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高中化学氧化还原反应和电化学

第六章氧化─还原反应和电化学

Chapt e r 6 Oxidation-Reduction Reactions & Electrochemistry

本章研究另一类化学反应──氧化─ 还原反应（有电子转移的反应）

§6-1 氧化─ 还原反应 Oxidation —Reduction Reactions

一、氧化数（Oxidation Number ）

1．氧化数是一个经验值，是一个人为的概念。 2．引入此概念，有以下几方面的应用：

(1) 判断是否发生氧化──氧化数升高、氧化反应、还原剂 reducing agent ( reductant )；氧化数降低、还原反应、氧化剂 oxidizing agent ( oxidant )。 (2) 计算氧化──还原当量 (3) 配平氧化──还原反应方程式

(4) 分类化合物，如Fe ( Ⅲ )、Fe (Ⅱ)；Cu (Ⅰ)、Cu (Ⅱ)。

引入氧化数，可以在不用详细研究化合物的结构和反应机理的情况下，实现上述四点。

3．怎样确定氧化数

(1) 在离子化合物中，元素的氧化数等于离子的正、负电荷数。

(2) 在共价化合物中，元素的氧化数为两个原子之间共用电子对的偏移数。

a ．在非极性键共价分子（单质）中，元素的氧化数为零，如P 4、S 8、Cl 2中P 、S 、Cl 的氧化数都为零；

b ．在极性键共价分子中，元素的氧化数等于原子间共用电子对的偏移数，例如：

11H :F +-，1 1 11(-2)

H :O :H +--+，11 0011(1)

H :O :O:H +--+-，11 +11

(0)

H ::F O +--。

(3) 具体规定：

a ．单质的氧化数为零，例如P 4、S 8中P 、S 的氧化数都为零，因为P －P 和

S －S 键中共用电子对没有偏移；

b ．除了在NaH 、CaH 2、NaBH 4、LiAlH 4中氢的氧化数为-1以外，氢的氧

化数为+1；

c ．所有氟化物中，氟的氧化数为-1；

d ．氧的氧化数一般为-2，但有许多例外，例如2O (1/2)--、22O (1)-

-、3O (1/3)--、

21/2O ()++、2OF 2)(+等；

目前元素的最高氧化数达到+8，在OsO 4、RuO 4中，Os 和Ru 的氧化数均

为+8，其它元素的最高氧化数至多达到其主、副族数。例如：Na 2Cr 2O 12和CrO 5

中，Cr 的氧化数为+6，因为这些化合物中有22O -

（O 的氧化数为-1）存在；

e ．在配合物中，当自由基或原子团作为配体时，其氧化数均看作-1：CH 3(-1)、

C 5H 5(-1)等，当中性分子作为配体时，若配体中的配位原子提供偶数个电子，如H 2O 、CO 、NH 3、C 2H 4、C 6H 6等，其氧化数为零，但NO 作为配体时，氧化数为+1，如4

4Cr (NO )-+，因为NO ＋

与CO 是等电子体，所以NO 作为配体时，可

以看作先给出一个电子到中心体上，然后再提供一对电子占有中心体的空轨道。 4．氧化数与化合价（化学键）的区别

(1) 它们的含义不同：化合价是原子间相互作用力的表示，反映出形成化学键的能力，

而氧化数是人为规定的，当然还是要服从公认的规则。

例如在有机化合物中C 原子都呈4价，而在不同化合物中，碳可以有不同氧化数：

(2) 所用的数字范围不同：化合价取整数（一般不超过+8或-4），如Fe 3O 4，Fe 的化合价为+2，+3。氧化数可以取零，分数或整数，如Fe 3O 4的表观（平均）氧化数为+8/3，而实际氧化数为+2、+3。

(3) 表示的符号不同：Pauling 建议，氧化数表示为+m 、-n ；化合价：在离子化合物中，用m +、n -表示，在共价化合物中，用罗马字母表示，Fe (Ⅱ)、Fe (Ⅲ)。

