第四章氧化还原反应
高中化学：《高中化学》必修二第四章《氧化还原反应》
高中化学：《高中化学》必修二第四章《氧化还原反应》氧化还原反应作为化学中的重要反应之一，具有广泛的应用领域。
在《高中化学》必修二第四章《氧化还原反应》中，学生将通过实验和探究，深入理解氧化和还原的概念，认识氧化还原反应的特征和意义，掌握常见氧化还原反应的平衡方程式以及电子转移过程中的电子数变化等内容，提高科学思维和实验技能。
本章相关知识点：1、氧化和还原的概念、化学符号表示和电子转移过程中的电子数变化。
2、氧化还原反应的特征和意义。
3、氧化剂和还原剂的概念及其判断方法。
4、常见氧化还原反应的平衡方程式和化学实验的探究，提高实验技能和科学思维。
下面是本章的练习题：一、选择题：1、将Na转变成Na+，则它的氧化数由（）变成（）。
A、0，+1B、0，−1C、+1，02、用Cu2+溶液处理Zn的表面，此时Zn的（）。
A、氧化数增加B、氧化数不变C、氧化数减小3、SO2气体遇到KMnO4溶液，能使KMnO4氧化为（）。
A、MnO2B、MnO4−C、Mn2+4、下列物质不可以作为还原剂的是（）。
A、ZnB、CuC、Al2O35、设化学反应：Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O，那么Fe2O3的氧化数是（）。
A、+2B、+3C、+6二、填空题：1、Zn与Cu2+溶液反应时，Zn被氧化，Cu2+离子被（）。
2、NO在HNO3中发生氧化反应，NO的氧化数从（）变为（）。
三、解答题：1、请给出下列反应的电子转移方程式和氧化还原反应类型：a）Cu + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + H2Ob）Na2S2O3 + 2HCl → 2NaCl + SO2↑ + S↓ + H2O2、在化学实验中，如何判断一种物质是还原剂或氧化剂？参考答案：一、选择题：1、B2、A3、B4、C5、B二、填空题：1、还原2、+2，+3三、解答题：1、a）Cu → Cu2+ + 2e−HNO3 + 3e− → NO2↑ + 2H2O氧化还原反应类型：还原反应b）Na2S2O3 → 2Na+ + S2O32−2H+ + 2e− → H2↑氧化还原反应类型：还原反应2、根据化学实验的结果，能够判断一种物质是还原剂或氧化剂。
第四章答案
第四章答案-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1第四章氧化还原反应思考题1. 分别将元素Mn、N在下列两组物质中的氧化数按高到低顺序排列。
(1) ⑤KMnO4, ③MnO2, ④K2MnO4, ①MnSO4, ②MnO(OH)(2) ②N2,⑦N2O5, ③N2O, ⑤N2O3,⑥NO2, ④NO, ①NH32. 试分别写出碳在下列各物质中的共价键数目和氧化数.CH3Cl（-2）, CH4（-4）, CHCl3（+2）, CH2Cl2（0）, CCl4（+4）(共价键数目均为4)3. 指出下列各物质中各元素的氧化数。
Cs+,（+1） F-,（-1） NH4+,（-3，+1） H3O+,（+1，-2） H2O2,（+1，-1）Na2O2（+1，-1）, KO2,（+1，-1／2） CH3OH,（-2，+1，-2） Cr2O72-,（+6，-2） KCr(SO4)2·12H2O（+1，+3，+6，-2，+1）4. 判断下列氧化还原反应方程式书写是否正确,并把错误予以改正。
(1) 3Ag2S + 8HNO3─→ 6AgNO3+ 3S↓+ 2NO↑+ 4H2O√(2) 4MnO4- + 4H+─→ 4MnO2 + （3）2O2↑+ 2H2O×(3) （2）NO2- + （4）2H+ + 2I-─→（2）NO + I2 + （2）H2O×(4) K2Cr2O7 + 6Fe2+ + 14H+─→2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O + 2K+×Cr2O7 + 6Fe2+ + 14H+─→2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O(5) FeS + 4HNO3 ─→ Fe(NO3)3 + S↓+ NO↑ + 2H2O√(6) （3）Fe2+ + NO3- + 4H+─→（3）Fe3++ NO↑+ 2H2O×5. 指出下列各原电池符号的表示式是否正确, 并把错误的予以改正。
氧化还原反应
氧化还原反应
反应物之间有电子 转移的化学反应
氧化还原反应
失去电子的过程叫氧化 得到电子的过程叫还原
失去电子的物质被氧化
得到电子的物质被还原
失去电子的物质叫还原剂 得到电子的物质叫氧化剂
在一个氧化还原反应中,氧化和 还原两个过程总是同时发生的.
