大学无机化学与分析化学实验-08 氧化还原反应课件

根据下列反应判断有关物质还原性强弱的顺序 A
H2SO3 + I2 + H2O === 2HI + H2SO4
2FeCl3 + 2HI === 2FeCl2 + 2HCl + I2 A．H2SO3 ＞ I- ＞ Fe2+ B．I- ＞ Fe2+ ＞ H2SO3 C．Fe2+ ＞ I- ＞ H2SO3 D．Fe2+ ＞ H2SO3 ＞I-
电子的得失、共用电子对的偏移
氧化反应 还原反应 二者关系
元素化合价
电子的转移
升高
失电子（偏离）
降低
得电子（偏向）
二者是同时进行的
1．下列变化过程中，元素失去电子的是( D )
A．MnO2 → Mn2＋
B．CuO → CuCl2
C．Ag＋ → Ag2O
D．Sn2＋ → Sn4＋
2.下列说法正确的是（ D ） A.有得、失氧的反应才是氧化还原反应 B.氧化还原反应中，氧化反应与还原反应是先后进行的 C.有电子得失的反应才是氧化还原反应 D.凡是有化合价升降的反应，都是氧化还原反应
高温
C + H2O ===== H2 + CO
CuO + H2 ==== Cu + H2O
物质 CuO
C H2O
C CuO H2
氧化(还原)反应 还原 氧化 还原 氧化 还原 氧化
化合价变化 降低 升高 降低 升高 降低 升高
化合价升高 —— 氧化反应
化合价降低 —— 还原反应
化合价升高，发生氧化反应
Zn + 2HCl ==== ZnCl2 + H2↑
化合价
得失电子

大学无机化学课件氧化-还原
目录
CONTENTS
• 氧化-还原反应的基本概念 • 氧化-还原反应的原理 • 氧化-还原反应的实例 • 氧化-还原反应的应用 • 氧化-还原反应的实验操作
01 氧化-还原反应的基本概念
CHAPTER
定义与分类
定义
氧化-还原反应是电子在两个不同原 子间转移的反应，其中氧化是指电子 损失的过程，还原则是电子获得的过 程。
ABCD
还原剂是能够提供电子的 物质，通常是具有较低氧 化数的元素或化合物。
常见的氧化剂包括氧气、 高锰酸钾、硝酸等，常见 的还原剂包括氢气、金属、 碳等。
氧化数的变化与电子转移的关系
氧化数表示元素或化合物在氧化-还原状态下的电荷数， 可以用来描述电子转移的过程。
当电子从还原剂转移到氧化剂时，还原剂的氧化数升高， 而氧化剂的氧化数降低。
通过双线桥法或单线桥法表示电子转移的方向和数量，清晰地展示出氧化剂、还 原剂以及电子转移的过程。
电极反应式表示法
将氧化-还原反应拆分为两个半反应，分别表示为阳极和阴极反应式，有助于理 解和分析反应机理。
02 氧化-还原反应的原理
CHAPTER
电子转移过程
01 02 03 04
电子转移是氧化-还原反应的核心，它决定了反应的进行方向和速率 。
金属与酸反应
金属与酸反应，通常会生 成氢气和对应的金属盐， 同时金属被氧化。
非金属的氧化
非金属氧化物生成
非金属与氧气反应，生成非金属氧化物，如二氧化碳 的生成。
非金属燃烧
非金属在氧气中燃烧，如硫在空气中燃烧生成二氧化 硫。
非金属与碱反应
非金属与碱反应，通常会生成盐和水，同时非金属被 氧化。

