氧化还原反应与电极电势
review
第一节 原电池 一种表示方法 五种电极类型
一种电层理论
第二节
电极电势
一种电极电势
第九章 氧化还原反应与电极电势
contents
第三节 电极电势的Nernst 方程式及影响因素 第四节 电势法测定溶液pH 第五节 传感器
K
K=106时，反应基本完成.
nE lg K 0.05916
第九章 氧化还原反应与电极电势
第三节 电极电势Nernst方程式及影响因素
求298K下,Zn+Cu2+=Cu+Zn2+反应的标准平 实 衡常数，并判断反应是否进行完全。 例 分 解：查表得： (Cu 2 / Cu ) 0.3419V , 析 4 2
5
1
第九章 氧化还原反应与电极电势
第三节 电极电势Nernst方程式及影响因素
0.05916 pH 2 / 100 (H / H 2 ) lg 2 c2H 0.05916 100 / 100 0.0000 lg 0.2810V 5 2 2 (1.76 10 ) ( Pb2 / Pb) 0.1262V
(Zn / Zn) 0.7618V ,
2
E (Cu / Cu) (Zn / Zn)
2
0.3419 (0.7618) 1.1037V
第九章 氧化还原反应与电极电势
第三节 电极电势Nernst方程式及影响因素
nE 2 1.1037 lg K 37.3124 0.05916 0.05916
氧化还原反应与电极电势
2Fe2++Sn4+
22
第三节 电极电势
一、电极电势的产生 把金属插入含有该金属离子的溶液中，当金 属的溶解速率与金属离子的沉积速率相等时， 建立了如下平衡：
M(s)
2019/1/7
溶解 沉积
M (aq)+ne23
n+
电极表面双电层(doublecharge layer)结构 影响电极电势的因素： 氧化态还原态得失电子的能力，浓度，温度
2019/1/7
ZnSO4+Cu Zn2+ + Cu
18
Zn + Cu2+
原电池
(-) Zn│ZnSO4(c) ‖CuSO4(c') │Cu (+)
4.原电池组成式书写原则： (1)原电池的负极写在左边，正极写在右边，两电极以盐桥相 连，用“‖”表示，在盐桥两侧是两个电极的电解质溶液。 (2)电极板与电极其余部分(电解质溶液)的界面用 “∣”分开。 同一相中不同物质之间，及电极中其它相界面用“，”分开。 (3)当气体或液体不能直接与普通导线相连时，应以不活泼的 惰性金属（如铂）或石墨作电极板起导电作用。 (4)纯气体、纯液体和固体，如H2(g)、O2(g)、I2(s)、Br2(l)， 需紧靠电极板，并注明以何种状态存在。 (5)溶液注明浓度，气体注明分压。标准状态下浓度表示为cθ。 标准状态下的铜锌原电池的电池符号表示为：
在单质或化合物中假设把每个化学键中的电子指定给所连接的两原子中电负性较大的一个原子这样所得的某元素一个原子的电荷数就是该元素的氧化数即氧化数是某元素一个原子的形式荷电数表观荷电数apparentchargenumber这种荷电数由假设把每个化学键中的电子指定给电负性更大的原子而求得
氧化还原反应与电极电势的关系
氧化还原反应与电极电势的关系1. 什么是氧化还原反应？说到氧化还原反应，咱们先来个简单的定义。
氧化还原反应，顾名思义，就是一场化学界的“你推我搡”。
在这场“争斗”中，有的物质被“氧化”了，也就是说失去了电子，另一边则被“还原”，也就是获取了电子。
想象一下，两个人在抢一个球，一个人把球推开了（氧化），另一个人则迅速捡起了（还原），这就是反应的基本原理。
这过程在日常生活中到处可见，比如铁生锈就是个经典例子。
铁在空气和水的“拥抱”下，慢慢被氧化，最终形成氧化铁，也就是那种红褐色的锈。
听起来是不是挺无奈的？就像人们常说的，时间是把杀猪刀。
1.1 氧化与还原的具体表现在氧化还原反应中，物质之间的电子转移就是一场“勇士出征”的旅程。
氧化反应中的物质被称为“还原剂”，它们可不是省油的灯，失去电子的同时，反而让其他物质焕发光彩，变得更“耀眼”。
而获得电子的物质则被称为“氧化剂”，它们像个“吸血鬼”，贪婪地吸取电子，最终达成自己的“升华”。
所以，氧化和还原并不是孤立的，它们是一对“亲密无间”的好伙伴，就像古代的“双簧”，一个人说着，另一个人接着，彼此配合得天衣无缝。
每一次反应，都是一场团队合作，缺一不可。
