9-氧化還原反應-7.1

1、1第9章氧化還原反應與原電池氧化還原反應與原電池(Oxidationreduction(Oxidationreductionreactionreactionprimaryprimarycellcell）[教學基本要求教學基本要求]1.學會用離子—電子法配平氧化還原反應方程式。2.掌握原電池、電極電勢的基本概念。3.掌握電極電勢及能斯特方程的應用。4.掌握標準電極電勢圖及應用。[教學重點教學重點]1.原電池、電極電勢等基本概念。2.電極電

2、勢的應用。3.能斯特方程的應用。[教學難點教學難點]1.電極電勢的應用。2.能斯特方程的應用；3.沉淀、酸堿及配位反應對電極電勢的影響。氧化還原反應是化學反應的主要類型之一，反應物中某些元素原子核外電子運動狀態(tài)發(fā)生了較強烈的變化。冶金工業(yè)、化學工業(yè)中，應用了大量氧化還原反應。此類反應在生物系統(tǒng)中也很重要，動植物體內的代謝作用、土壤中某些元素存在形態(tài)的變化等，都涉及到大量復雜的氧化還原過程，它們?yōu)樯w提供能量轉換機制。本章將討論氧化還原

3、反應的一般特征、與氧化還原反應有關的原電池以及有關氧化還原反應的一些理論問題。9.19.1氧化還原反應氧化還原反應(redox(redoxreaction)reaction)9.1.19.1.1基本概念基本概念就氧化和還原的本意而言，氧化(oxidization)是指物質與氧化合的反應，還原(reduction)是指物質中失去氧的反應。以后人們在研究此類反應的過程中，又將氧化和還原的概念進一步延伸。氧化還原反應的本質是在化學反應過程中發(fā)

4、生了電子的得失或轉移，但由于共價化合物在反應中電子的得失不明顯。因此，氧化還原反應與非氧化還原反應的區(qū)分需用到氧化數(shù)的概念，元素氧化數(shù)的變化是電子得失的結果。9.1.1.19.1.1.1氧化數(shù)氧化數(shù)(oxidization(oxidizationnumber)number)1970年國際純粹化學和應用化學協(xié)會（IUPAC）對氧化數(shù)定義如下：元素的氧化數(shù)表示化合物中各個原子所帶的電荷（或形式電荷）數(shù)，該電荷是假設把化合物中的成鍵電子都指定

5、歸于電負性更大的原子而求得。如在NaCl分子中氯元素的電負性比鈉元素大，所以氯原子獲得一個電子，氧化數(shù)為1，而鈉原子的氧化數(shù)為1；又如在H2O中，兩對成鍵電子都歸電負性大的氧原子所有，因而氧的氧化數(shù)為2，氫的氧化數(shù)為1。氧化數(shù)可以有正值和負值，也可以是零和分數(shù)。一般將氧化數(shù)用阿拉伯數(shù)字標注在元素符號的右上角。352﹣13NaClO36FeSO43H2SO4NaCl3Fe2(SO4)33H2O反應式中分子式上面的數(shù)字，代表各相應原子的氧化

6、數(shù)。在這個反應中，氯酸鈉是氧化劑，氯原子的氧化數(shù)從5降到﹣1，它本身被還原，使硫酸亞鐵氧化。硫酸亞鐵是還原劑，鐵原子的氧化數(shù)從2升到3它本身被氧化，使氯酸鈉還原。硫酸雖然也參加了反應，但沒有氧化數(shù)的改變，通常稱硫酸溶液為介質。物質的氧化還原性質是相對的。有時，同一種物質與強氧化劑作用，表現(xiàn)出還原性；而與強還原劑作用，又表現(xiàn)出氧化性。如SO2與Cl2在水中的反應：SO2Cl2H2O=H2SO42HCl，因為Cl2具有強氧化性，SO2是還原

7、劑。但當SO2與H2S作用時：SO2H2S=3S↓2H2O，因為H2S具有還原性SO2是氧化劑。在無機反應中常見的氧化劑一般是活潑的非金屬單質(如鹵素和氧等)及高氧化數(shù)的化合物(如HNO3、KMnO4、K2Cr2O7、FeCl3等)，還原劑一般是活潑的金屬（如K、Na、Ca、Mg、Zn、Al等）及低氧化數(shù)的化合物（如H2S、KI、SnCl2、FeSO4、CO等），具有中間氧化數(shù)的物質（如SO2、HNO2、H2O2等）常既具有氧化性，又具

8、有還原性。另外，某些氧化還原反應還與介質的酸堿性有關。氧化劑和還原劑為同一種物質的氧化還原反應稱為自身氧化還原反應(selfredoxreaction)。如：2KClO3=2KCl3O2↑，在反應中，KClO3有一部分(Cl)起氧化劑作用，另一部分(O)起還原劑作用。某一物質中同一種元素的原子部分被氧化、部分被還原的反應稱為歧化反應(disproptionatereaction)，是自身氧化還原反應的一種特殊類型。如：Cl2H2OHCl

9、OHCl①4KClO33KClO4KC1②在反應①中，C12是氧化劑，C12是還原劑；在反應②中KClO3是121234還原劑，KClO3是氧化劑。149.1.1.39.1.1.3半反應與氧化還原電對半反應與氧化還原電對一物質（分子、原子或離子）失去電子，同時必然有另一物質獲得電子?？梢姡趸瘎┡c還原劑在反應中既相互對立，又相互依存，有得必有失，有失必有得。所以任何一個氧化還原反應都可看作是兩個“半反應”之和，一個半反應是失去電子的氧化