二、氧化── 还原当量（Redox Equivalent ）

1．定义：氧化剂的当量等于氧化剂的分子量或式量除以氧化剂在参与反应中氧化数的降

低值，还原剂的当量等于还原剂的分子量或式量除以还原剂在参与反应中氧化数的升高值。 2．实例：KMnO 4K 2MnO 4 157.8/1 Fe

FeO 56/2

KMnO 4

MnO 2 157.8/3 Fe

Fe 2O 3 56/3

KMnO 4Mn 2+ 157.8/5 Fe

Fe 3O 4 3?56/8

FeO

56162

+ ，Fe 2O 3Fe

16023

? ，Fe 3O 4Fe

2323(8/3)

3．在不同的氧化── 还原反应中，同一化合物的氧化当量（或还原当量）也可以不同，

这是由于它们在不同的氧化─ 还原反应中，氧化数的变化不同所致。

4．若氧化剂（或还原剂）用摩尔质量代入上式，所求的是氧化剂的克当量（或还原剂的

克当量）。

5．在任何一个氧化── 还原反应中，氧化剂的克当量数必然等于还原剂的克当量数。

三、氧化─ 还原方程式的配平（Balancing Oxidation-Reduction Equations ）

1．氧化数法（The oxidation number method ）

(1) 基本依据：在配平的氧化 — 还原反应方程式中，氧化数的总升高值等于氧

化数的总降低值。

(2) 步骤：以 P 4 + HClO 3

HCl + H 3PO 4为例

a ．正确书写反应物和生成物的分子式或离子式；

b ．找出还原剂分子中所有原子的氧化数的总升高值和氧化剂分子中所有

原子的氧化数总降低值，4P ：4 ? ( +5 - 0 ) = +20 ， Cl ：- 1 - ( +5 ) = -6； c ．根据b 中两个数值，找出它们的最小公倍数(60)，进而求出氧化剂、还原剂分子前面的系数(10，3)，即 3P 4 + 10HClO 3

