第12章 氧化还原反应

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第12章 氧化还原反应 1 12.1 氧化还原的基本概念p氧化数Cu2? ? Zn Zn2? ? Cu 得失电子H2(g)? Cl2(g) 2HCl(g) 电子偏移   氧化数:是指某元素的一个原子的荷电数,该荷电数是假定把每一化学键中的电子指定给电负性更大的原子而求得的,也是元素原子的表观电荷数,如 H+ 、Cl – 。 2p确定氧化数的规则1、元素单质的氧化数为零。如 Fe、Al、H2、 Cl2 、S.2、离子化合物中,元素的氧化数就等于离子的 电荷数。3、共价化合物中,元素的氧化数是将共价键中 的电子指定给电负性更大的原子后,各元素原 2- 子的形式荷电数。如:CO、S4O6 、Fe3O44、中性分子中各元素原子氧化数的代数和为零。 3(5)氢在化合物中的氧化数一般为+1,但在金属氢化物,如NaH、CaH2中,氢的氧化数为-1。氧在化合物中的氧化数一般为-2,但在过氧化物,如H2O2、BaO2等中,氧的氧化数为-1。在超氧化物,如KO2中,氧的氧化数为-1/2。在氟氧化物,如OF2中,氧的氧化数为+2。氟在化合物中的氧化数皆为-1。 例 计算下列物质中带*元素的氧化数。 * * 2- * 2- * - * H2S O4、S 2O3 、S4 O6 、Mn O4 、Fe3 O4 6 2 2.5 7 8/3 4p氧化剂与还原剂 ? ? - - Cl2 ? 2e ? 2Cl 2I - 2e ? I2 2Cu? ? Cu ? Cu2? 2Fe3? ? Fe ? 3Fe2? 氧化反应:元素原子氧化数升高的过程 还原反应:元素原子氧化数降低的过程 氧化剂:氧化数降低的物质 还原剂:氧化数升高的物质 5★ 在一个氧化还原反应中氧化与还原反应总是同时发生(有得必有失、有失必有得)★自氧化还原反应:氧化数的变化发生在同一物质内不同元素之间的反应。 2KClO3=2KCl+3O2★歧化反应:氧化数的变化发生在同一物质内同一元素的不同原子上的反应。其逆过程称为反歧化反应。 2H2O2=O2+2H2O 6p 氧化还原电对 在氧化还原反应中,氧化剂与它的还原产物、还原剂与它的氧化产物组成的电对,分别称为氧化还原电对。例如下列反应中,存在两个电对: 3+ 2+ -Fe / Fe 和I2/I 。 3+ - 2+ 2 Fe +2 I =2 Fe + I2 在氧化还原电对中,氧化数较高者称 3+ 为氧化型(如Fe 、I2),氧化数较低者 称为还原型(如Fe2+、I-) 7氧化型与还原型存在着共轭关系,如: 氧化型+ne-=还原型 Fe3+ + e-= Fe2+ - - I2 + 2e = 2I 氧化型物质的氧化能力越强,对应的还原型物质的还原能力就越弱。 - 2+ - 例如:MnO4 /Mn 电对中,MnO4 氧化能力强,是强氧化剂,而Mn2+的还原能力较弱,是弱还原剂。 8 在氧化还原反应中,电对物质的共轭关系式称为氧化还原半反应,如:Cu2+/Cu Cu2++2e-=Cu 氧化还原反应实际上是由两个或两个以上电对组合而成的,电对中氧化型物质得电子,在反应中做氧化剂,而另一电对中还原型物质失电子,在反应中做还原剂。 物质的氧化还原能力的大小是相对的,例如H2O2 9 12.2 氧化还原反应方程式的配平p氧化数法p离子-电子法(半反应法) 离子电子法适用于水溶液中发生的离子反应方程式的配平。 配平原则: (1) 电荷守恒:得失电子数相等。 (2) 质量守恒:反应前后各元素原子总数相等。 10配平步骤:(1)用离子式写出主要反应物和产物(气体、纯液 体、固体和弱电解质则写分子式)。(2)将反应分解为两个半反应式,并配平两个半反应的原子数及电荷数。