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基础化学-第08章 氧化还原反应与电极电势-PPT课件

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无机化学：氧化还原与电极电势70页PPT

无机化学：氧化还原与电极电势70页PPT
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
无机化学：氧化还原与电ห้องสมุดไป่ตู้电 势
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)

氧化还原与电极电势_图文

氧化还原与电极电势_图文

书写电池符号的规定：
负极写在左侧，正极写在右侧 ，“｜”表示相界面，“||”表示 盐桥，同一相中的两种物质间用“ ，”隔开，注明物质的浓度或分压 （标准态除外），如电对中没有导 电极板，应另加惰性金属（如Pt） 作为电极极板。
上述铜－锌原电池可表示为：
(-)Zn|Zn2+(xmol/L)|| Cu2+(ymol/L)|Cu(+)
例：
氧化数由0变为＋1(升高 )
CuO ＋ H2＝ Cu ＋ H2O
氧化数由＋2变为0(降低)
还原剂 氧化剂
第二节 电极电势
一、原电池 原电池是利用氧化还原反应将
化学能转变为电能的装置。 1．原电池的组成
原电池是由两个半电池组成的， 两个半电池之间由盐桥沟通。
2.氧化还原电对
• 每一个半电池中含有同一元素的不 同氧化数两种物质构成。
由于H+/H2＝0
故 E＝ (+)
即电池的E就是待测电极的电极电势
。
例如： SHE || Cu2+(1mol/L)| Cu(+)
测得 E＝＋0.337V
则
Cu2+/Cu= 0.337V
6.电极电势的意义及特点
1.电极电势的高低反映了氧化还原 电对得失电子的难易。
电极电势愈高，表明氧化还原电 对中的氧化态愈易得电子变成它的 还原态，而电对中的还原态愈难失 电子变成它的氧化态。
= 0.0592lg(1.8×10－10)
0.7998－
总结：
一般来说，由于难溶电解质的 生成使氧化态的离子浓度减少时， 电极电势值将变小；若难溶电解质 的生成使还原态的离子浓度减少时 ，电极电势值将变大。
第三节 电极电势的应用

《基础化学》课件：No2第08章 氧化还原反应和电极电势

《基础化学》课件：No2第08章 氧化还原反应和电极电势
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+ Zn - 2e- Zn2+ Cu2+ + 2e- Cu Ox/Red，如Zn2+/Zn；Fe3+/Fe2+；O2/OH-
▪ 氧化还原半反应就是氧化还原电对中氧化 型物质和还原型物质之间的电子转移。

还原
Ox + ne－
Red
氧化
第二节 原电池
▪ 原电池(primary cell)：
▪ 盐桥中的Cl-向ZnSO4溶液迁移，K+向 CuSO4溶液迁移，分别中和过剩的电 荷，使得电子转移得以持续进行。
▪ 原电池是由两个半电池组成的，每 个半电池构成一个电极，流出电子 的电极称为负极，接受电子的电极 称为正极。
▪ 电极反应或半电池反应：在负极上 进行的氧化反应和正极上进行的还 原反应。
▪ 原电池的电动势(electromotive force)：
▪ 原电池两个电极间的电极电势之差称 为原电池的电动势，用符号E表示。
E ＝ j+－j-
▪ 电极电势的测定
▪ 通常以标准氢电极(standard hydrogen electrode,简称SHE)作为参照标准，使 待测电极与它组成原电池，测得的电 池电动势为：
E＝φ待测–φSHE
规定该电极的电极电势jH+/H2= 0 .0000V
▪ 标准电极电势
▪ 规定当温度为298K，组成电极的有关 离子的浓度为1mol·L-1，有关气体的分 压为100kPa时，所测得的电极电势称 为该电极的标准电极电势，用符号
j(Ox/Red)表示。
例：测得以下电池的电动势E=-0.7628V (-) Pt(s)|H2 (100kPa),H+(aH+=1) Zn2+ (aZn2+=1)|Zn(s) (+)