MnO2+4HCl(浓) → MnCl2+ Cl2↑+ 2H2O HCl 还原剂 MnO2 氧化剂 MnO2中的Mn被还原 HCl中的Cl被氧化
形成所谓双电层结构，其间电位差称为电极电位。 金属越活泼，溶解趋势越大，平衡时金属表面负 电荷越多，越低。
4-2-2 电极电势的产生
把 金 属 M 与 其 盐 M+ 溶液接触面之间的电 势差，称为该金属的 平衡电极电势，即金 属离子与金, 记为E(M+/M)
化数等于该元素的离子电荷。
如 NaCl Na Cl
氧化数 +1 –1
CaSO4
Ca S O +2 +6 -2
Question 1
提示：
什么是“氧化数”？
Solution 它与“化合价”有否区别？ 1. 氧化数概念没有确切的物理意义 ，是人为 的，确定数值有一定的规则； 2. ―价”应该与“键”相联系。但依原子所形 成化学键数目来计算化合价则有很大的局 限性。
4-2-3 电极电势的测定
电极电势的绝对值现还无法测知
但可用比较方法确定它的相对值 选用标准氢电极作为比较标准
规定它的电极电势值为零. 即E (H+/H2)= 0 V
1. 氧化数
规则
(5) 复杂离子中，各元素原子 氧化数的代数和等于离子 的总电荷。
第四章氧化还原反应和电化学概要
MnO
4
SO32
Mn2
SO42
（酸性介质）
（1）氧化：
SO
2 3
SO42
还原：MnO4 Mn2 （2）配平原则：
酸性介质中：多氧的一边加H＋，少氧的一边加H2O ； 碱性介质中：多氧的一边加H2O，少氧的一边加OH－ ； 中性介质中：左边加H2O，右边根据需要加H＋或OH－。
SO
3
H 2O
Cu2 | Cu
电对符号
电极符号
30 构成电极的物质，有时须注明状态。如气体分压
液体浓度等。
两个半电池中进行的反应称为半电池反应或者电极反应。
根据正负极的规定，我们可以知道：负极进行的是氧化 反应(失去电子）；正极进行的是还原反应（得到电子)。
对于Cu－Zn原电池来说，它的电极反应为：
负极：Zn = Zn2+ + 2e－ 正极：Cu2＋ + 2e－＝Cu
氧化： CrO2 CrO42 CrO2 4OH CrO42 2H2O 3e
还原： H2O2 2e 2OH 整理： 2CrO2 3H2O2 2OH 2CrO42 4H2O
§4.2 原电池与电极电势
（Primary cell and electrode potential）
3) 2I I2 2e
2) MnO4 2H2O 3e MnO2 4OH
——————————————————————————
2MnO4 6I 4H2O 2MnO2 3I2 8OH ★ 特例：H2O2
酸性介质中 氧化：H2O2 O2 2H 2e（作还原剂）
还原：H2O2 2H 2e 2H2O（作氧化剂）
Fe2 Fe3 e
Fe 3 Fe 2
氧化还原反应的原理与应用
失去氧化物反应
某个物质失去氧原子 另一物质获得氧原子
氧化还原反应的应用
氧化还原反应在生活和工业中有广泛的应用。例 如，蓄电池中的化学反应就属于氧化还原反应， 电化学腐蚀也是一种氧化还原反应。另外，金属 的氧化还原反应被广泛应用于金属提取和熔炼过 程中。
● 02
第2章 氧化还原反应的原理
氧化还原反应的电子转移过 程
氧化还原反应对环境的影响
01 工业生产中的氧化还原反应排放物
影响环境质量
02 污染物的处理与减少方法
减少环境污染
环境保护政策与氧化还原反应的关 03 系
政策影响
氧化还原反应在环境监测中的应用
氧化还原反 应在空气质 量监测中的
应用
监测污染物浓度
氧化还原反 应在土壤监 测中的应用
分析土壤中物质 含量
● 04
第四章 氧化还原反应的实验 方法
氧化还原反应的 实验基础
在实验室中，常见的 氧化还原反应包括金 属与酸的反应、金属 氧化物还原、氧化铁 的还原等。在进行实 验操作时，需要注意 安全事项，如佩戴防 护眼镜、手套和实验 服。此外，选择适当 的实验仪器并正确使 用也是非常重要的
