《无机化学》课程教学资源（教案讲义）第十章 氧化还原反应 电化学基础 10.1 氧化还原反应

10氧化还原反应电化学基础(1) 10.1氧化还原反应 例1:Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu电子得失(转移) 例2:C+O2→O=C=O电子偏移 氧化还原反应过程中,有电子的转移或偏移,某些元素的氧化数发生了变化。 氧化一还原反应的共同特征:反应物中含有化合价变化的元素 氧化态(数 1、定义 氧化数是指某元素一个原子的荷电数,该荷电数是假定把每一个化学键中的电子指定给电负 性大(即吸电子能力强)的原子而求得的。(得到电子为负价,失去电子为正价) 电负性:不同元素在分子中吸引电子的能力 电负性↑,吸引电子能力↑,其中F最强,x=40 、规律: H Li Be b C o F c Br I 2.11.01.52.02.53.03.54.03.02.82.5 NaCl:xNa=0.9,x=3.0,∴Na为+1价,Cl为-1价 CO2:O=C=O,x=3.5,x=2.5,∴C为+2价,O为-2价。 确定氧化态的一般原则:pl69 (1)单质中,元素的氧化数为0:如:O2,Cl2,Fe (2)离子中,元素的氧化数=离子的电荷数:如: Na+Icl-I: (3)H:一般为+1价,但在NaH,KH中为-1价 (4)O:一般为-2价,但在过氧化物(H2O2,Na2O2)中为-1价 (5)中性分子,各氧化数代数和=0, (6)多原子离子,各氧化数代数和=电荷数 氧化和还原氧化剂和还原剂 失电子的过程称为氧化,氧化数升高:得电子的过程称为还原,氧化数降低 得电子,降低,被还原,为氧化剂:失电子,升高,被氧化,为还原剂。 Zn -2e Zn2氧化反应;Cu2+2e 还原反应 即可把一个氧化还原反应表示为两个半反应,每个半反应中包含了同一种物质的两种氧化态 氧化还原电对: 氧化型/还原型(氧化数高/氧化数低) Zn2+/Zn, Cu2+/Cu, H*/H2, Sn+/Sn2+, Fe3+/Fe2+f 氧化还原反应方程式的配平 1、总规律: 对多原子:一个原子得失电子数要乘以原子个数 对于多元素:将所有得电子或失电子的数目合并后再求最小公倍数(整体标价)

1 10 氧化还原反应 电化学基础(1) 10.1 氧化还原反应 例 1：Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu 电子得失（转移） 例 2：C + O2 → O=C=O 电子偏移 氧化还原反应过程中，有电子的转移或偏移，某些元素的氧化数发生了变化。 氧化—还原反应的共同特征：反应物中含有化合价变化的元素。 一、氧化态（数） 1、定义： 氧化数是指某元素一个原子的荷电数，该荷电数是假定把每一个化学键中的电子指定给电负 性大（即吸电子能力强）的原子而求得的。（得到电子为负价，失去电子为正价） 电负性：不同元素在分子中吸引电子的能力。 电负性↑，吸引电子能力↑，其中 F 最强，χ=4.0 2、规律： H Li Be B C N O F Cl Br I 2.1 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 3.0 2.8 2.5 NaCl：χNa=0.9，χCl=3.0，∴Na 为+1 价，Cl 为-1 价。 CO2：O=C=O，χO=3.5，χC=2.5，∴C 为+2 价，O 为-2 价。 确定氧化态的一般原则：p169 （1）单质中，元素的氧化数为 0；如：O2，Cl2，Fe； （2）离子中，元素的氧化数=离子的电荷数；如：Na+1Cl-1 ； （3）H：一般为+1 价，但在 NaH，KH 中为-1 价； （4）O：一般为-2 价，但在过氧化物（H2O2，Na2O2）中为-1 价； （5）中性分子，各氧化数代数和=0， （6）多原子离子，各氧化数代数和=电荷数 二、氧化和还原 氧化剂和还原剂 失电子的过程称为氧化，氧化数升高；得电子的过程称为还原，氧化数降低。 得电子，降低，被还原，为氧化剂；失电子，升高，被氧化，为还原剂。 Zn + Cu2+ —→ Zn2+ + Cu Zn —2e —→ Zn2+ 氧化反应；Cu2+ ＋ 2e —→ Cu 还原反应。 即可把一个氧化还原反应表示为两个半反应，每个半反应中包含了同一种物质的两种氧化态。 氧化还原电对： 氧化型 / 还原型（氧化数高 / 氧化数低） Zn2+/Zn，Cu2+/Cu，H+ /H2，Sn4+/Sn2+，Fe3+/Fe2+等 三、氧化还原反应方程式的配平 1、总规律： 对多原子：一个原子得失电子数要乘以原子个数； 对于多元素：将所有得电子或失电子的数目合并后再求最小公倍数（整体标价）；