1.2 电极电势的引入好了，咱们再聊聊电极电势。
简单来说，电极电势就像是在氧化还原反应中的“信号灯”。
它告诉我们反应的“方向”和“强度”。
当你看到电势高的时候，哦，那就是反应很容易发生，简直像是拿着火把在漆黑的夜里冲锋。
而电势低的时候，反应就像是在沙漠里找水，艰难无比。
电极电势的大小不仅取决于反应物的性质，还与环境条件如温度、浓度等密切相关。
比如说，温度升高，分子活动更活跃，反应的可能性也就增大，这就像是给人加了把火，让他们更愿意冒险。
2. 电极电势的计算接下来，咱们聊聊怎么计算电极电势。
这可不是高深莫测的数学题，实际上，化学家们通过标准氢电极（SHE）作为基准，来计算其他电极的电势。
想象一下，SHE就像是个标准化的“明星”，其他电极都在它的光辉下比拼。
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力
氧化还原反应和电极电势hwn
确定氧化值的规则
（1）单质的氧化值为零。 （2）H在化合物中的氧化值一般是+1，
但在金属氢化物中的氧化值为-1（CaH2） （3）O在化合物中的氧化值一般是-2，
在过氧化物中氧化值为-1（H2O2）； 在超氧化物中氧化值为-1/2（KO2）； 在OF2中为+2。 （4）卤素在卤化物中的氧化值为-1。 （5）碱金属的氧化值是+1。 （6）碱土金属的氧化值是+2。
CO2 (g) ＋2H2O (g)
氧的氧化值：0→-2；氧化值降低，发生了还原反应。 碳的氧化值：-4→+4;氧化值升高，发生了氧化反应。
氧化值降低的物质称为氧化剂（oxidant）， 氧化值升高的物质称为还原剂（reductant）
氧化还原反应和电极电势hwn
失电子，氧化值升高，发生氧化反应，做还原剂 得电子，氧化值降低，发生还原反应，做氧化剂
原电池的特点
定义：将氧化还原反应的化学能转变为电能的装置。 电池反应：Zn +Cu2+ Cu+Zn2+ 组成：原电池由两个 半电电极池 组成。
负极：Zn
正极：Cu
电极反应：Zn- 2e- →Zn2+ 电极反应： Cu2++2e-→Cu
氧化反应
还原反应
还原剂
氧化剂
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二、电池的书写方式
③注明物质状态：溶液注明浓度；气体注明分压。 （1mol/L与一个标准大气压可不标注）
④如果电极中没有电极导体，应以不活泼的惰性导 体（如铂或石墨）做极板。
溶液紧靠盐桥书写。
氧化还原反应和电极电势hwn
例8.1：将下列氧化还原反应设计成原电池，写出电极 反应及电池符号。（1）Cl2 + 2I- = 2Cl- + I2
（2）Sn2+ + Hg2Cl2 = Sn4+ +2Hg + 2Cl-
（2解）：Sn（2+1+）HCgl22+Cl22I- == S2nC4+l-++2IH2g+2Cl-
还原还反原应反：应：HgC2Cl2l+2 +2e2-e-→→ 22CHlg- +2Cl氧化氧反化应反：应：Sn22+I－-－22ee- -→→SnI24+
失升氧，得降还，若说剂，则相反。
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二、氧化还原电对
➢ 氧化还原反应可拆成两个半反应
➢ 例：2Fe3+ + Sn2+
2Fe2+ + Sn4+
Sn2+ - 2e- → Sn4+ 氧化反应(氧化值升高)
Fe3+ + e- → Fe2+ 还原反应(氧化值降低) ➢ 反应过程中得失电子数必须相等，氧化半反应
电极板
电极板
盐桥
电解质 溶液
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二、电池的书写方式
(－)Zn(s)│Zn2+(c1)‖Cu2+(c2)│Cu(s) (+)
①将负极写在左边，正极写在右边，并用“＋”和 “－”标明。连接的盐桥用“‖”表示。
②物质的相界面用“|”分开；同一相中的不同物质 用“ , ”隔开。
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Cu + FeCl3 = CuCl+ FeCl2 负极反应：Cu + Cl-－e- →CuCl 正极反应：Fe3+ + e- → Fe2+ (-) Cu(s)∣CuCl(s)∣Cl-（c1)‖Fe3+(c2)，Fe2+(c3)∣Pt (+)