氧化还原反应的实验设计
重要性
氧化还原反应涉及电子转移和形成 02 新物质
电子转移
氧化还原反应在各个领域都有着重 03 要的应用和意义
应用与意义
展望
未来氧化还原反应 的研究将更加深入 和广泛
深入研究
广泛应用
氧化还原反应将继 续推动科学技术的 发展
推动发展
我们应该更加关注氧 化还原反应在可持续 发展中的作用
可持续发展作用
应用领域
生物化学
生物氧化还原反 应研究
新课标氧化还原反应教案
新课标氧化还原反应教案一、教学内容本节课选自《普通高中化学课程标准实验教科书》第四章第四节“氧化还原反应”。
具体内容包括：氧化还原反应的定义，氧化剂与还原剂的概念，电子的转移与化合价变化，以及常见氧化还原反应的实例分析。
二、教学目标1. 理解氧化还原反应的概念，掌握氧化剂与还原剂的定义及判断方法。
2. 学会通过化合价变化分析氧化还原反应，并能正确表示电子的转移过程。
3. 能运用所学知识解释日常生活中的氧化还原现象，提高学生的科学素养。
三、教学难点与重点重点：氧化还原反应的概念、氧化剂与还原剂的判断、化合价变化与电子转移。
难点：化合价变化与电子转移的关系，以及在实际反应中的应用。
四、教具与学具准备教具：PPT、黑板、粉笔、实验器材。
学具：课本、练习本、实验报告单。
五、教学过程1. 实践情景引入（5分钟）：通过展示金属腐蚀、燃烧等现象，引导学生思考这些现象背后的共同规律，引出氧化还原反应的概念。
2. 理论讲解（15分钟）：详细讲解氧化还原反应的定义、氧化剂与还原剂的概念，以及化合价变化与电子转移的关系。
3. 例题讲解（10分钟）：通过典型例题，指导学生如何判断氧化剂与还原剂，以及如何表示电子转移过程。
4. 随堂练习（10分钟）：让学生独立完成练习题，巩固所学知识，教师巡回指导。
5. 实验演示（10分钟）：进行氧化还原反应的实验，让学生观察实验现象，进一步理解氧化还原反应的本质。
六、板书设计1. 氧化还原反应的定义2. 氧化剂与还原剂的概念及判断方法3. 化合价变化与电子转移4. 氧化还原反应的实例分析七、作业设计1. 作业题目：完成课本第98页第5、6题。
2. 答案：参照课本附录。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课学生对氧化还原反应的概念和氧化剂、还原剂的判断掌握情况较好，但在化合价变化与电子转移的应用方面还有待提高。
2. 拓展延伸：引导学生了解氧化还原反应在生活、生产中的应用，如电池、电镀、燃烧等，提高学生的科学素养。
无机化学课件：第四章(应化专业)
电池反应
Cu2+ + Zn →Cu + Zn2+
氧化还原电对：
氧化还原电对表示方法 氧化型物质/还原型物质
如 Cu2+/Cu、Zn2+/Zn、H+/H2、Sn4+/Sn2+
氧化型物质，还原型物质 如 Cu2+,Cu、Zn2+,Zn、H+,H2、Sn4+,Sn2+
(-)Pt, Cl2(p) Cl-(c) Cr2O72-(c1), H+(c2), Cr3+(c3) Pt(+)
原电池的表示方法课堂练习
2H2 + O2 → 2H2O
H2 - 2e- → 2H+ 氧化 O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O 还原
(-) Pt, H2(p1) | H+(c1) || H+(c1), H2O | O2(p2), Pt(+)
而伽伐尼的朋友伏打则认为 他可以用任意两个金属和一 种潮湿的物质（食盐水）重 复上述现象，用伏打自己的 话来说：金属是真正的电流 激发者，而神经是被动的。 从而发明了伏打堆。 这一发现引起了极大地震动， 因为这是第一个可以产生持 续电流的装置。
公元1799年，伏打发明伏打電池。
