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无机化学第11章 电化学基础 主讲：肖冬荣 化学化工学院 §11-1 氧化还原反应 一、氧化值和氧化态 氧化值是某一个原子的荷电数，这种荷电由假设把每个键中的电子指定给电负性更大的原子而求得。 它是指一个元素的原子的形式电荷数。 在共价化合物中：氧化数=偏移的电子数 在离子化合物中：氧化数=离子所带的电荷数 为了确定元素的氧化值，化学作如下规定： 单质中元素的氧化值为零，如：H2，N2 氢的氧化值一般为+1，只有在金属氢化物中为-1，如NaH；碱金属和碱土金属的氧化值分别为+1，+2 氧的氧化值一般为-2，除在过氧化物中为-1，如H2O2；氟化物中为+2，如O2F2中为+1，OF2中为+2 氟的氧化值为-1 在中性分子中，各元素氧化值的代数和为零；在多原子离子中，各元素氧化值的代数和等于离子所带电荷数。 例：计算氧化值 Fe3O4中Fe的氧化值 3x+4（-2）=0 x=+8/3 Cr2O72-中Cr的氧化值为： +6 NH4+中N的氧化值为 -3 KO2中O的氧化数为: － 0.5 KO3中O的氧化数为: － 1/3 二、氧化还原半反应 如果反应时，反应物中某元素的氧化数升高，那么该反应物为还原剂。 如果反应物 中某元素的氧化数降低，那么该反应物就是氧化剂 还原剂在反应中发生氧化反应，自己被氧化 氧化剂在反应中发生还原反应，自己被还原 氧化和还原必须同时发生。 如： Zn +CuSO4=ZnSO4+Cu CuSO4为氧化剂：Cu2+→Cu Zn为还原剂：Zn →Zn2+ 任何氧化还原反应都是由两个半反应组成的，即氧化（半）反应和还原（半）反应。 这两个半反应分别为 氧化反应：Zn-2e- = Zn2+ 还原反应：Cu2++2e- =Cu 每个半反应都是同种元素的不同氧化态之间的转化 在半反应中，同一元素的高、低氧化值构成一个电对 电对中元素的高氧化值称为氧化型物质，低氧化值称为还原型物质。 符号：氧化型/还原型 例：Mg+2HCl=MgCl2+H2 还原剂电对：Mg2+/Mg 氧化剂电对：H+/H2 例：I2+6NaOH=5NaI+NaIO3+3H2O 氧化剂电对：I2/I- 还原剂电对：IO3-/I2 书写半反应的规律 格式为： 半反应必须为配平的离子反应式 酸性介质中，在O多的一方加H+，在另一方生成水（通常酸性介质时H+出现在左边） 碱性介质中，在O少的一方加OH-，在另一方生成水（通常碱性介质时OH-出现在右边） 中性介质时只能在左边+H2O 三、氧化还原反应方程式的配平 氧化值法 配平原则： 元素原子氧化值升高的总数等于元素原子氧化值降低的总数 反应前后各元素的原子总数相等 配平步骤： （1）写出反应物和产物 （2）标出氧化值变化元素的氧化值，并求出其变化量（产物中的-反应物中的） （3）根据原则①，确定氧化剂和还原剂化学式前的系数 （4）根据原则②，配平其它元素原子的系数 例：写出高锰酸钾与盐酸作用制取氯气的反应方程式 （1）KMnO4+HCl→MnCl2+Cl2 （2） 配平：S+HNO3→SO2+NO 二、离子-电子法 配平原则： （1）反应过程中氧化剂所夺取的电子数必须等于还原剂失去电子数 （2）反应前后各元素的原子总数相等 配平步骤： （1）找出氧化剂和还原剂电对，并配平 （2）根据原则（1），两个半反应相加，整理 例：配平反应MnO4-+SO32-+H+→Mn2++SO42- 解 （1）MnO4-→Mn2+（氧化剂电对） SO32- →SO42- （还原剂电对） （2）2 MnO4-+8H++5e- = Mn2++4H2O 5 SO32- +H2O-2e- =SO42-+2H+ 例：配平反应MnO4-+SO32-→MnO42-+ SO42- （碱性介质） 解： 2 MnO4-+e- = MnO42- SO32-+2OH--2e- = SO42-+H2O 例：配平反应MnO4-+SO32-→MnO2+ SO42- （中性介质） 解： MnO4-→MnO2（还原反应） SO32- →SO42- （氧化反应） 2 MnO4-+2H2O+3e- = MnO2+4OH- 3 SO32- +H2O-2e- = SO42-+2H+ §11-2 原电池 一、丹尼尔电池 二、半电池·原电池符号·电极的分类 原则上，任何氧化还原反应都可以设计成半电池 两个半电池连通，都可以形成原电池 原电池符号： 习惯上把负极写在左边，正极写在右边，其中“︱”表示两相界面，“‖”表示盐桥，c表示