(3)根据电荷守恒,以适当系数分别乘以两个半反应式,然后合并,整理,即得配平的离子方程式;有时根据需要可将其改为分子方程式。 + -(4)用H 和H2O调整酸性介质中O原子个数,用OH 和H2O调整中性和碱性介质中O原子个数。注意:任何条件下,不允许反应式中同时出现H+和OH-离子 11 例:配平反应方程式 酸性溶液中KMnO4 ? K2SO3 ?????MnSO4 ? K2SO4 12 ? 2? 2? 2?(1) MnO 4 ? SO 3 ? SO 4 ? Mn ? ? ? 2? ①(2) MnO 4 ? 8H ? 5e ? Mn ? 4H 2 O 2? 2? ? ? SO 3 ? H 2 O ? SO 4 ? 2H ? 2e ② (3) ①×2+②×5得 ? ? ? 2? 2MnO 4 ? 16H ? 10e ? 2Mn ? 8H 2 O 2? 2? ? ? ?) 5SO 3 ? 5H 2 O ? 5SO 4 ? 10H ? 10e ? 2? ? 2? 2? 2MnO4 ?5SO3 ?6H ? 2Mn ?5SO4 ?3H2O 2KMnO4 ?5K2SO3 ?3H2SO4 ? 2MnSO4 ?6KSO4 ?3H2O 13 Δ 例:配平 Cl2 (g)? NaOH???NaCl? NaClO3 解: ? ? ①Cl2 (g) ? 2e ? 2Cl ? ? ?Cl2 (g) ?12OH ? 2ClO3 ? 6H 2O ?10e ② ①×5+②得 ? ? ?6Cl 2 (g) ?12OH ? 10Cl ? 2ClO3 ? 6H 2O 化简得: ? ? ?3Cl(2 g)? 6OH ? 5Cl ? ClO3 ? 3H 2O3Cl(g)? 6NaOH ? 5NaCl ? NaClO ? 3H O 2 3 214 12.3 原电池和电极电势p原电池的组成对反应 Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+ +2--------0 0 ———————+2 发生了电子转移,但不能表现出来,只有在特定的装置中才能使电子的转移变为电子的定向移动。 15电池反应: Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+(-)锌电极,氧化半反应:Zn - 2e = Zn2+(+)铜电极,还原半反应:Cu2+ + 2e = Cu 盐桥的作用:1、连接外电路,2、消除液接电势(K+和 Cl-迁移速率相近)。 16正极:电子经外电路流向的那个电极叫正极。负极:电子从哪个电极流出那个电极叫负极。正极:发生还原反应的极叫正极。(正-还)。负极:发生氧化反应的极叫负极。(负-氧)。(-)锌电极,Zn - 2e = Zn2+;(+)铜电极,Cu2+ + 2e = Cu两个反应相加: Zn+Cu2+ = Zn2++Cup原电池符号 用“||”表示盐桥 负极写在左边 正极写在右边 浓度 “|” 表示相与相之间的界面 18电池符号的书写规则:1. 以分子式或化学式表示原电池中各物质组成;2. 以“︱”表示两相间界面,“‖”表示盐桥,“(﹣)、(﹢) ”表示正负极;溶液靠盐桥,电极板在两边。3. 按着负极在左,正极在右的原则,依各化学物质的接触次序排列各物质;4. 同一相中的不同物质之间要用“ ,”隔开;5. 非标准状态要注明聚集状态、浓度、压力(气体);6. 如果电极反应中无固体金属单质,需要外加一惰性电极材料(Pt或石墨)作为电流的传导体;7. 强电解质,可以只写参加反应的那种离子;对于弱电解质或难溶电解质,必须写分子式。 19 例:将下列反应设计成原电池并以原电池符号表示 2? ?1
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