高中化学竞赛辅导课件-第七章-氧化还原反应-电化学基础

氧化还原反应与电化学课件第一部分：氧化还原反应基础氧化还原反应，又称为化学电子转移反应，是化学反应中普遍存在的一种类型。

在氧化还原反应中，物质的氧化态或还原态发生变化，其中一个物质将电子转移给另一个物质。

这种电子转移过程导致原子或离子的氧化态发生改变，因此称为氧化还原反应。

1.1 氧化还原反应的基本概念在氧化还原反应中，我们需要关注两个重要的概念：氧化和还原。

- 氧化：物质失去电子，氧化态增大。

- 还原：物质获得电子，氧化态减小。

1.2 氧化还原反应的示例举例来说，我们可以观察以下氧化还原反应:Cu + 2Ag+ -> Cu2+ + 2Ag在这个反应中，Cu从0价氧化态变为+2价氧化态，被氧化，而Ag+离子从+1价还原态变为0价还原态，被还原。

在这个反应中，Cu失去了电子，被氧化，而Ag+获得了电子，被还原。

第二部分：电化学基础2.1 电化学的概念电化学是研究化学反应和电流之间相互转化的科学。

它研究物质在电化学过程中的氧化还原反应以及与之相关的电流和电势。

2.2 电化学的应用电化学在我们的日常生活和工业生产中有着广泛的应用。

- 电解池中的电化学过程被应用于电镀、电解和电池等行业。

- 电化学还应用于环境保护，例如电化学处理废水和废气等。

- 电化学还在药物研发和分析仪器等领域有着重要的应用。

第三部分：电池和电解池3.1 电池的概念和分类电池是一种将化学能转化为电能的装置。

根据电池内部反应的性质，电池可以分为干电池和液电池两种类型。

3.2 电解池的概念电解池是一种在外部电流的作用下，将电能转化为化学能的装置。

它是电池的反向过程。

第四部分：课件设计4.1 课件设计的重要性课件设计是教学中不可或缺的一部分。

通过合理的课件设计，可以更好地呈现和组织知识内容，提高学生对氧化还原反应和电化学的理解程度。

4.2 课件设计的要点在氧化还原反应与电化学课件的设计中，应注意以下要点：- 简洁明了的页面布局，避免信息过载。

氧化还原反应与电化学基础【竞赛要求】氧化态。

氧化还原的基本概念和反应的书写与配平。

原电池。

电极符号、电极反应、原电池符号、原电池反应。

标准电极电势。

用标准电极电势判断反应的方向及氧化剂与还原剂的强弱。

电解池的电极符号与电极反应。

电解与电镀。

电化学腐蚀。

常见化学电源。

Nernst方程及有关计算。

原电池电动势的计算。

pH对原电池的电动势、电极电势、氧化还原反应方向的影响。

沉淀剂、络合剂对氧化还原反应方向的影响。

【知识梳理】一、氧化还原反应的基本概念1、氧化数在氧化还原反应中，由于发生了电子转移，导致某些元素带电状态发生变化。

为了描述元素原子带电状态的不同，人们提出了氧化数的概念。

1970年，国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）对氧化数的定义是：氧化数是某元素一个原子的荷电数，这个荷电数是假设把每个化学键的电子指定给电负性更大的原子而求得的。

例如，在NaCl中，钠的氧化数为+1，氯的氧化数为–1。

在SO2中，硫的氧化数为+4，氧的氧化数为–2。

由此可见，氧化数是元素在化合状态时人为规定的形式电荷数。

确定氧化数的规则：（1）在单质中，元素的氧化数为零。

（2）在单原子离子中，元素的氧化数等于离子所带的电荷数。

（3）在大多数化合物中，氢的氧化数为+1，只有在活泼金属的氢化物（如NaH,CaH2）中，氢的氧化数为–1。

（4）通常，在化合物中氧的氧化数为–2；但在过氧化物（如H2O2、Na2O2、BaO2）中氧的氧化数为–1；而在OF2和O2F2中，氧的氧化数分别为+2和+1。

（5）在所有氟化物中，氟的氧化数为–1。

（6）碱金属和碱土金属在化合物中的氧化数分别为+1和+2。

（7）在中性分子中，各元素氧化数的代数和为零。

在多原子原子离子中各元素氧化数的代数和等于离子所带的电荷数。

根据上述原则，可以确定化合物中某元素的氧化数。

2、氧化还原电对在氧化还原反应中，元素氧化数升高的物质是还原剂，元素氧化数降低的物质是氧化剂。

安徽安徽高中化学竞赛无机化学第七章氧化还原反应和电化学基础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。