《基础化学》课件：No3第08章 氧化还原反应和电极电势

《基础化学》课件：No3第08章 氧化还原反应和电极电势
cr(MnO4- )= cr(Mn2+ )=1.000 cr(H+ )=1.000×10-7
q(MnO4-/Mn2+)=1.507V
(MnO4
/Mn
2
)
θ
(
MnO4
/Mn
2
)
0.05916 5
lg
cr
(MnO
4
)cr8
cr (Mn2
(H )
)
1.507 0.05916 lg(1.000107 )8 5
[
θ
RT nF
ln
crn (Red2 )] crq (Ox2 )
θ
RT nF
ln
crp (Red1 ) crm (Ox1 )
θ
RT nF
ln
crn (Red2 ) crq (x2 )mOx + ne
qRed
(Ox/Red) θ (Ox/Red) RT ln crm (Ox)
nF crq (Red)
▪ 在298K时，将F、T、R等各项数值代 入
lg K θ nE θ 0.05916
n(
θ
θ
)
0.05916
例：当加KMnO4的酸性溶液于FeSO4溶液 时，是否会发生氧化还原反应？反应能 否完全？(设温度为298K，各种离子浓度 为0.100mol·L-1)
E Eθ RT ln crp (Red1 ) crq (Ox2 ) nF crm (Ox1 ) crn (Red2 )
(
θ
θ
)
RT nF
ln
crp (Red1 ) crq (Ox2 ) crm (Ox1 ) crn (Red2 )

基础化学课件ch08氧化还原和电极反应

基础化学课件ch08氧化还原和电极反应

Ox / Red
Zn2+ / Zn
2020/10/30
Cu2+ / Cu
氧化剂、还原剂和氧化态、还原态
氧化剂、还原剂是同一氧化还原反应中氧化值发 生变化的两种物质
氧化态、还原态是同一氧化还原电对中某元素不 同氧化值的两种状态
2020/10/30
第二节 电极电势
一、原电池
（一）原电池的概念
将化学能转变成的电能的装置
电极反应式： 2 H ++2 e -
H 2
2020/10/30
（三）电池组成式
书写原则： 两个电极组合起来构成原电池 负极在左，正极在右 (-)表示负极、(+)表示正极，紧靠金属导电极板书写 两个半电池之间的盐桥用“ || ”表示
Zn ＋ Cu2+ ＝ Zn2+ ＋ Cu
(－) Zn(s) |Zn2+(1 mol·L-1)‖Cu2+(1 mol·L-1) |Cu(s) (+)
还原剂：SO2
S O 2+ 2 H 2 S 3 S+2 H 2 O
氧化剂：SO2
还原剂：H2S
物质的氧化和还原性质是相对的
2020/10/30
二、氧化还原半反应 2e-
2Fe3+ ＋ Sn2+ ＝
Fe3+ + e-
2Fe2+ + Sn4+
Fe2+
Sn2+ - 2e-
Sn4+
任何氧化还原反应都可拆成两个半反应
例：氯化银电极
氧化还原电对：AgCl /Ag
电极组成式： Cl－|AgCl(s) , Ag(s)

基础化学第八章(氧化还原与电极电位)

基础化学第八章(氧化还原与电极电位)
第八章 氧化还原反应与电极电位 第一节 氧化还原反应
(oxidation-reduction reaction)
一、氧化值（氧化数）
(oxidation number)
H Cl
电负性 Cl > H
.Cl H .
+1 -1
确定氧化值的方法：
（1）单质（如H2） （2）O原子 0
正常氧化物（如MgO） -2 过氧化物（如H2O2） -1 1 超氧化物（如KO2） 2
(1)
aOx +
ne
bRed
标准状态下(under standard conditions) ：
θ (Ox/Red)越大：
越易得到电子 越强的氧化剂 越难失去电子 越弱的还原剂
非标准状态下： (Ox/Red) (under nonstandard conditions)
检流计
e
Zn A
(salt bridge)
三、氧化还原反应方程式的配平
10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 ⇌
5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O
KMnO4 (+7)
氧化剂
还原反应
MnSO4 (+2)
“降,得,还”
被还原
氧化反应
FeSO4 (+2)
还原剂
Fe2(SO4)3 (+3)
“升,失,氧”
[例] 计算Fe3O4 中Fe原子的 氧化值。 解：设Fe原子的氧化值为x
3x + 4×(-2) = 0 则
8 x=+ 3
氧化值与荷电数的区别
二、氧化还原反应和氧化还原电对

