四川轻化工大学（四川理工学院）：《无机化学》课程教学课件（PPT讲稿）第三章 氧化还原反应

第三章氧化还原反应 [引言]什么是氧化还原反应？ 第一节基本概念 [认识过程 氧化一结合氧的过程 还原失去氧的过程 氧化失去电子过程 还原一得电子的过程 [问题如何认识反应：H2+C2→2HC1 一、氧化数（态、值） 1、定义：元素的一个原子在纯化学物种中的特定形 式电荷数。 特定性 “特定形式电荷数”服从下列规则

第三章 氧化还原反应 [引言]什么是氧化还原反应？ 第一节 基本概念 [认识过程] 氧化——结合氧的过程 还原——失去氧的过程 氧化——失去电子过程 还原——得电子的过程 [问题]如何认识反应：H2+Cl22HCl 一、氧化数（态、值） 1、定义：元素的一个原子在纯化学物种中的特定形 式电荷数。 特定性—— “特定形式电荷数” 服从下列规则

(1)纯化学物种的实际电荷数等于其组成元素的氧化数之和 (2)一般情况下，元素在化合状态中的氧化数规定不为零 处于周期表左下方元素的氧化数为+，右上方的为-； (3)化合状态，F为-1；大多数含氧化合物中0为-2，H除 金属氢化物外，为+1； (4)元素在分子间化合物中的氧化态与其在对应小分子中的 一样。 [注]①上述为计算元素氧化数的原则；规定将正负号置于 数的前面。 ②氧化态亦简称价态，但它与化合价概念不同。 二、氧化还原反应 —对立的统一体 定义：某些元素的氧化数发生改变的反应。 氧化—氧化数升高的过程 还原—氧化数降低的过程

⑴纯化学物种的实际电荷数等于其组成元素的氧化数之和 ⑵一般情况下，元素在化合状态中的氧化数规定不为零， 处于周期表左下方元素的氧化数为+，右上方的为－； ⑶化合状态，F为－1；大多数含氧化合物中O为－2，H除 金属氢化物外，为+1； ⑷元素在分子间化合物中的氧化态与其在对应小分子中的 一样。 [注] ①上述为计算元素氧化数的原则；规定将正负号置于 数的前面。 ②氧化态亦简称价态，但它与化合价概念不同。 二、氧化还原反应——对立的统一体 定义：某些元素的氧化数发生改变的反应。 氧化——氧化数升高的过程 还原——氧化数降低的过程

注]氧化剂、还原剂、氧化、还原、被氧化、被还原、氧 化数变化、电子得失等概念及关系。 三、氧化还原反应方程式配平（自学） 原则：质量守恒、电量守恒。（氧化数法和离子电子法） [规律]—介质产物的一般规律 酸中出水，碱中出水，水中出酸或碱 反应物多氧 酸性加H中→H2O 碱性加H20→OH 反应物少氧 酸性加H2O→H 碱性加OH→H2O 第二节电极电势（位） [引言]引起氧化数变化的原因是什么？

[注] 氧化剂、还原剂、氧化、还原、被氧化、被还原、氧 化数变化、电子得失等概念及关系。 三、氧化还原反应方程式配平（自学） 原则：质量守恒、电量守恒。(氧化数法和离子电子法) [规律]——介质产物的一般规律 酸中出水，碱中出水，水中出酸或碱 反应物多氧—— 酸性 加H+ → H2O 碱性 加H2O → OH- 反应物少氧—— 酸性 加H2O → H+ 碱性 加OH- → H2O 第二节 电极电势（位） [引言]引起氧化数变化的原因是什么？

一 氧化还原电对 一个氧化还原反应包含氧化、还原两过程，故拆分为两 半反应。例Zn+Cu2+→Zn2++Cu 氧化反应：Zn→Zn2++2e 还原反应：Cu2++2e→Cu 每个半反应表明了某元素高低不同氧化态之间的转化关系 [氧化型凹+ne一[还原型] 正向为还原，逆向为氧化，它们彼此依存，相互转化 关系与共轭酸碱对一样。称为氧化还原电对（电对)。 电对符号：[氧化型凹/还原型] [小结]每个氧化还原反应至少有两个电对，分别称为氧化 剂电对和还原剂电对。 氧化剂 氧化剂电对的氧化型充当 还原剂—还原剂电对的还原型充当

一、氧化还原电对 一个氧化还原反应包含氧化、还原两过程，故拆分为两 半反应。例 Zn + Cu2+  Zn2+ + Cu 氧化反应： Zn  Zn2+ + 2e 还原反应： Cu2+ +2e  Cu 每个半反应表明了某元素高低不同氧化态之间的转化关系 [氧化型] + ne  [还原型] 正向为还原，逆向为氧化，它们彼此依存，相互转化， 关系与共轭酸碱对一样。称为氧化还原电对（电对）。 电对符号：[氧化型]／[还原型] [小结]每个氧化还原反应至少有两个电对，分别称为氧化 剂电对和还原剂电对。 氧化剂——氧化剂电对的氧化型充当 还原剂——还原剂电对的还原型充当

二、氧化还原反应与原电池 反应：Zn+H2SO4稀→ZnSO4+H 用三种装置实现上述反应 (a） (b (c) 1.原电池：借助自发反应直接提供电能的装置。 例：Zn+Cu2+→Zn2++Cu组成的Daniel电池 原则上一个自发的氧化还原反应都可通过适当的方式获 得电能