(1) 写出离子方程式：Cr2O72- + I- + H+ → Cr 3+ + I2+ H2O (2) 写出氧化半反应： I- － e - → I2
还原半反应： Cr2O72- + e - → Cr 3+
(3) 分别配平，使等式两边的原子个数和净电荷相等：
离子－电子式 2I- －2e - → I2
………………… ①
大学无机化学课件氧化-还原
(二) 氧化还原反应的特点
1. 氧化还原概念的发展 (1) 在化学发展的初期，氧化是指物质与氧化合的过程，
还原是指物质失去氧的过程。 例:2Hg + O2→2HgO ，2HgO →2Hg + O2 (2) 随后氧化还原的概念扩大了，认为物质失去氢的过程 也是氧化，与氢结合的过程则是还原。在有机化学和生 物化学中应用较为广泛。例：
(4)多原子离子中，所有元素的氧化值之和等于该离子所
带电荷数。 例：SO4 2-中，(Ⅵ)＋(- Ⅱ)× Ⅳ = -2。
(5)O在化合物-中Ⅰ的/ Ⅱ氧化值一般为Ⅰ-2-，ⅠH为＋1
-Ⅰ
但超氧化物KO2，过氧化物H2O2，金属氢化物如CaH2。
大学无机化学课件氧化-还原
【例1】求Cr2O72-中 Cr的氧化值。 解：设Cr2O72-中Cr的氧化值为x： 2 x + 7 ×(- Ⅱ) = - Ⅱ x = Ⅵ 则Cr的氧化值为Ⅵ 。
(+1)×2
(3) 调整系数，使氧化数变化值相等
2KMnO4 + 10HCl →2MnCl2 +5Cl2 (4) 原子数和静电荷数配平
2KMnO4 + 16HCl = 2MnCl2 +5Cl2 + 2KCl + 8 H2O

描述氧化还原反应中电子的不同传递方式，包括直接接触和通过中间体的传 递。
氧化还原反应的物质平衡
讨论氧化还原反应的物质平衡和化学方程式的写法，以及如何平衡复杂氧化 还原反应。
氧化剂与还原剂的介绍
详细了解氧化剂和还原剂的性质、特点以及在氧化还原反应中的作用和应用。
标准氧化还原电势的概念
介绍标准氧化还原电势的概念和计算方法，以及与氧化还原反应的关系。
氧化还原电位表的构成和使用
探讨氧化还原电位表的结构和使用，以及该表对氧化还原反应的理解和预测的重要性。
反应中电子的传递方式
大学无机化学课件氧化还原
大学无机化学课件氧化-还原是一个关于氧化还原反应的详细介绍和讨论。我 们将探讨氧化还原反应的定义、重要性以及相关概念和实验技术。
氧化还原反应的定义
了解氧化还原反应的含义，理解电子转移的过程，以及相关的定义和规则。
氧化-还原反应的重要性
探讨用。

这种借助于氧化还原反应产生电流的装置，叫做原电池。 上述原电池叫做铜锌原电池。
❖ 原电池的表示方法：
(-) Zn|Zn2+ (C1) ‖ Cu2+ (C2)|Cu (+) “|”表示液-固相有一界面； “‖”表示盐桥。
在有气体参加的电池中还要表明气体的压力，溶液要表明浓度
原电池
给出电子的电极为负极 （发生氧化反应 ） 接受电子的电极为正极 （发生还原反应 ）
4、若干关键元素在化合物中的氧化数有定值。
a. 氢在化合物中的氧化数一般为+1，但在活泼金属的
氢化物（NaH，CaH2 ，LiAlH4等中）其氧化数为-1。 (ZrH1.98则有不同的含义)
b. 氧在化合物中氧化数一般为-2。例外的有：H2O2，
Na2O2中O为-1；OF2中O为+2；KO2（超氧化钾）中O 为-1/2；O3-中氧为-1/3。
立了如下的平衡：H2 (100 kPa)
2H+ (1.0 mol kg-1)
产生在标准氢电极和硫酸溶液之间的电势
测定方法 规定标准氢电极的标准电极电势在任意温度下为零，其他
标准电极与它比较，便可测得标准电极电势之间的相对大小

从金属活泼性的角度来说, Eθ (Zn2+/Zn) = -0.763 V 意味着什么?
(3) 取出盐桥，检流计指针回至零点; 放入盐桥，指针又发 生偏转，说明盐桥起了使整个装置构成通路的作用。
在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是靠离子迁 移完成的。
上述装置中所进行的总反应是: Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu
但这种氧化还原反应的两个半反应分别在两处进行，一 处进行还原剂的氧化，另一处进行氧化剂的还原。电子不是 直接从还原剂转移给氧化剂，而是通过外电路进行转移。电 子进行有规则的定向流动，从而产生了电流，实现了由化学 能到电能的转化。