对于关键系数:只能放在纯粹(只)发生了氧化或还原反应的物质前 对于部分氧化还原物质:应将氧化还原部分和非氧化还原部分合并总数后再放在该物质前 、氧化一还原反应的配平原则: (1)质量定恒:反应前后各元素的原子个数相等 (2)电荷守恒:反应中还原剂失去电子总数等于氧化剂得到电子总数。 3、氧化一还原反应方程式的配平步骤: (1)找变价:找出反应前后变价元素的化合价: (2)列变化:列出元素化合价升降的数目 (3)求总数:求出化合价升降的数目的最小公倍数,即方程式中得失电子总数 (4)查数电:检查方程式前后元素原子的种类、个数、电荷数目是否一致。 4、氧化一还原反应方程配平举例: ①完全氧化还原反应:变价元素化合价反应前后全部改变 例:NH3+O2→NO+H2O (1)找变价:N3→N2,O0→O2(注:若方程式出现双原子或多原子分子时,有关原子个 数要扩大相应倍数) (2)列变化:↑5,↓4(注:“↑”表价升,“↓”表化合价降) (3)求总数:5和4最小的公倍数为20,故5×4,4×5分别为化合价升、降总数(注:5 ×4,4×5形式前者为化合价升降数,后者为相应反应物所需的物的量,故,4、5分别为反应物 NH3和O2前与数一一乘几配几) 4NH3+5O2→4NO+6H2O (4)根据观察法配平其它系数,(根据质量守恒及电荷守恒原则)并检查反应前后是否守 恒(电荷、原子系数) 小结1:1、完全氧化一还原反应的配平按配平步骤顺次配平。 ②不完全氧化一还原反应方程式的配平 例: CutHNO3(稀)→Cu(NO3)2+NO+H2O (1)找变价::Cu→Cu2+,N5+→N2+ (2)列变化:↑2,↓3 (3)求总数:2×3,3×2 (4)配系数查数目:3Cu+2HNO3(稀)→3Cu(NO3)2+2NO+H2O 注:↓3×2,按1的方式,方程式中HNO3及NO前应配2,但实际上,这是反映实际参加 氧化一还原反应的(即化合价改变)的N元素,本例中HNO3分成两部分,一部分转为NO,参 加了氧化一还原反应,另一部分化合价无变化,转为Cu(NO3),故反应前需HNO3总量应为NO 的2加Cu(NO3)2中的6个NO3,共需8个HNO3,故HNO3前系数应为8,不为2 3Cu+8HNO3(MB)=3Cu(NO3)2+4H2O 小结2:不完全氧化一还原反应按1步骤配平后,还应注意没有参加氧化一还原反应部分物 质的前后关系 ③自身氧化一还原反应(逆向配平法)

2 对于关键系数：只能放在纯粹（只）发生了氧化或还原反应的物质前； 对于部分氧化还原物质：应将氧化还原部分和非氧化还原部分合并总数后再放在该物质前。 2、氧化—还原反应的配平原则： （1）质量定恒：反应前后各元素的原子个数相等； （2）电荷守恒：反应中还原剂失去电子总数等于氧化剂得到电子总数。 3、氧化—还原反应方程式的配平步骤： （1）找变价：找出反应前后变价元素的化合价； （2）列变化：列出元素化合价升降的数目； （3）求总数：求出化合价升降的数目的最小公倍数，即方程式中得失电子总数； （4）查数电：检查方程式前后元素原子的种类、个数、电荷数目是否一致。 4、氧化—还原反应方程配平举例： ①完全氧化还原反应：变价元素化合价反应前后全部改变。 例：NH3+O2 → NO+H2O （1）找变价：N3-→N2+，O0→O2-（注：若方程式出现双原子或多原子分子时，有关原子个 数要扩大相应倍数） （2）列变化：↑5，↓4（注：“↑”表价升，“↓”表化合价降） （3）求总数：5 和 4 最小的公倍数为 20，故 5×4，4×5 分别为化合价升、降总数（注：5 ×4，4×5 形式前者为化合价升降数，后者为相应反应物所需的物的量，故，4、5 分别为反应物 NH3 和 O2 前与数——乘几配几） 4NH3+5O2 → 4NO+6H2O （4）根据观察法配平其它系数，（根据质量守恒及电荷守恒原则）并检查反应前后是否守 恒（电荷、原子系数） 小结 1：1、完全氧化—还原反应的配平按配平步骤顺次配平。 ②不完全氧化—还原反应方程式的配平： 例：Cu+HNO3(稀) → Cu(NO3)2+NO+H2O （1）找变价：：Cu0→Cu2+，N5+→N2+ （2）列变化：↑2，↓3 （3）求总数：2×3，3×2 （4）配系数查数目：3Cu+2HNO3（稀）→ 3Cu(NO3)2+2NO+H2O 注：↓3×2，按 1 的方式，方程式中 HNO3 及 NO 前应配 2，但实际上，这是反映实际参加 氧化—还原反应的（即化合价改变）的 N 元素，本例中 HNO3 分成两部分，一部分转为 NO，参 加了氧化—还原反应，另一部分化合价无变化，转为 Cu(NO3)2，故反应前需 HNO3 总量应为 NO 的 2 加 Cu(NO3)2 中的 6 个 NO3 -，共需 8 个 HNO3，故 HNO3 前系数应为 8，不为 2。 3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+4H2O 小结 2：不完全氧化—还原反应按 1 步骤配平后，还应注意没有参加氧化—还原反应部分物 质的前后关系。 ③自身氧化—还原反应（逆向配平法）

