氧化还原与电极电势.ppt

第五章 氧化还原与电极电势 本章知识点与考核要求 氧化还原反应 电极电势 电极电势的应用 第一节　基本概念 一、氧化数 1. 定义　 　　氧化数是元素的一个原子的形式荷电数，是将每一个化学键中的电子指定给电负性较大的原子而求得。 2.确定氧化数的经验规则 计算氧化数的规则虽然是人为的规定，但它们是大量实验事实的总结。 氧化数可以是正数、负数、分数和零。 (1)单质中元素的氧化数均为零。 (2)分子化合物中的各元素氧化数的代数和等于零。 (3) H在化合物中的氧化数一般为+1，但在活泼金属氢化物（如NaH、CaH2等）的氧化数为-l。 (4)O在化合物中的氧化数一般为-2，但在过氧化物（如Na2O2、H2O2等）中的氧化数为－l，在超氧化物（如KO2）中的氧化数为－1/2。 (5)单原子离子的氧化数等于离子所带的电荷数；多原子离子的电荷数等于所有元素氧化数的代数和。 (6)在一般化合物中碱金属和碱土金属的氧化数分别为＋1和＋2，卤素为－1。 (7)一种原子的氧化数可以从同它化合的其他原子的氧化数计算出来。 例 :计算Na2S4O6中S元素的氧化数。 解：已知O的氧化数为-2，Na的氧化数为+1， 设S元素的氧化数为x，则有： 2 ? (+ 1) ＋ 4x ＋ 6 ? (一 2)＝0 二、氧化还原反应 在反应前后物质的某些元素的氧化数发生变化的反应称为氧化还原反应。 氧化还原反应的实质是发生了电子的转移或偏移。 在氧化还原反应中的概念： 1．氧化反应（过程）： 　　失电子，氧化数升高的反应叫作氧化反应（过程）。 2．还原反应（过程）： 　　得电子，氧化数降低的反应叫作还原反应（过程）。 3．氧化剂：在氧化还原反应中得电子，氧化数降低的物质叫作氧化剂。 4．还原剂：在氧化还原反应中失电子，氧化数升高的物质叫作还原剂。 5．氧化性：氧化剂得电子的能力叫作氧化性或氧化能力。 6．还原性：还原剂失电子的能力叫作还原性或还原能力。 例： 　　 　　　CuO ＋ H2＝ Cu ＋ H2O 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。 氧化数高的物质称为氧化态或氧化型，以Ox表示。 氧化数低的物质称为还原态或还原型，以Red表示。 另外，习惯上也将一个半电池称为一个电极，因此，也可以说原电池是由两个电极组成的。 每个电极由同种元素的氧化态和还原态物质组成，称为一个氧化还原电对（简称电对）。 电对以符号“氧化型/还原型”或 　“Ox/Red”表示。 3．电极反应 原电池是由两个电极组成的，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应。 在原电池中，向外电路输出电子的电极叫负极，而接受电子的电极叫正极。 4．电池符号 　如：铜－锌原电池 原电池有半电池、电极、盐桥三个部分组成。 　　为了起见，原电池的组成常用一个符号来表示，称为电池符号。 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(+) 锌电极为负极，铜电极为正极。 正、负电极分别发生如下反应： 正极：Cu2+ + 2e Cu(还原反应） 负极：Zn Zn2+ + 2e (氧化反应） 电池反应：Zn + Cu2+ ＝ Zn2+ + Cu 二、电极电势 1.电极电势 　　产生于电极表面与溶液间的电势差称为电极电势，用符号“?Mn+/M”表示。 　　电极电势的大小反映了金属在水溶液中得失电子能力的大小。 　　简单地讲，金属越活泼，溶解成离子的倾向愈大，离子沉积的倾向愈小，达到平衡时，电极的金属板上累积的负电荷就较多，电极电势越低；相反，金属越不活泼溶解倾向则愈小，沉积的倾向愈大，电极电势越高。 2.电极电势的测定 　　由于电极电势绝对值无法测定，只能通过比较来求得各电极电势的相对值，所以电极电势的数值是相对的。 　　其方法是人为选定某种电极作为标准，其它电极与选定电极作比较而求得其相对的电极电势值。 3.标准氢电极（SHE） 　　IUPAC选定标准氢电极作为电极电势的共同比较标准。 　　标准氢电极由电对H＋/H2构成，