化合价降低，得电子，被还原
化合价升高，失电子，被氧化
三、四个基本反应类型与氧化还原反应的关系
1、化合反应：
A + B = AB
2、分解反应：
3、置换反应：
4、复分解反应：
AB = A + B
A + BC = B + AC
思考：有单质参加或生成的反应一定是置换反应吗？
AB + CD = AD + CB
C
B D
自我检测
5、下列哪个反应表示二氧化硫被还原（ ）A、SO2+2H2O+Cl2 = H2SO4+2HCl B、SO2+2H2S = 2H2O+3S↓C、SO2+2NaOH = Na2SO3+H2O D、SO2+Na2CO3 = Na2SO3+CO2↑
B
自我检测
氧化还原反应 第一课时
一、从不同角度认识氧化还原反应
1、从得氧失氧的角度认识氧化还原反应
得到氧原子，发生氧化反应
失去氧原子，发生还原反应
H2 + CuO = Cu + H2O
化合价升高
化合价降低
氧化反应
还原反应
0 +1
失去电子
发生氧化反应
元素化合价降低
得到电子
发生还原反应
口诀：
升、失、氧
降、得、还
二、关于氧化还原反应的几个重要概念
1、氧化剂：
2、还原剂：
反应物中元素化合价降低的物质
（被还原的物质）
（主要从升失氧、降得还入手分析）
氧化性：
（氧化剂具有氧化性）
物质得到电子的性质
√

氧化和还原的反应实例
01
反应方程式
2H2 + O2 → 2H2O
02
反应类型
氧化还原反应
03
氧化还原反应的种类和特征
燃烧反应
燃烧过程中，有机物与氧气发生反应，生成二氧化碳和水。
腐蚀反应
金属在腐蚀介质中与腐蚀剂发生反应，产生金属失电子被腐蚀的现象。
电池反应
在原电池中，负极金属失去电子被氧化，正极金属得到电子被还原，产生电流。
在能源中的应用
氧化还原反应可用来处理环境污染，如废水处理、废气处理等。在废水中加入氧化剂或还原剂可使其中的污染物质发生氧化或还原反应，从而达到净化废水的目的。
污染处理
对于受到污染的土壤，可利用氧化还原反应将土壤中的有害物质转化为无害物质，如有机农药污染的土壤可采用氧化剂进行修复。
土壤修复
在环境科学中的应用
2023
化学《氧化还原反应》课件ppt
contents
目录
引言氧化还原反应的基本概念氧化还原反应的种类和特征氧化还原反应的化学计算氧化还原反应的实际应用结论和展望
01
引言
课程背景
介绍氧化还原反应在化学中的重要性及应用领域，如电池、电镀等。
课程目的
明确课程的目标、主要内容和教学方法。
课程简介
定义
内容
02
氧化还原反应的基本概念
氧化
物质失电子的作用称为氧化
还原
物质得电子的作用称为还原
氧化和还原的定义
规则
单质的氧化数为零，中性分子的氧化数为零
定义
氧化数反映了原子在化合物中的氧化状态
应用
判断原子在化合物中的氧化状态
氧化数的概念
03