逆向配平法是针对1、2而言,1、2均为先配反应物,然后根据守恒关系配平生成物,而逆 向配平法则是先配生成物,再配平反应物。 例:Cl2+KOH→KCl+KClO3+H2O 1,1×5 Cl+KoH -5KCl+1KCIO3H2O 然后配反应物:3Cl2+6KOH=5KCl+KClO3+3H2O 小结3:自身氧化一还原反应应采用逆向配平法配平 ④多种元素(两种以上)价态发生的氧化一还原反应方程式 例:Cu2S+HNO3→Cu(NO3)2+NO+H2SO4+H2O Cu+→Cu2+,s2→S6+,N5+→N2+(注:Cu与S以Cu2S整体出现,故先在Cu前 配2是很重要的,其它物质类似);↑(2+8)10,↓3;10×3,3×10 3Cu2S+10HNO3- Cu(NO3 )2+10NO-+3H2SO4+H2O 此反应属部分氧化一还原反应,也需按2处理:故 3Cu2S+22HNO3=6Cu(NO3 )2+IONO+3H2SO4+8H20 练习题 例1:(完全氧化还原反应) 5SO2+ 2KMnO4 2H20 K2SO4 2MnSO4 2H,SO4 例2 3K2SO3 + K2 Cr20, 4H2SO4(9)- 4K2SO4 Cr2(SO4)3+4H2O 2 例3:(不完全氧化一还原反应) Cu+4HNO3(浓)一→Cu(NO3)2+2NO2+2H2O 0 5NaCIO I2 2NaOH →2NaO3+5NaCl+H2O ↑5×2

3 逆向配平法是针对 1、2 而言，1、2 均为先配反应物，然后根据守恒关系配平生成物，而逆 向配平法则是先配生成物，再配平反应物。 例：Cl2+KOH → KCl+KClO3+H2O Cl5+→Cl0，Cl-→Cl0；↓5，↑1；5×1，1×5 Cl2+KOH → 5KCl+1KClO3+H2O 然后配反应物：3Cl2+6KOH=5KCl+KClO3+3H2O 小结 3：自身氧化—还原反应应采用逆向配平法配平。 ④多种元素（两种以上）价态发生的氧化—还原反应方程式 例：Cu2S+HNO3 → Cu(NO3)2+NO+H2SO4+H2O Cu+ → Cu2+，S 2- → S 6+，N5+ → N2+（注：Cu 与 S 以 Cu2S 整体出现，故先在 Cu 前 配 2 是很重要的，其它物质类似）；↑（2＋8）10，↓3；10×3，3×10 3Cu2S+10HNO3 → Cu(NO3)2+10NO+3H2SO4+H2O 此反应属部分氧化—还原反应，也需按 2 处理：故： 3Cu2S+22HNO3=6Cu(NO3)2+10NO+3H2SO4+8H2O 练习题： 例 1：（完全氧化还原反应） +4 +7 +6 +2 +6 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O —→ K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4 ↑2 ↓5 例 2： +4 +6 +6 +3 +6 3K2SO3 + K2Cr2O7 + 4H2SO4（稀）—→ 4K2SO4 + Cr2（SO4）3 + 4H2O ↑2 ↓3×2 例 3：（不完全氧化—还原反应） 0 +5 +2 +4 Cu + 4HNO3（浓）—→ Cu（NO3）2 + 2NO2 + 2H2O ↑2 ↓1 例 4： +1 0 +5 -1 5NaClO + I2 + 2NaOH —→ 2NaIO3 + 5NaCl + H2O ↓2 ↑5×2