第10章氧化还原反应
10.1 氧化还原的若干基本概念10.2 氧化还原方程式的配平
10.3 原电池和电极电势
10.4 电极电势的应用
10.5 元素标准电势图
10.6 氧化还原在地矿工作中的作用
10.1 氧化还原的若干基本概念
(The primary concepts of redox reactions)
氧化还原反应概念的发展过程
1) 18世纪末，人们把与氧化合的反应叫氧化反应，从氧化物夺取氧的反应叫还原反应；
2) 19世纪中叶，1852年英国化学家弗兰克兰(E. Edward Frankland, 1825-1899)提出原子价(化合价)的概念；人们把化合价升高的过程叫氧化，化合价降低的过程叫还原。
3) 20世纪初，1916年，德国化学家柯塞尔(Walther Kossel, 1888-1956)提出电价理论(八隅律)；1916-1919年，美国化学家路易斯(Gilbert Newton Lewis, 1875-1946)和朗格缪尔(Irving Langmuir, 1881-1957)提出共价键理论。人们把失电子的过程叫氧化，得电子的过程叫还原。沿用至今
确定氧化数的规则
(the rules for the determination of oxidation number)
(1) 单质中，元素的氧化数为零；
Na, Be, K, Pb, H 2, O 2, P 4= 0
(2) 中性分子中，所有原子的氧化数的代数和为零;(3) 氢的氧化数一般为+1,在金属氢化物中为-1，如(4) 氧的氧化数一般为-2,在过氧化物中为-1，如：在超氧化物中为-0.5，如：在氧的氟化物中为+1或+2，如：(5) 单原子离子的氧化数等于它所带的电荷数；复杂离子内所有原子的氧化数之和等于它所带的电荷数.
1
H
Na ?,
O Na O H 21
2`21
2?? O K 20.5
?
F O , F O 22
221
++
10.2氧化还原方程式的配平
(balancing of oxidation-reduction equation )
一、氧化数法(the oxidation number method)
(1) 配平原则
●整个反应被氧化的元素氧化值的升高总
数与被还原的元素氧化值的降低总数相等.
●反应前后各元素原子总数相等
(2) 配平步骤
●写出未配平的基本反应式，在涉及氧化还原过
程的有关原子上方标出氧化值.
●计算相关原子氧化值上升和下降的数值
●用下降值和上升值分别去除它们的最小公倍数，
即得氧化剂和还原剂的化学计量数.
●平衡还原原子和氧化原子之外的其他原子，在
多数情况下是H原子和O原子.
●最后将箭头改为等号.
2 半反应法（离子—电子法）
(the half-reaction method: ionelectron)
(1) 配平原则
●电荷守恒：得失电子数相等
●质量守恒：反应前后各元素原子总数相等
(2) 配平步骤
●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）.
●将反应分解为两个半反应式，配平两个半反应的原子数及
电荷数.
●根据电荷守恒，以适当系数分别乘以两个半反应式，然后
合并，整理，即得配平的离子方程式；有时根据需要可将其改为分子方程式.
配平注意事项：
●写出的方程式必须与实验事实相符合
●反应介质：酸性介质中，不能出现OH－
碱性介质中，不能出现H＋●难溶或弱电解质应写成分子形式
●注明沉淀的生成，气体的产生等
酸性介质：
多n个O加2n个H+，另一边加n个H
2
O
碱性介质：
多n个O加n个H
2
O，另一边加2n个OH-中性介质：
左边多n个O加n个H
2
O，右边加2n个OH-
右边多n个O加2n个H+，左边加n个H
2O
关于H+、OH-和H
2
O的配平：
10. 3 原电池和电极电势(Galvanic cell and electrode potential )
溶液中发生的普通化还原反应不能产生定向移动的电流，但可以通过适当的设计，使电流能够定向移动，这种装置称为原电池或伽伐伲(Luigi Galvani, 1737-1798)电池。右图为锌-铜电池(也叫Daniel电池，早期曾是普遍实用的化学电源)的基本构成。
●两个电极表面分别发
生氧化反应和还原反应
●电子流过外电路
●离子流过电解质溶液
盐桥：消除原电池中
的液接电势（或扩散
电势），让溶液始终
保持电中性,使电极反
应得以继续进行
写电池符号应注意事项：
正、负极：(－)左，(＋) 右
: 单质与“极棒”写在一起，写在“|”外面。
注明离子浓度（c),气态时用分压（p). 物质状态：固态（s), 液态（l) 等
||”
原电池电动势（ε）＝E (+) –E(-)
用高阻抗的晶体管伏特计（电位差计）可直接测量出ε。
一、填空题(1-13题每空1分，14-18题每空2分，共30分) 1、状态函数的变化只决定于体系的和而与变化的途径无关。 2、在H、U、G、S、Q、W这些物理量中不是状态函数的是。 3、熵减少的反应在低温下可自动进行，此反应的△H（填: > 0，= 0或< 0）。 4、已知反应2NO + Cl2 → 2NOCl为基元反应，其速率方程式为，总反应是级反应。 5、对下列几种水溶液，按其凝固点由低到高的顺序是。A：0.1 mol·dm-3 C6H12O6；B：0.1 mol·dm-3 NaCl； C：0.1 mol·dm-3 CaCl2；D：0.1 mol·dm-3 HAc； 6、稳定状态下的单质的标准摩尔生成焓为。 7、S2－的共轭酸是；H2S的共轭碱是。 8、对相同类型的配离子来说，解离常数K i越小，则稳定常数K f越，配离子越。 9、隔离系统指系统和环境之间（填: 有或无）物质交换，（填: 有或 无）能量交换的系统。 10、往氨水中加入少量NaOH固体并使其完全溶解，则氨的解离度(填: 增加、降低或不变)，溶液的pH值(填: 增加、降低或不变)。 11、某电池反应为2Hg(l)+O2(g)+2H2O(l)→2Hg2+(aq)+4OH–(aq)，当电池反应达到平衡时，电池的E必然是。（填：> 0、= 0或< 0） 12、某温度时，反应N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g)的标准平衡常数为Kθ, 则反应 NH3(g)= 1/2 N2(g) + 3/2 H2(g)的平衡常数为。 13、钢铁发生吸氧腐蚀时，阴极上发生的电极反应是。金属防腐可采用的阴极保护法，是把被保护金属作为腐蚀电池的极。 14、已知反应C(石墨) + O2 (g)→ CO2(g) △H mθ (298.15 K)= -394 kJ?mol-1 反应C(金刚石) + O2(g)→ CO2(g) △H mθ (298.15 K) = -396 kJ?mol-1 则金刚石的△f H mθ（298.15K) = kJ?mol-1。