12H 3PO 4 + 10HCl ；

d ．用物质不灭定律来检查在反应中不发生氧化数变化的的分子数目，以

达到方程式两边所有原子相等。上式中右边比左边多36个H 原子和18个O 原子，所以左边要添加18个H 2O 分子。

3P 4 + 10HClO 3 + 18H 2O

12H 3PO 4 + 10HCl

例：As 2S 3 + HNO 3

H 3 2As ：2 3S ：3 ?N ：2 - 5 = -3 3As 2S 3 + 28HNO 3 + 4H 2O

6H 3AsO 4 + 9H 2SO 4 + 28NO

2．离子── 电子法（The ion-electron method ）

(1) 基本依据：在离子方程式两边，原子个数与离子电荷数都必须相等。

(2) 具体步骤：以H + + 3NO -

+ Cu 2O Cu 2+ + NO + H 2O 为例

a ．先将反应物和产物以离子形式列出（难溶物、弱电解质和气体均以分

子式表示）；

b ．将反应式分成两个半反应── 一个是氧化，另一个是还原； Cu 2O

Cu 3

NO -

c ．加一定数目的电子和介质（酸性条件下：H +－H 2O ；碱性条件下：OH ―

―

H 2O ），使半反应两边的原子个数和电荷数相等── 这是关键步骤；

Cu 2O + 2H +2Cu 2+ + H 2O + 2e ①

3NO -

+ 4H +NO + 2H 2O - 3e ② d ．根据氧化还原反应中得失电子必须相等，将两个半反应乘以相应的系数，

合并成一个配平的离子方程式：

①×3 + ②×2 得：

3Cu 2O + 23NO -

+ 14H +

6Cu 2+ + 2NO + 7H 2O

(3) 实例

a ．323ClO As S -

+ 2244H AsO SO Cl ---

C l O 6H -

2Cl 3H O 6e -

①

232As S 20H O + 22442H AsO 3SO 36H 28e --+

+++

②

①×14 + ②×3得：

323214ClO 3As S 18H O -

++224414Cl 6H AsO 9SO 24H ---

++++

b ．4ClO

Cr(OH)-

+ 24Cl CrO --

2ClO H O -+

Cl 2OH 2e --

+- ①

C r (O H )4O H

-+ 242CrO 4H O 3e -

++ ②

①×3 + ②×2得

43ClO 2Cr(OH)2OH ---

++24

23Cl 2CrO 5H O --

++ *离子 — 电子法配平的关键：

(i) 每个半反应两边的电荷数与电子数的代数和相等，原子数相等；

(ii) 正确添加介质：在酸性介质中，去氧加H ＋

，添氧加H 2O ；在碱性介质中，去氧加H 2O ，添氧加OH －

。

(iii) 根据弱电解质存在的形式，可以判断离子反应是在酸性还是在碱性介质中进行。 (4) 优点：a ．不用计算氧化剂或还原剂的氧化数的变化，

b ．在配平过程中，不参与氧化—还原反应的物种自然会配平。

当然还有一些其它的配平方法，但这两种方法是最基本的。我们介绍一种有机物的氧化—还原反应的配平方法：

C 2H 5OH + O 2

CH 3CHO + H 2O

从C 2H 5OH

CH 3CHO ，右边比左边少两个氢原子，相当于少一个氧原子。

可看作氧化数变化为2，而O 2

H 2O ，氧化数变化为4。 ∴ 2C 2H 5OH + O 2

2CH 3CHO + 2H 2O

CH 2CH(CH 3)2

COOH

+ KMnO 4 + H 2SO 4

+ (CH 3)2C ＝ O

+ MnSO 4 + K 2SO 4 + H 2O

CH 2CH(CH 3)2

与

COOH

、(CH 3)2C ＝O 相比较，前者比后两者少3个

O 原子、多两个H 原子，相当于少4个O 原子，就相当于8个电子，而Mn 7+

+5e

Mn 2+。

CH 2CH(CH 3)2

COOH

+ 8KMnO 4 + 12H 2SO 4+ 5(CH 3)2C ＝ O

∴+ 8MnSO 4 + 4K 2SO 4 + 17H 2O

§6-2 电极电势 Electrode Potential

一、法拉第电解定律（Faraday’s Electrolysis Laws ）

第一个系统研究电解的是美国大化学家Davy ，而对电解进行定量研究的是他慧眼的学生和助手Faraday 。Davy 在科学上的功绩固然伟大（发现了金属钠、钾），但是比那些发现更有价值的是他从书铺的工人中提拔了伟大的科学家法拉第。法拉第在1832年做了电解实验：

1．法拉第第一电解定律：电解时，在电极上产生物质的质量与通过电解池的电量成正比。 2．电子数与电荷数的关系：1mol 电子为6.022?1023个电子，1个电子的电量为1.602?10-19 库

仑，则1mol 电子所带的电量为6.022?1023?1.602?10-19 = 96472 (C) ≌96500 (C) = 1F 。所以电解过程中，对于有n mol 电子转移的反应，消耗的电量为Q = I (安培)? t (秒) = nF 。 3．法拉第第二电解定律：每通过96500库仑的电量（精确值为96487库仑），就有1个

克当量的任何离子淀积到电极上。例如：

在电解过程中，相当于接受或给出1mol电子的物质的质量，称为一个克当量。它在数值上等于该物质的氧化──还原当量。

4．法拉第电解定律的近代观点叙述：电解时，当一个法拉第电量（1F）通过电解槽时，在阳极（anode）上发生了氧化反应并产生一个克当量的氧化产物；在阴极（cathode）上发生了还原反应并产生一个克当量的还原产物。

二、电极电位（电极电势）（Electrode Potential）

In principle, the energy released in a spontaneous redox reaction can be used to perform electrical work. This task is accomplished through a voltaic, (or galvanic), cell, a

device in which electron transfer takes place through an external pathway rather than

directly between reactants.