E池 = E + － E－ 和参比电极的 E 值，就可以计算出 待测电极的电极电势。
现在的问题在于，用什么电极作 为参比电极，参比电极的电极电势如 何得知。
电化学和热力学上规定，标准氢 电极的电极电势为 0 V。
即 E ⊖（H+ / H2） = 0 V
氢电极如图所示，铂丝连接着 涂满铂黑（一种极细的铂微粒）的 铂片，作为极板。
这种电极属于 “金属 - 金属离子电极 ”
当金属 M 与其盐 Mn+ 溶液接 触时，有两种过程可能发生
M —— Mn+ + n e－ Mn+ + n e－ —— M
（1） （2）
M —— Mn+ + n e－ Mn+ + n e－ —— M
（1） （2）
金属越活泼，溶液越稀，则 过程（1）进行的程度越大；
阻碍半反应（2）的继续进行 Cu2+ + 2 e－ —— Cu
所以电池反应 Zn + Cu2+ —— Cu + Zn2+ 不能持续进行。
即不能维持持续的电流。
将饱和的 KCl 溶液灌入 U 形 管中，用琼脂封口，架在两池中。
由于 K+ 和 Cl－ 的定向移动，使 两池中过剩的正负电荷得到平衡，恢 复电中性。
金属 - 难溶盐（氧化物）- 离子电极
这三种电极的共同点是 电极反应均有单质参与
Zn2+ + 2 e－ —— Zn 2 H+ + 2 e－ —— H2
AgCl + e－ —— Ag + Cl － Ag2O + H2O + 2 e－ —— 2 Ag + 2 OH－

2.能从宏观和微观相结合的角度理解氧化 还原反应与四种基本反应类型的关系；
3.认识可通过氧化还原反应实现含有不同 价态同种元素的物质的相互转化。
本节重、难点
➢ 本节重点
多角度认识氧化还原反应
➢ 本节难点
从电子转移角度认 识氧化还原反应
情景引入
切开的苹果颜色加深
红酒醒酒
钢铁生锈
你知道这是发生了什么化学变化吗？
二、从元素化合价升降的角度认识氧化还原前后价态有无变化？
得氧，化合价升高
得氧，化合价升高
+2 -2 0
2CuO＋C
高温
0 +4 -2
2Cu＋CO2↑
失氧，化合价降低
+3 -2 +2 -2
Fe2O3＋3CO
高温
2F0e＋3+C4 O-22
失氧，化合价降低
氧__化__反应，被氧化铜_氧__化_。
_氧__化__反应，被氧化铜_氧__化__。
一、从得失氧的角度认识氧化还原反应
物质在反应中
得到氧 失去氧
被氧化 被还原
氧化反应 还原反应
同时发生
这样的反应称为氧化还原反应
注意：有得必有失，得失氧是同 时发生，对立统一，缺一不可！
对于无氧得失的反应，如： Fe＋CuSO4===FeSO4是氧 化还原反应吗？
3.日常生活中的许多现象与化学有关，下列现象与氧化还原反应 无关的是( A ) A．大理石雕像被酸雨腐蚀毁坏 B．充有氢气的气球遇明火爆炸 C．铁制菜刀生锈(Fe2O3·nH2O) D．铜铸塑像上出现铜绿[Cu2(OH)2CO3]
4.下列反应(条件均省略)中，反应物中的各种元素都参加了氧化还原 反应的是( D ) A．2KNO3＋S＋3C===K2S＋N2↑＋3CO2↑ B．2KMnO4===K2MnO4＋MnO2＋O2↑ C．4HNO3===2H2O＋4NO2↑＋O2↑ D．HgS＋O2===Hg＋SO2

13
例9-5 碱性溶液中，H2O2与Na[Cr(OH)4]反应生成Na2CrO4, 写出配平 的反应方程式。 解：
(1) H2O2 + [Cr(OH)4]- →CrO42- + OH(2)
H2O2 →OH[Cr(OH)4]- →CrO42(3) H2O2 + 2e→2OH[Cr(OH)4]- + 4OH-→CrO42- + 4H2O + 3e (4) 3H2O2 + 2[Cr(OH)4]- + 2OH- = 2CrO42- + 8H2O
+)
(H2C2O4 = 2CO2 + 2H+ + 2e) ×5
2MnO4- + 5H2C2O4 + 6H+ = 2Mn2+ + 8H2O+ 10CO2
合并半反应
12
例9-4 用离子电子法配平KMnO4与Na2SO3反应的方程式(近中性条件)。
解： (1)拆分半反应
MnO4- + SO32- →MnO2 + SO42-
MnO4- →MnO2 SO32- →SO42-
(2)原子数和电荷配平 MnO4- + 2H2O +3e →MnO2 + 4OHSO32- + 2OH- →MnO2 + H2O + 2e
(3) 合并半反应，消去电子 2MnO4- + 3SO32- + H2O = 2MnO2 + 3 SO42- + 2OH-
“形式电荷”； ⑥分子或离子的总电荷数等于各元素氧化数的代数和。
氧化数与化合价的区别
6
氧化还原反应的通式*