第八章 氧化还原反应和电极电势
教学目的和要求
掌握：氧化值，氧还反应，氧还电对，半反应， 标准电极电势等基本概念；原电池的书写； Nernst方程式；电极电势和电动势的应用。
熟悉：标准氢电极；参比电极和指示电极等概念； 电势法测pH值的原理。
了解：电极类型；电极电势的产生。
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第二节 原电池
1 原电池与电极 2 电池的书写方式 3 常见电极类型
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一、原电池与电极
锌片
自发的氧化 还原反应
硫酸铜溶液
e-
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作用：沟通回路； 中和过剩的电荷， 保持溶液电中性。
饱和KCl 或
NH4NO3 溶液+ 琼 脂 →胶冻
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第一节 氧化还原反应的实质
1 氧化值 2 氧化还原电对
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一、氧化值
化合价：一个原子与一定数目的其它
+1
元素的原子结氧合化的值个是数不比是。化合价？
HHale Waihona Puke H NH-3氧化值：假设把每一个化学键中的成
键电子对指定给电负性较大的原子后，
原子的荷电数。
PBr3
原子吸引成键
HCl
电子的相对能
电对电H对gC2Cl2l/2/CHl -g为为正正极极，，I2S/nI-4为+/ 负Sn极2+为。负极。 电池电符池号符为号：为： (－)Pt|S(－n2)+(Pct1)| ,IS2n(s4)+(|Ic-2()c|1|C) |l|-C(cl3-)(|Hc2g) 2|CCll22(s()p|H) |gP(tl)(|P＋t)(＋)
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example
例:求NH4+中N的氧化值。 例:求Fe3O4中Fe的氧化值。 解: H的氧化值为+1， 解: O的氧化值为-2，
设N的氧化值为CxH，3Cl和CHC设l3Fe的氧化值为x，
x + (+1)×4 = 化+1合价都是4价3；x + (-2)×4 = 0 得: x = -3 氧化值分别是得-2: 、x =+82/3
➢在组成上相差ne-的氧化型、还原型物质构成一个 氧化还原电对，也就是一个半电池，一个电极。
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注意：拆分半反应时，参加反应的H+必须写入。 MnO4-+8H++5e- Mn2++4H2O
➢ 氧化型物质为MnO4-和H+； ➢ 还原型物质为Mn2+ （不包括溶剂H2O）
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和还原半反应同时并存，不能单独存在。
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氧化型 + ne- 还原型 Ox + ne- Red
氧化还原电对：O为x/R转e移d 的（电Sn子4+数/Sn2+） （Fe3+/Fe2+）
➢ 氧化值较高的物质叫做氧化型物质（氧化态）； ➢ 氧化值较低的物质叫做还原型物质（还原态）。
元素的氧化值不一定是整数，也可以是分数。
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example
碳的氧化值 CO CO2 CH4
+2
+4
-4
硫的氧化值
S2O32+2
S2O82+7
同种元素可有不同的氧化值。
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氧化还原反应
元素的氧化值发生了变化的化学反应。
CH4 (g)＋O2 (g) 还原剂 氧化剂