1．原电池（Galvanic cell）

(1) 组成（composition）：原电池的负极（negative pole）──氧化反应（oxidation），

原电池的正极（positive pole）──还原反应（reduction）

a．金属──金属离子电极：Zn2+── Zn Cu2+──Cu，选择金属本身作电极；

b．气体──离子电极：Cl2──Cl－，选择惰性金属或碳棒作电极；

c．金属──金属难溶盐或氧化物──阴离子电极：Hg－Hg2Cl2| Cl－，Ag－AgCl | Cl－。

(2) 电池符号：(-) Zn | ZnSO4 (c1) || CuSO4 (c2) | Cu (+)（Daniell’s cell）

负极放在左边，正极放在右边，其中“|”表示相的界面，“||”

表示两种不同的溶液，或两种不同浓度的同种溶液间用盐桥来连接，c表示溶液的

浓度。

Fig 6.1 The original Daniell ’s cell consists of copper and Fig 6.2 A hydrogen-oxygen fuel cell

zinc electrodes dipping into solutions of copper (II) sulfate and zinc sulfate, respectively

(3) 电池的种类 a ．dry cell

正极：422NH aq 2MnO s 2e ()()+

++2332Mn O s 2NH aq H O l ()()()++

负极：Zn s ()

2Zn aq 2e ()+-+

b ．lead-storage battery

正极：224PbO s SO aq 4H aq 2e ()()()-+-

+++42PbSO s 2H O aq ()()+

负极：24Pb s SO aq ()()

+4PbSO s 2e ()-+

c ．nickel-cadmium battery

正极：22NiO s 2H O l 2e

()()-

++2Ni(OH)s 2OH aq ()()-+ 负极：Cd s 2OH aq ()()

+2Cd(OH)s 2e ()-+

d ．fuel cells H 2－O 2 Fuel cell

正极：22O g 2H O l 4e

()()-

++4OH aq ()- 负极：22H g 4OH aq ()()

+24H O l 4e ()-+

实验室的一些电池

(-) Pb | PbSO 4 | 24SO -

(0.0500mol·dm -3) || Cl －

(1.00mol·dm -3) | AgCl | Ag (+)

(-) Zn | ZnS | S 2- (0.010mol·dm -3 ) || H ＋

(1.0 mol·dm -3 ) | H 2 (1atm) | Pt (+)

(-) Alloy | C 2H 5OH(l) | CO 2(g) + H ＋

(1.0mol·dm -3 ) || H ＋

(1.0mol·dm -3 ) |O 2 |

Ni (+)

2．电极电势的产生

(1) 电极与电解质溶液界面间电位差的形成

把任何一种金属片（M ）插入水中，由于极性很大的水分子与构成晶格的金属离子相吸引而发生水合作用，结果一部分金属离子与金属中的其它金属离子之间的键力减弱，甚至可以离开金属而进入与金属表面接近的水层之中。金属因失去金属离子而带负电荷，溶液因进入了金属离子而带正电荷，这两种相反电荷彼此又相互吸引，以致大多数金属离子聚集在金属片附近的水层中，对金属离子有排斥作用，阻碍金属的继续溶解。当v 溶解 = v 沉淀时，达到一种动态平衡，这样在金属与溶液之间，由于电荷的不均等，便产生了电位差。

金属不仅浸在纯水中产生电位差，即使浸入含有该金属盐溶液中，也发生相同的作用。由于溶液中已经存在该金属的离子，所以离子从溶液中析出，即沉积到金属上的过程加快，因而使金属在另一电势下建立平衡。如果金属离子很容易进入溶液，则金属在溶液中仍带负电荷，只是比纯水中时所带的负电荷要少 ( 如图6.3a )；如果金属离子不易进入溶液，溶液中已经存在的正离子起初向金属沉积速度可能超过正离子由金属进入溶液的速度，因而可使金属带正电荷（如图6.3b ）。