一种利用两种不同的金属夹着盐水湿过的纸张、布片 的多种构造。相当于数个电池串联，故又称为伏打电 堆。
= 0V- 0.7626 V= -0.7626 V
3. 标准电极电势的意义
待测电极处于标准态时
物质皆为纯净物 有关物质的浓度为1mol·L-1 涉及到的气体分压为100kPa 此时测得的电极电势即为标准电极电势
无机化学第4章 氧化还原反应
∵ E- =E (H+/H2) = 0.000V
∴ E = E+ = E待测
例如：测定Zn2+/Zn电极的标准电极电势 将Zn2+/Zn与SHE组成电池
(-)Pt,H2(100kPa)|H+(1mol· -3)||Zn2+(1mol· -3)|Zn(+) dm dm 298.15K时， E = -0.76V E (Zn2+/Zn) = -0.76V 又如：测定Cu2+/Cu电极的标准电极电势 将Cu2+/Cu与SHE组成电池
1. 标准氢电极(SHE)
电极反应：
2H+(aq) + 2e
电对：H+/H2 电极电势(规定):
H2(g)
H+ 标准氢电极装置图
E (H+/H2）= 0.000V
电极符号：
Pt ，H2(100kPa) | H+ (1.0mol· -3) dm
2. 电极电势的测定
将标准氢电极与待测电极组成电池： ( - )标准氢电极 || 待测电极( + ) E = E+ - E-
Cr2O72- (c1)， Cr3+(c3) ，H+(c2) | Pt (+)
例题4-1 将下列氧化还原反应设计成原电池， 并写出它的原电池符号。 Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O 解： 原电池的正极： Cr2O72- + 14H+ + 6e- = 2Cr3+ + 7H2O 负极： Fe2+ = Fe3+ + e-
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一、 选 择 题( )1. 下列氧化还原电对中，标准电极电势值最小的是：a) Ag +/ Ag b) AgCl/ Ag c) AgBr/ Ag d) AgI/ Ag( )2. 反应3A 2++ 2B 3A + 2B 3+ 在标准状态时电池电动势O E =1.8V ，在某浓度时该反应的电池电动势E = 1.6V ，则该反应的lg OK 值为：a)0592.08.13⨯ b)0592.06.13⨯ c)0592.06.16⨯ d)0592.08.16⨯( )3. 某氧化还原反应在标准状态下其平衡常数OK=104，其电子转移数为2，则该反应的标准电池电动势为：a) 0.059V b) 0.08V c) 0.12V d) 0.24V( )4. 对于氧化还原反应：Cu 2++ ZnZn 2+ + Cu 当反应达到平衡时，则：a) Cu 2+离子的浓度与Zn 2+ 离子的浓度相等b)O E (Zn 2+/ Zn) = OE (Cu 2+/ Cu)c)反应中消耗的Cu 2+ 离子物质的量与生成的Zn 2+ 离子物质的量相等 d)该反应的平衡常数OK = c (Zn 2+)/c (Cu 2+)( )5. 已知M 3+ 0.30 M + －0.60 M ， 则OE (M 3+/ M)为：a) 0.00V b)－0.15V c) 0.075V d) 0.30V( )6. 下列化学反应中，哪一个不是氧化还原反应？ a) Na 2S 2O 8 + 2HCl 2NaCl + S↓ + 2O 2↑ + H 2SO 4 b) 2CCl 4 +K 2Cr 2O 7COCl 2 +2CrO 2Cl 2 +2KCl +CO 2c) ClO －+-2NO -3NO + Cl －d) (NH 4)2S 2O 8 +3KI (NH 4)2SO 4 +K 2SO 4 + KI 3( )7. 