存在Fe3+/Fe2+ I2/I－两个电对 书写时：氧化型物质（即氧化数较高）在左，还原 型物质在右，中间用“/”隔开
半反应：每个电对中，氧化型物质与还原型物质之 间的共轭关系：
氧化型+ne－= 还原型，每个半反应对应一个电对。 例如：Fe3+/Fe2+ Fe3+ + e－ → Fe2+ MnO4－/Mn2+ MnO4－ + 5e+ + 8H+ → Mn2+ + 4H2O
金属越活泼，溶液越稀，这种倾向就越大。
另一方面，盐溶液中 的Mn+(aq)离子又有一种 从金属表面获得电子而 沉积在金属表面的倾向：
金属越不活泼，溶液越 浓，这种倾向就越大。
M n ( a q ) + n e - M
+
图10-2
金属的电极电势
两种倾向无论大小，结果扩散双电层均使得金属与 溶液之间产生电位差，即金属电极的电极电位。 （1）M 活泼溶解占主导 M 负电荷↑，电极电位↓，M 的氧。 通常用来判断电对物质的氧还能力 2、标准电极电位 │Φ │无法得到 以标准氢电极作为标准，规定 = 0.000V 组成 原电池，测标准电池电动势Eθ 相对Φθ 。 Φθ 意 义 ： 电 极 反 应 中 各 种 物 质 均 处 于 标 准 状 态 （ c 为 1mol·L － 1 ； P 为 100KPa ；液体或固体都是纯 净的物质。） NO3－＋3e－＋4H＋=NO2（g）＋2H2O（θ l） － Φ NO 3 / NO2
（4）简单离子的氧化数等于离子的电荷；共价化合 8 物中“形式电荷”；

（5）混合物中为平均氧化数Fe3O4，Fe为为 O

失去2×e-
０
０
＋１－１
2Na ＋ Cl2 ＝＝＝ 2 NaCl
得到2×e-
可见，氧化还原反应是有电子转移的化学反应。没有电子转移的化学反 应称为非氧化还原反应。
氧化还原反应
氧化还原反应中电子转移的表示方法
双线桥法——表示反应前后_同__一__元__素__由反应物转化为生成物时电子转移的情况。
得 到 2×e- ， 化 合价降低，被还
①元素X被氧化 ②元素Y被氧化 ③元素X发生还原反应 ④元素Y发生还原反应
A．①②
B．③④
C．②③
D．①④
随堂训练
3.下列反应(条件均省略)中，反应物中的各种元素都参加了氧化 还原反应的是( D ) A．2KNO3＋S＋3C===K2S＋N2↑＋3CO2↑ B．2KMnO4===K2MnO4＋MnO2＋O2↑ C．4HNO3===2H2O＋4NO2↑＋O2↑ D．HgS＋O2===Hg＋SO2

S
氧化还原反应
常见氧化剂、还原剂
常见氧化剂、还原剂
常见的氧化剂
①活泼性较强的非金属单质：如_C__l2__、O2等。 ②变价元素的高价态化合物：如_K__M__n_O__4 _、__F_e_C_l_3__、__H__N_O__3_等。 ③过氧化物：如__N_a_2_O_2__、__H__2O__2_等。
氧化还原反应
上节课，我们学习的氯气的性质，请从元素的化合价是否发生变化的角度， 对氯气和金属钠的化学反应进行分类，它属于何种化学反应类型？反应中化合 价发生变化的原因是什么？
钠离子带正电荷
氯离子带正电荷
钠元素化合价升高，是因为钠原子失电子，被氧化，发生氧化反应； 氯元素化合价降低，是因为氯原子得电子，被还原，发生还原反应。