9-氧化還原反應(yīng)-7.1

1、1第9章氧化還原反應(yīng)與原電池氧化還原反應(yīng)與原電池(Oxidationreduction(Oxidationreductionreactionreactionprimaryprimarycellcell）[教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求]1.學(xué)會(huì)用離子—電子法配平氧化還原反應(yīng)方程式。2.掌握原電池、電極電勢(shì)的基本概念。3.掌握電極電勢(shì)及能斯特方程的應(yīng)用。4.掌握標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)圖及應(yīng)用。[教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)]1.原電池、電極電勢(shì)等基本概念。2.電極電

2、勢(shì)的應(yīng)用。3.能斯特方程的應(yīng)用。[教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)]1.電極電勢(shì)的應(yīng)用。2.能斯特方程的應(yīng)用；3.沉淀、酸堿及配位反應(yīng)對(duì)電極電勢(shì)的影響。氧化還原反應(yīng)是化學(xué)反應(yīng)的主要類(lèi)型之一，反應(yīng)物中某些元素原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了較強(qiáng)烈的變化。冶金工業(yè)、化學(xué)工業(yè)中，應(yīng)用了大量氧化還原反應(yīng)。此類(lèi)反應(yīng)在生物系統(tǒng)中也很重要，動(dòng)植物體內(nèi)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(fù)雜的氧化還原過(guò)程，它們?yōu)樯w提供能量轉(zhuǎn)換機(jī)制。本章將討論氧化還原

3、反應(yīng)的一般特征、與氧化還原反應(yīng)有關(guān)的原電池以及有關(guān)氧化還原反應(yīng)的一些理論問(wèn)題。9.19.1氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)(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(zhì)與氧化合的反應(yīng)，還原(reduction)是指物質(zhì)中失去氧的反應(yīng)。以后人們?cè)谘芯看祟?lèi)反應(yīng)的過(guò)程中，又將氧化和還原的概念進(jìn)一步延伸。氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中發(fā)

4、生了電子的得失或轉(zhuǎn)移，但由于共價(jià)化合物在反應(yīng)中電子的得失不明顯。因此，氧化還原反應(yīng)與非氧化還原反應(yīng)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(jié)果。9.1.1.19.1.1.1氧化數(shù)氧化數(shù)(oxidization(oxidizationnumber)number)1970年國(guó)際純粹化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)協(xié)會(huì)（IUPAC）對(duì)氧化數(shù)定義如下：元素的氧化數(shù)表示化合物中各個(gè)原子所帶的電荷（或形式電荷）數(shù)，該電荷是假設(shè)把化合物中的成鍵電子都指定

5、歸于電負(fù)性更大的原子而求得。如在NaCl分子中氯元素的電負(fù)性比鈉元素大，所以氯原子獲得一個(gè)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(duì)成鍵電子都?xì)w電負(fù)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(fù)值，也可以是零和分?jǐn)?shù)。一般將氧化數(shù)用阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)注在元素符號(hào)的右上角。352﹣13NaClO36FeSO43H2SO4NaCl3Fe2(SO4)33H2O反應(yīng)式中分子式上面的數(shù)字，代表各相應(yīng)原子的氧化

6、數(shù)。在這個(gè)反應(yīng)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(yīng)，但沒(méi)有氧化數(shù)的改變，通常稱(chēng)硫酸溶液為介質(zhì)。物質(zhì)的氧化還原性質(zhì)是相對(duì)的。有時(shí)，同一種物質(zhì)與強(qiáng)氧化劑作用，表現(xiàn)出還原性；而與強(qiáng)還原劑作用，又表現(xiàn)出氧化性。如SO2與Cl2在水中的反應(yīng)：SO2Cl2H2O=H2SO42HCl，因?yàn)镃l2具有強(qiáng)氧化性，SO2是還原

7、劑。但當(dāng)SO2與H2S作用時(shí)：SO2H2S=3S↓2H2O，因?yàn)镠2S具有還原性SO2是氧化劑。在無(wú)機(jī)反應(yīng)中常見(jiàn)的氧化劑一般是活潑的非金屬單質(zhì)(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(zhì)（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(yīng)還與介質(zhì)的酸堿性有關(guān)。氧化劑和還原劑為同一種物質(zhì)的氧化還原反應(yīng)稱(chēng)為自身氧化還原反應(yīng)(selfredoxreaction)。如：2KClO3=2KCl3O2↑，在反應(yīng)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(zhì)中同一種元素的原子部分被氧化、部分被還原的反應(yīng)稱(chēng)為歧化反應(yīng)(disproptionatereaction)，是自身氧化還原反應(yīng)的一種特殊類(lèi)型。如：Cl2H2OHCl

9、OHCl①4KClO33KClO4KC1②在反應(yīng)①中，C12是氧化劑，C12是還原劑；在反應(yīng)②中KClO3是121234還原劑，KClO3是氧化劑。149.1.1.39.1.1.3半反應(yīng)與氧化還原電對(duì)半反應(yīng)與氧化還原電對(duì)一物質(zhì)（分子、原子或離子）失去電子，同時(shí)必然有另一物質(zhì)獲得電子。可見(jiàn)，氧化劑與還原劑在反應(yīng)中既相互對(duì)立，又相互依存，有得必有失，有失必有得。所以任何一個(gè)氧化還原反應(yīng)都可看作是兩個(gè)“半反應(yīng)”之和，一個(gè)半反應(yīng)是失去電子的氧化