Fig. 6.3 The electrode potential of metal Fig. 6.4 Standard hydrogen

electrode

(2) 电极电势：金属的电极电势φ = V 金属 (金属表面的电势) -V 溶液 (溶液本身的电势) (3) 影响金属电势的因素（factors that affect electrode potentials of metals ）： a ．金属的种类；b ．原本存在于溶液中的金属离子浓度；c ．温度 3．标准还原电势（Standard reduction potential ）

(1) 定义：在25℃时，金属同该金属离子浓度为1mol·kg -1的溶液接触的电势，

称为金属的标准还原电势（实际上用离子活度代替浓度）。若有气体参加的电极反应，该气体的压力为1atm （p ）。

(2) 标准氢电极（standard hydrogen electrode ）

将复有一层海绵状铂黑的铂片（或镀有铂黑的铂片）置于氢离子浓度（严格地说应为活度a ）为1mol·kg -1的硫酸溶液中，然后不断地通入压强为1.013?105Pa 的纯氢气，使铂黑吸附氢气达到饱和，形成一个氢电极。在这个电极的周围发生如下的平衡：H 2( p )

＋

(1.0mol·kg -

1) + 2e -。这时产生在标准氢电极和硫酸溶

液之间的电势，称为氢的标准电极电势。将它作为电极电势的相对标准，令其为零：2

H /H ?+

= 0.00 V 。在任何温度下都规定标准氢电极的电极电势为零（实际

上电极电势同温度有关）。实际上很难制得上述那种标准溶液，它只是一种理想溶液。

(3) 标准还原电位（standard reduction potentials ）

a ．用标准氢电极与其他各种标准状态下的电极组成原电池，测得这些电极与标准氢电极之间的电动势，从而计算各种电极的标准还原电位。

b ．例如，锌—— 氢原电池中锌电极反应为：Zn 2+ + 2e -

(-) Zn | ZnSO

4 (1.0mol·dm -3 ) || H ＋

(1.0 mol·dm -3 ) | H 2 ( p ) | Pt (+)

H /H Zn

/Zn

0.763V ε????+

==-=-正负 ∴

2Zn /Zn 0.763V ?+

铜——氢原电池

(-) Pt | H

2 ( p ) | HCl (1 mol·dm -

3 ) || CuSO

4 (1 mol·dm -3 )| Cu (+)

/Cu

H /H 0.34V = ε??+

=- ∴2Cu

/Cu

0.34V ?+

这样就可以测得一系列金属的标准还原电位

(4) 几点说明：

a ．各标准电极电位依代数值递增的顺序排列，称为电极电位顺序表，简称电位序。查表时要注意溶液的pH 。pH = 0时，查酸性介质表；pH = 14时，查碱性介质表；还有一种生物化学中的电极表是pH = 7的电极电位数据；

b ．在M n + + n e -

M 的电极反应中，M n +为物质的氧化（Ox ）型，M 为物质

的还原（Red ）型，即：Ox + n e

Red 。所以用Ox / Red 来表示电对，φ

/ Red 称为标准还原电位；

c ．φ 的代数值的大小表示电对中氧化型物质得电子能力（或还原型物质失电子

能力）的难易，φ 越正，氧化型物质得电子能力越强；φ 越负，还原型物质失电子能力越强；

d ．φ 的代数值与半反应的书写无关，即与得失电子数多少无关。例如：2H + + 2

e -

H 2，或 H + + e -

1/2H 2，其2

H /H ?+

值都是0.00V 。

4．电池电动势 (ε )与电池化学反应的自由能变化（Δr G m ）之间的关系（The relationship

between cell emf and free-energy change of cell reactions ）（emf : electromotive force ） (1) 在等温、等压条件下，电池的化学反应的(Δr G m )T, p 只作电功时：

(Δr G m )T, p = - w ele = -N (电功率)?t (时间) = -I ·V ·t = - Q ·

V = ε ， Q = nF ， ∴ (Δr G m )T, p = -nF ε 在标准状况下：Δr G m = -nF ε

Sample Exercise 1：Calculate the standard free-energy change, Δr G m , for the following

reaction ：22Br aq F g ()()