下列半反应的配平系数从左向右依次为：CuS + H 2O-24SO+ H + + Cu 2+ +-ea) 1，4，1，8，1，1 b) 1，2，2，3，4，2c) 1，4，1，8，1，8 d) 2，8，2，16，2，8( )8. 根据下列反应构成原电池，测得电池的电动势OE=0.445V ，已知OE (I 2/I －)=0.535V ，2-232O S + I 2-284O S +2 I －则电对-284O S /-232O S 的OE 为： a)－0.090V b) 0.980V c) 0.090V d) －0.980V( )9. 根据下列能正向进行的反应：2FeCl 3+SnCl 22FeCl 2+SnCl 42KMnO 4+10FeSO 4+8H 2SO 42MnSO 4+5Fe 2(SO 4)3+K 2SO 4+8H 2O判断电极电势最大的电对： a) Fe 3+/Fe 2+ b) Sn 4+/Sn 2+c) Mn 2+/-4MnOd)-4MnO /Mn 2+( )10. 关于歧化反应的正确叙述是：a)同种分子中两种原子间发生的氧化还原反应b)同种分子中同种原子间发生的氧化还原反应 c)两种分子中同种原子间发生的氧化还原反应 d)两种分子中两种原子间发生的氧化还原反应( )11. 由Zn 2+/Zn 与Cu 2+/Cu 组成原电池，在25℃下若c (Zn 2+)和c (Cu 2+)各为0.1 mol·L －1和10－9 mol·L －1时，则此原电池的电动势较标准态时的变化为：a) 下降0.48V b) 下降0.24V c) 上升0.48V d) 上升0.24V( )12. 已知下列反应Zn(s) + 2H +(x mol·L －1)Zn 2+(1mol·L －1) +H 2(101325Pa)的原电池的电动势E =0.46V ，且Zn 2+/Zn 的OE = －0.76V ，则氢电极溶液中的pH 值为：a) 10.2 b) 2.5 c) 3 d) 5.1( )13. 已知OE (Fe 3＋/Fe 2＋)＞OE (I 2 /I －)＞OE (Sn 4＋/ Sn 2＋)，下列物质能共存的是a) Fe 3+和Sn 2+b) Fe 2+和 I 2 c) Fe 3+和I －d) I 2和Sn 2+( )14. 根据公式lg OK=0592.0θnE 可以看出溶液中氧化还原反应的平衡常数OK ： a)与温度无关 b)与浓度有关c)与浓度无关d)与OE 无关( )15. 已知下列反应的OE 都大于零，其中A ， B ，和C 均为金属单质，则标准态时B 2+与C 之间的反应A + B 2+ A 2+ +B和A +C 2+A 2+ +Ca)自发的 b)正处于平衡状态c)非自发的d)不能断定二、 填 空 题1. 已知O E ( Sn 4+/Sn 2+) =0.154V ，它和氢电极组成原电池（两电极处于标准态），则正极发生的反应是 ，负极发生的反应是： ，电池反应方程式为： ，原电池符号为： ，该原电池达到平衡时平衡常数OK 。
2. 电极反应-232O S + 6H + + 4-e 2S + 3H 2O ，若降低溶液的pH值，电对的E 值将 ，-232O S 的氧化性将 。
3. 铜元素电势图（V ）为：Cu 2+ + 0.17 Cu + + 0.52 Cu ，可发生歧化反应，该反应为： ，OE (Cu 2+/Cu )= 。
4. 将铜片插入盛有0.5 mol·L －1 CuSO 4溶液的烧杯中，银片插入盛有0.5 mol·L －1 AgNO 3溶液的烧杯中，组成电池，电池反应为 ，该电池中的负极是 。
5. 在Fe 3+ +-e Fe 2+ 电极中，加入Fe 3+ 的配位剂F －，则使电极电势的数值 ；在Cu 2+ +-e Cu +电极反应中，加入Cu + 的沉淀剂可使其电极电势数值 。