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。

氧化还原反应之元素标准电极电势图及其应用课件


谢谢
THANKS
05 总结与展望
CHAPTER
氧化还原反应的重要性和应用前景
总结：氧化还原反应是化学反应中的重要类 型，涉及到电子的转移过程。元素标准电极 电势图是研究氧化还原反应的重要工具，可 以预测反应的可能性及方向。在能源、环境 、生物和材料科学等多个领域，氧化还原反 应都发挥着关键作用。
在能源领域，氧化还原反应可用于燃料电池 、太阳能电池等新能源的开发和利用。在环 境科学中，氧化还原反应有助于处理污染物 ，实现环境净化。在生物体内，氧化还原反 应参与能量代谢、物质合成等生命活动，对 维持生物体的正常生理功能至关重要。此外 ，在材料科学中，通过控制氧化还原反应可
电极电势图的绘制
选取标准氢电极作为参考点， 规定其电势为0。
选取其他电极，测量其在标准 压力下的电极电势，并绘制成 图。
标明各电极的氧化型和还原型 物质。
电极电势图的解读
根据电极电势的大小判断氧化还原反 应的方向。
电极电势图可以用来预测不同物质之 间的反应可能性。
根据电势差计算电动势，进一步计算 氧化还原反应的平衡常数和反应速率 。
04 氧化还原反应的实际应用
CHAPTER
金属的冶炼和提纯
金属冶炼
利用氧化还原反应将金属元素从矿石 中还原出来，如炼铁、炼铜等。
金属提纯
通过控制氧化还原反应条件，除去金 属中的杂质，提高金属的纯度。
有机合成中的氧化还原反应
氧化反应
通过氧化还原反应将有机物中的氢、 碳等元素氧化成更高级的化合物，如 醇氧化成醛、醛氧化成羧酸等。
还原反应
通过还原反应将有机物中的氧、氮等 元素还原成更低级的化合物，如醛还 原成醇、羧酸还原成酮等。
环境保护中的氧化还原反应

基础化学 第八章 氧化还原反应与电极电位


子的氧化数为-1，如Cl在BrCl中；
在含氧化合物中按氧化物决定，如ClO2中Cl的氧 化值为+4。
(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。
6
例1：试计算Na2S2O3(硫代硫酸钠)和Na2S4O6 (连四硫酸钠)中硫的氧化数。
解：Na2S2O3中S的氧化数为： （＋1）× 2＋3×(-2）＋2X＝0, X＝＋2
4
（二）确定元素氧化值的规则
日本化学教授桐山良一（在1952年）和美国著名化学家 鲍林（1975年）等人分别发表论说，对确定元素氧化数的 方法制定了一些规则。
(1)单质中原子的氧化值为零。 (2)单原子离子中原子的氧化值等于离子的电荷 数。例如Na+离子中Na的氧化值为＋1。 (3)化合物中，氧的氧化值一般为-2，
14
（2）计算氧化数升（降）总数，并按照最小公倍 数原则确定系数
+2-5=-3
+5
0 +5
+2
HNO3 + P H3PO4 + NO
+5+0=+5 5 H N O 3+ 3 P3 H 3 P O 4+ 5 N O
（3）最后配平H、O原子
= 5 H N O 3+ 3 P + 2 H 2 O 3 H 3 P O 4+ 5 N O
9
Zn + 2HCl
ZnCl2 + H2
其中，锌失去电子，氧化值升高，被氧化，称为
还原剂(reducing agent)，又称电子的供体(electron
donor)。HCl中的H+得到电子，氧化值降低，被还