+2Br l 2F aq ()()-+

Solution ：查表得：

F (g)/F 2.87V ?-

2B r

(l )/B r

1.06V

+= ∴ ε

F (g)/F ?-

-2

Br (l)/Br 2.87 1.06 1.81V ?-

+-==

∴ Δ

r G m = -nF ε = -2?96500?1.81 = -3.49?105J·mol -1 = -349 kJ·mol -1 Practice Exercise ：For the following reaction ：

222I s 5Cu aq 6H O l ()()()+++32IO aq 5Cu s 12H aq ()()()-

+++

(a) What is the value of n ? (b) Use date in Appendix to calculate the standard free-energy

change for the reaction.

IO /I 1.195V ?-+= ， 2Cu

/Cu

0.337V ?+

Answers ：(a)10，(b) + 828 kJ·mol -1

(2) 原电池的热力学平衡常数（K ）

在第二章，我们已讲过Δr G m = -RT ln K ，将Δr G m = -nF ε 与

该式合并，得： -nF ε = -RT ln K = -2.303RT lg K

∴lg 2.303nF K RT

ε=

，以T = 298.15K 代入，得

96487lg

2.3038.314298.15

0.0592

n K

εε=

?? ，或者

0.0592

lg n

K ε=

在298K 时，测得原电池的ε ，可以求电池反应的热力学平衡常数K

。

Sample Exercise 2：Using the standard reduction potentials listed in Appendix, calculate the equilibrium constant for the oxidation of Fe 2+ by O 2 in acidic solution , according to the following

reaction: 22O g 4H aq 4Fe aq ()()()

++324Fe aq 2H O l ()()++.

Solution: We observe that O 2 is reduced and Fe 2+ is oxidized in the reaction.

322

O /H O Fe

/Fe 1.23V 0.77V ??+

=+=+，

∴322

O /H O Fe

/Fe 4lg ()31.08110.0592

0.0592

n K ε??+

K = 1.21?1031

The large magnitude of K indicates that Fe 2+ ions are unstable in acidic solutions in the presence of O 2 (unless a suitable reducing agent is present).

(3) 能斯特方程（Nernst equation ）

As a voltaic cell is discharged, its emf falls until ε = 0, at which point we say that the cell is “dead ”.

Recall that the free-energy change, Δr G m , is related to the standard free-energy change, Δr G m ：

Δr G m = Δr G m + RT ln Q Q ---the reaction quotient

Because the emf of a redox reaction indicates whether the reaction is spontaneous, we might expect some relationship to exist between emf and the free-energy change ： Δ

r G m = -nF ε，Δr G m = nF ε ，代入上式得：-nF ε = -nF ε + RT ln Q

a ．ε = ε ln RT

nF -

，代入常数，得0.0592

lg Q n

εε=-

— 能斯特方程

对于氧化型 (Ox)n + + H 2(p ) 还原型(Red) (n -2)+ + 2H ＋(1mol·kg -1)的反应而言：

Ox/Red Ox/Red 0.0592[Re d]

lg 2[Ox]

00??-=--，则对于任何电极在非标准状态条件下的还原电位可用下式计算：

Ox/Red Ox/Red 0.0592[Ox]lg

[Re d]

??=+

该公式指出了还原电位与电解质溶液的浓度、气体的压强和温度之间的定量关系。 Sample Exercise 3：Calculate the emf generated by the cell described in the following reaction.

when 227[Cr O ]-

= 2.0mol·dm -3，[H ＋

] = 1.0mol·dm -3，[I －

] = 1.0mol·dm -3，and [Cr 3+] = 1.0?