三、 判 断 题( )1. 由O E (F 2/F －)=2.87V ，OE (-4MnO / Mn 2+)=1.45V ，可知F 2的氧化性比-4MnO 强。
在氧化还原反应中，如果两个电对的OE相差较大，则反应进行的越快。
( )2. 电极电势无加合性。
( )3. 在氧化还原反应中，反应首先发生在电极电势的OE 相差最大的两个电对之间。
( )4. 某物质的电极电势代数值越小，则说明它的氧化性越弱，还原性越强。
( )5. 由于OE (Fe 2+/ Fe )= －0.440V ，O E (Fe 3+/ Fe 2+)= +0.771V ，故Fe 3+与Fe 2+能发生氧化还原反应。
( )6. 在Zn|ZnSO 4(1 mol ∙L －1)||CuSO 4(1mol ∙L －1)|Cu 原电池中，向ZnSO 4溶液中通入NH 3后，原电池的电动势升高。
( )7. 标准氢电极的电势为零，是实际测定的结果。
( )8. 电极反应Cl 2 + 2-e2Cl －，O E = +1.36V ，21Cl 2 + -eCl －，OE =21×1.36V 。
( )9. 一个原电池反应的电动势E 值愈大，其自发进行的倾向愈大，所以反应速度愈快。
( )10. 原电池工作一段时间后，其两极电动势将发生变化。
四、 配平反应方程式（要有配平过程）：(1)-4MnO +-23SO MnO 2 +-24SO （离子－电子法，中性介质） (2) Cu 2S + HNO 3 Cu(NO 3)2 + H 2SO 4 + NO↑（氧化数法）(3) S + HNO 3SO 2 + NO + H 2O (4) ClO － + [Cr(OH)4] －Cl － +-24CrO （碱性介质）(5) Cl 2 + OH －Cl － + ClO － （碱性介质）五、 计算题 1. 已知Pb 2++ 2-e Pb ，OE = –0.126V ；Sn 2+ + 2-e Sn ，O E = –0.136V ；则反应Pb 2+ + SnPb + Sn 2+：1)在标准态时的平衡常数和进行的方向如何？2)当溶液中c (Pb 2+) = 0.1 mol·L －1， c (Sn 2+) = 1.0 mol·L －1时反应进 行的方向。
3)若反应开始时，c (Pb 2+)= 2.0mol·L －1，平衡时c (Sn 2+)和c (Pb 2+)又 各为多少？2. 氧化还原反应： Zn + Cu 2+Zn 2+ + Cu 在标准状态下进行时，其平衡常数的数值为多少？已知：Zn 2+ +2-e Zn ，O E ( Zn 2+/ Zn ) = –0.763V ；Cu 2+ + 2-e Cu ，OE (Cu 2+/Cu) =0.337V3. 已知下列电极反应在酸性溶液中的OE 值：-4MnO +4H ++3-e MnO 2(s)+2H 2O ；OE (-4MnO /MnO 2)= +1.695V-4MnO + -e-24MnO ；OE (-4MnO /-24MnO )= +0.564V 1)画出锰元素在酸性溶液中-4MnO → MnO 2(s)的电势图；2)计算OE (-24MnO / MnO 2)的值；3)-24MnO 能否歧化？写出相应的反应方程式，计算OK值。
4. 已知：O E (Cu 2+/Cu +) = 0.170V ，OE (I 2/I －) = 0.535V ，Osp K (CuI) = 5.06×10－12。
设Cu 2+和I －都为单位浓度，判断在298K ，反应2Cu 2+ + 4I －2CuI + I 2 在标准条件下能否进行？5.有一电池：(–)Pt ，H 2(50.0kPa)| H +(0.50mol . L －1)‖Sn 4+(0.70mol . L －1)，Sn 2+(0.050 mol . L －1)∣Pt(+) 1)写出半电池反应； 2)写出电池反应；3)计算该电池的电动势；。