西南交通大学基础化学课程课件第八章 氧化还原与电极电位

在另一些反应过程中有电子的转移，该类反应称为： 氧化还原反应；
对于一个可以自发的氧化还原反应，其吉布斯函数的 降低可以通过原电池使化学能转化为电能，而对非自 发的氧化还原反应也可通过电解池，外加电流使反应 进行，电能转化为化学能。
因此电化学就是研究化学能如何与电能互相转变的。
本章学习要点：
1. 了解电极电势的概念以及产生的原因，正确书 写电极反应、电池反应以及原电池的符号；
任何两种不同的金属插入到电解质溶液中都可以组 成原电池：
()Zn | H2SO4(C) | Cu()
负极不一定都要从金属电极上失去电子，这样的电 极就是第二类电极，其原电池符号为：
()Pt | Sn2 (C1), Sn4 (C2 ) || Fe3 (C3), Fe2 (C4 ) | Pt()
氧化反应
第八章 氧化还原与电极电位
本章在介绍原电池的组成、电极反应以及电极电势等 基本概念的基础上，着重讨论浓度对电极电势的影响 以及电极电势的应用，并介绍电解产物的判断及电解 的应用，电化学腐蚀及其防护的原理。
简介：
无机化学反应在反应过程中不发生电子的转移，如： 酸碱反应、沉淀反应等离子交换反应，这类反应称为： 非氧化还原反应；
持溶液的电中性，使电子的运动不受阻碍。配制时 先在饱和氯化钾溶液中加入适量琼胶，加热溶解后 趁热倒入U型管中，冷却后就形成凝胶状。
正是因为盐桥的存在，使电流的产生成为可能， 盐桥与电极共同构成原电池，其符号可表示为：
()Zn | ZnSO4(C1) || CuSO4(C2 ) | Cu()
()Cu | CuSO4(C1) || AgNO3(C2) | Ag()
还原反应
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
电对：每个电极的还原态和相应的氧化态构成氧
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θ Ag /Ag
0.7996 V
（4）意义：还原电位越高，氧化态获电子能 力（氧化性）越强，还原态失电子能力（还 原性）越弱。
三、 影响电极电势的因素—Nernst方程式 1、可逆电池 充、放电过程满足热力学可逆过程条件，没 有电能转化为热能的现象发生（全部用于做 电功）的电池。
（1）正、反两个方向都可进行，且互为逆过程 （2）通过的电流无限小，电极反应在接近平衡的 条件下进行
－ 2 + 3 + C r O ＋ 1 4 H + 6 e 2 C r + 7 H O 2 7 2
+ － M n O ＋ 8 H + 5 e 4
M n+ 4 H O 2
2 +
F e + 2 e
2 + -
F e
（3）表中列出的均为还原电位，不论电极 反应式写法如何，只要是表示同一电极，电 极电位值都一样。 Ag+ + eAg - e2Ag+ + 2e2Ag - 2eAg Ag+ 2Ag 2Ag+
ק13.4
§8.1 氧化还原反应的实质 essence of oxidation-reduction reaction
2Hg+O2 Zn + Cu2+ C+O2 H2+Cl2
氧化 还原
2HgO Zn2+ + Cu
2CO2 2HCl
实质：有电子得失或电子对偏移的反应
一、元素的氧化数 （ oxidation number ） 把化合物中成键的电子对指定给电负性更大 的原子，从而求得原子所带的电荷数（形式 电荷数）。 在共价化合物中，元素的氧化数并不是该原 子实际所带的净电荷。
元素的氧化数确定原则
①在单质中元素的氧化数为零。 ②在简单离子中，元素的氧化数等于该离子 所带的电荷数。 ③在所有的含氟化合物中，氟的氧化数为-1。 ④氧在化合物中的氧化数为-2(H2O2 、;1（ CaH2 等例 外）。
⑥分子中各元素氧化数的代数和等于零。多 原子离子中各元素氧化数的代数和等于离子 所带电荷。
一、原电池工作原理及相关概念 原电池 半电池 正极
电极
负极 电极反应
负：Zn - 2e正：Cu2+ + 2e Zn2+ Cu
电池反应： Zn + Cu2+
Zn2+ + Cu
二、电池的书写方式
①一般将负极写在左边，正极写在右边。
②用双线“‖”表示盐桥；单线“︱”表示相界 面；同一相中不同物质之间用逗号“，”分开。 ③标明电池中各物质的化学组成及物态，气态 要注明压力(单位为kPa)，溶液要注明浓度。 ④气体或液体不能直接作为电极板，必须附 以惰性电极板(如Pt，C)起导体作用。纯气体、 液体如H2(g)、Br2(l)紧靠电极板。
三、常见电极类型 非氧化还原电极（膜电极）
2.303 RT K lg a i nF
导线
电极帽
电极管
内参比电极 内参比液
氧化还原电极
金属―金属离子电极 气体―离子电极 离子氧化还原电极 金属―金属难溶物―阴离子电极
电极膜
§8.3 电极电势和原电池的电动势
electrode potential and electromotive force 一、电极电势的产生和电池电动势
标准电极电势的测定：待测标准电极为正极与 标准氢电极组成原电池，测其电动势，则：
E
θ θ θ n M /M H /H 2