二、氧化还原反应与原电池 反应：Zn + H2SO4(稀)  ZnSO4 + H2 用三种装置实现上述反应 H2SO4 (a) H2SO4 (b) H2SO4 (c) 1. 原电池：借助自发反应直接提供电能的装置。 例：Zn + Cu2+  Zn2+ + Cu 组成的Daniel电池 原则上一个自发的氧化还原反应都可通过适当的方式获 得电能

原电池：正极—得到电子流的极 负极—提供电子流的极 2.组成原电池的条件 ①自发反应—△G<0 ②氧化和还原反应分别在两处进行； ③两极的电解质溶液必须沟通。 3.原电池的表示—电池符号书写规则 ①还原剂电对写在左边，构成负极半电池； ②“或”表示分界面，“”表示盐桥； ③应注明溶质的浓度、气体的分压； ④当电对中无固体电导体时，加惰性材料作电导体。 例：DanielE电池符号 Voltal电池符号

原电池： 正极——得到电子流的极 负极——提供电子流的极 2. 组成原电池的条件 ①自发反应——△G＜0 ②氧化和还原反应分别在两处进行； ③两极的电解质溶液必须沟通。 3. 原电池的表示——电池符号书写规则 ①还原剂电对写在左边，构成负极半电池； ②“|或•”表示分界面，“‖”表示盐桥； ③应注明溶质的浓度、气体的分压； ④当电对中无固体电导体时，加惰性材料作电导体。 例：Daniel电池符号 Volta电池符号

[小结 ①原电池由正负两个半电池组成，分别由电池反应的 两个电对构成。 ②负极半电池提供电子流，由电池反应中的还原剂电 对充当。 ③电池反应中的氧化剂在正极。 三、电极电势及其测定 电极电势—电极的电位，是体系的性质之一，为状 态函数，其绝对值难测定。 1、比较的基准—标准氢电极 电极符号：PtHP,·HM 规定：298K标准氢电极的电位为零

[小结] ①原电池由正负两个半电池组成，分别由电池反应的 两个电对构成。 ②负极半电池提供电子流，由电池反应中的还原剂电 对充当。 ③电池反应中的氧化剂在正极。 三、电极电势及其测定 电极电势——电极的电位，是体系的性质之一，为状 态函数，其绝对值难测定。 1、比较的基准——标准氢电极 电极符号：Pt | H2(P) • H+ (1M) 规定：298K标准氢电极的电位为零

2、标准电极电势 将标准氢电极固定作为负极半电池，其他电极（标 态)作正极，构成原电池。 则：e9-°-°-= 例：测Zn2+/Zn的0o 电池：(-)Pt|HP·HaMIZn2+awZn(什） [注]①有酸表和碱表之分仲4°、) ②又称还原电位； ③值与电极写法无关； ④仅适用于水溶液。 四、电极电势的意义和应用 ⊙为还原电位，即发生还原反应，故其电位的代数 值越大，该电对中氧化型的氧化能力越强

2、标准电极电势 将标准氢电极固定作为负极半电池，其他电极（标 态）作正极，构成原电池。 则：ε =  (+)－  (－)=   (+) 例：测Zn2+／Zn的  电池：(－) Pt | H2(P) • H+ (1M)‖Zn2+ (1M) | Zn (+) [注]①有酸表和碱表之分(A  、 B ) ②又称还原电位； ③ 值与电极写法无关； ④ 仅适用于水溶液。 四、电极电势的意义和应用  为还原电位，即发生还原反应，故其电位的代数 值越大，该电对中氧化型的氧化能力越强

1.意义：表征了电对中氧化型的氧化能力和还原型的 还原能力。 2.应用： ①氧化、还原能力的判断 金属活动顺序表。 ②判断氧化还原反应自发进行的方向。 8>0 8=+)一(-) [强氧化型]1+[强还原型]2→[弱氧化型]2+[弱还原型： “对角线方向相互反应”规则（自己思考) 例：在含C1一、B一、I一混合液中，选用何种氧化剂只 氧化I一为2 ③判断反应产物 前提]不考虑反应速度，水溶液中，标准态

1. 意义：表征了电对中氧化型的氧化能力和还原型的 还原能力。 2. 应用： ①氧化、还原能力的判断 金属活动顺序表。 ②判断氧化还原反应自发进行的方向。 ε＞0 ε= (+)－(－) [强氧化型]1+[强还原型]2  [弱氧化型]2+[弱还原型]1 “对角线方向相互反应”规则（自己思考） 例：在含Cl－、Br－、I－混合液中，选用何种氧化剂只 氧化I－为I2 ③判断反应产物； [前提]不考虑反应速度，水溶液中，标准态

④反应限度 [问题]电池电动势与热力学的自由能变有何联系？ .△G=W(有用功) 若只作电功，则-W=C×&nFε ∴.-△G=nFe △G=-nFe 标态下，△G9=-nFεo 又.△Go=-RTnK.-RTnK=-nFe9 由&可计算K 例：借助°确定AgCI的Ksp AgCl(s)÷Ag+CI 第三节影响电极电势的因素 [讨论]实验室制取氯气反应MnO2+C2 [说明]要受到外界因素的影响（仅讨论浓度、压力）

④反应限度 [问题]电池电动势与热力学的自由能变有何联系？ ∵ △G=Wf (有用功) 若只作电功，则 -Wf=C×ε=nFε ∴ －△G=nFε △G=－nFε 标态下，△G=－nFε  又∵ △G=－RTnK ∴ －RTnK =－nFε  由ε 可计算K 例：借助  确定AgCl的Ksp AgCl(s）  Ag++Cl- 第三节 影响电极电势的因素 [讨论]实验室制取氯气反应MnO2+Cl2 [说明] 要受到外界因素的影响(仅讨论浓度、压力)