于是两个半电池反应乃至电池反应得以继续，电流得以维持。

这就是盐桥的作用。

7. 1. 04 电池符号：原电池可以用电池符号表示。

上面的丹尼尔Cu－Zn 电池可表示如下（–）Zn ∣Zn2+（1mol·dm－3）‖Cu2+（1mol·dm－3）∣Cu（+）左边为负极，右边为正极，Cu，Zn 表示极板材料。

离子的浓度，气体的压力要在（）内标明。

“∣”代表界面，这里是固体和溶液之间的界面，“‖”代表盐桥。

7. 1. 05 电极电势：金属M插入其盐M z+的溶液中，即构成“金属—金属离子电极”。

这时在金属与金属离子的界面上有两种过程可能发生：M = M z++ z e （1）金属表面的一些原子受到溶剂水分子的吸引，变成溶剂化离子进入溶液，将电子留在金属上，致使金属的电势低于溶液。

M z++ z e = M （2）溶液中的离子与金属上的电子结合，沉积到金属表面上，致使金属带上正电荷，从而电势高于溶液。

本教材定义的金属—金属离子电极的电极电势E（M Z+ / M），是指金属电势E（M）高出溶液电势E（M Z+）的值，即E（M Z+ / M）= E（M）－E（M Z+）7. 1. 06 标准电极电势：当金属M和金属离子M Z+ 溶液均处于标准态时，这个电极电势称为金属—金属离子电极的标准电极电势，用E⊖（M Z+ / M）。

例如锌电极的标准电极电势可以表示为：E⊖（Zn2+ / Zn）= －0.76 V铜电极的标准电极电势可以表示为：E⊖（Cu2+ / Cu）= + 0.34 V7. 1. 07 原电池的电动势：原电池两极板之间的电势差，就是原电池的电动势，用E表示之。

原电池池的电动势与两极电极电势的关系为E池= E+－E－若两电极的各物质均处于标准状态，则原电池具有标准电动势E⊖池的值为正。

氧化还原反应竞赛专题讲义一．什么叫标准电极电位？在使用标准电极电位表时应了解哪些问题？电极电位是表示某种离子或原子获得电子而放还原的趋势。

如将某一金属放入它的溶液中（规定溶液中金属离子的浓度为lm），在25℃时，金属电极与标准氢电极（电极电位指定为零）之间的电位差，叫做该金属的标准电极电位。

表7-2列出一些金属、非金属以及同一种金属具有不同价态的离子的标准电极电位，这些数值都是与标准氢电极比较而得出的。

为了能正确使用标准电极电位表（课本或化学手册上均有较详细的表），现将有关的一些问题叙述如下：(1)在M n++ne M电极反应中，M叫做物质的还原态。

M n+叫做物质的氧化态，物质的还原态和氧化态构成氧化还原电对。

电对也常用符号来表示，例如Zn2+／Zn是一个电对，Cu2+／Cu也是一个电对等。

(2)在表中所列的标准电极电位的正、负数值，不因电极反应进行的方向而改变。

例如，不管电极反应是按Zn2++2e=Zn，还是按Zn=Zn2++2e的方式进行，电对（Zn2+／Zn或Zn／Zn2+）的标准电极电位总是负号，(3)在表中，物质的还原态的还原能力自下而上依次增强；物质的氧化态的氧化能力自上而下依次增强。

具体地说，电对的电极电位数值越小，在表中的位置越高，物质的还原态的还原能力越强，电对的电极电位数值越大，在表中的位置越低，物质的氧化态的氧化能力越强。

例如电对Zn2+／Zn的标准电极电位的数值为-0.76伏较Cu2+数值+0.34伏为小，所以Zn原子较Cu原子容易失去电子，即Zn是较强的还原剂。

(4)物质的还原态的还原能力越强，其对应的氧化态的氧化能力就越弱；物质氧化态的氧化能力越强，其对应的还原态的还原能力就越弱。

例如表7—2中K是最强的还原剂，其对应的K+则是最弱的氧化剂，F2是最强的氧化剂，其对应的F-则是最弱的还原剂。

(5)只有电极电位数值较小的物质的还原态与电极电位数值较大的物质的氧化态之间才能发生氧化还原反应，两者电极电位的差别越大，反应就进行得越完全。