θ n M /M
还原电势。
还原电势越高，氧化态获电子能力越强；电 势为负值，表示氧化态获电子能力不如H+。
标准电极电势表（p３1２表附录5）
（1）标准电极电势均在水溶液中测定。 （2）电极反应中氧化型和还原型物质（包括 电极反应所需的H+，OH-）浓度1mol· L-1，气 体则分压100kPa。
M-ne电极电势：
M
Mn+
/M
n
电池电动势： E 正极 负极
二、 电极电势的测定
标准氢电极
H+(1mol·L-1) ︱ H2(100kPa) ︱Pt
2H+ + 2e-
H2

θ H /H 2
0 V
标准电极电势的测定
标准电极电势：参与电极反应的各有关物质 均为标准状态(离子浓度为1mol·L-1，气体物 质的分压为100kPa)时，其电极电势称为该电 极的标准电极电势，符号： θ
Zn + Cu2+ Zn –2eCu2+ +2e-
Zn2+ + Cu Zn2+ Cu
氧化还原半反应：
氧化还原电对：
氧化型物质与还原型物质：
电对符号：
三、氧化还原反应规律
氧化反应与还原反应同时发生；得失电 子总数相等。
氧化还原反应方向：
还原剂1+氧化剂2→还原剂2+氧化剂1 强 弱 弱 强
§8.2 原电池primary cell
S4O62-中S的氧化数？ CH4中C的氧化数？
二、氧化还原基本概念
Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu
氧化还原反应：有电子得失或电子对偏移的 反应(实质） 氧化反应：失去电子（氧化数升高）的反应。
还原反应：得到电子（氧化数降低）的反应。
氧化剂：反应中得电子的物质。
还原剂：在反应中失去电子的物质。
可逆电池必须满足的两个条件：
２、电池电动势与电池反应的Gibbs自由能 W电＝-EQ ＝ -nFE F——法拉第常数（96485C· mol-1） n——电池反应转移电子总数
第八章 氧化还原反应和电极电势
oxidation-reduction reaction and electrode electric potentials
§8.1 氧化还原反应的实质
§8.2 原电池
§8.3 电极电势和原电池的电动势
× §8.4 × §8.5
电势法测定溶液的pH 生物传感器 氧化还原滴定法
例1、(-)Zn(s)︱Zn2+(c1) ‖Cu2+(c2) ︱Cu(s)(+)
例2、(-)Pt(s)︱Sn2+(c1)，Sn4+(c2) ‖Fe3+(c3)，Fe2+(c4) ︱ Pt(s)(+)
例3、(-) Pt (s) | H2(p) | H+(c1) || Cu2+ (c2) | Cu(s) (+) 例4、(-)Pt(s)︱Sn2+(c1)，Sn4+(c2) ‖Cl-(c3)|Cl2(p)|Pt(s)(+) 例5、(-)Pt(s)︱H2(p) ︱HCl(c) ︱AgCl(s)|Ag(s)(+)