10-5 mol·dm -3，

232

Cr O

/Cr I /I 1.33V 0.54V ??-

-=+=+，，

227Cr O aq 14H aq 6I aq ()()()-

+-++3222Cr aq 3I s 7H O l ()()()+++

Solution ：32

52112146

146

27[Cr ](1.010) 5.010[Cr O ][H ][I ](2.0)(1.0)(1.0)Q +---

+-?=

∴11

0.0592lg(5100.79V (0.10V)0.89V 6

)εε-?+--=+-==　

或者

23232

214

2732

Cr O

/Cr

Cr O

/Cr

[Cr O ][H ]0.05920.0592 2.0lg

1.33lg

1.43(V)6

[Cr ]

(1.010)

??-

++-+

=++

=+?=

∵[I －

]=1.0mol·dm -3,∴2

I /I I /I 0.54V ??-

==, 故2

232

I /I Cr O

/Cr 1.430.540.89V ?ε?--

-=+-=+=

b ．几点说明：

(i) [Ox]、[Red]项要乘以与系数相同的次方；

(ii) 如果电对中的某一物质是固体或液体，则它们的浓度均为常数，常认为是1；

(iii) 电对中某物质是气态，则要用气体分压（atm ）来表示。

例如：O 2 + 4H ＋

+ 4e

－

2H 2O(l) ， O 2 + 2H 2O + 4e

－

4OH －

4O /H O O /H O O 0.0592lg{[H ]4

}p ??++

=? ， 2

4O O /OH O /OH 0.0592lg{[OH ]4

/}p ??-

5．影响还原电位的因素（Factors that affect reduction potentials ）

从能斯特方程可知，除了温度、Ox 型、Rex 型物质本身的浓度（或分压）对还原电位的影响外，其它影响因素还有：

(1) 酸度对还原电位的影响（affect of acidity on reduction potentials ） Sample Exercise 4：Using standard reduction potential of 2

H /H 0.00V ?+

=, Calculate the standard

reduction potential of

OH /H ?-

Solution ：2

OH /H ?-

相对应的电极反应：2H 2O + 2e

H 2 + 4OH －

OH /H ?-

是指2

H p =1atm 、[OH －]=1mol·

dm -3时的还原电位。由于水溶液中K w =[H ＋][OH －

]，对于2H ＋

+ 2e H 2来讲，是[H ＋

] = 10-14mol·dm -3时的非标准还原电位。

∴2

OH /H H /H H /H 2

H 0.0592[H ]0.0592lg

[OH ]

K p p ???-

+-+

0.0592

0.00(14)0.829V 1

?-=-

含氧酸根的还原电位随pH 的降低而增大，所以含氧酸根的氧化性随pH 的降低而增

强。但有些电对，如22

Cl /Cl Cu

/Cu

??-+

、等，其还原电位与溶液的pH 无关。

(2) 沉淀对还原电位的影响（affect of precipitated formations on reduction potential ） Sample Exercise 5：Calculate the standard reduction potential of the following half-reaction ：

AgCl + e -

Ag + Cl －

，Ag /Ag 0.799V ?+

=+，K sp,AgCl = 1.6?10-10

Solution ：对于φAgCl/Ag 而言，在AgCl + e -

Ag + Cl －

中，[Cl －

] = 1m(mol·kg -1)，我们

用[Cl －

] = 1 mol·dm -3来代替，∴[Ag ＋

] = K sp /[Cl －

] = 1.6?10-10 mol·dm -3

∴10

0.0592lg[Ag ]0.7990.0592lg(1.610)0.219V ??+

+-=+=++?=+

AgX/Ag 从上表中，我们可知K sp 越小，AgX/Ag 越小，AgX 的氧化性减弱，Ag 的还原性增强。例如：2Ag + 2H ＋

+ 2I －

= 2AgI + H 2↑，ε = + 0.15V ，? r G m ＜0，正反应方向有利。

(3) 配合物对还原电位的影响（a ffect of complexes’ formations on reduction potential ）

配合物（配离子）越稳定，溶液中自由金属离子浓度越低，所以： a ．在氧化型上形成配离子，则还原电位降低，如：2+

34Cu(NH

)/Cu

?＜2+

/Cu

b ．在氧化型和还原型上同时生成配离子，则要看两种配离子的稳定性来决定φ

的升高或降低，例如346

Fe(CN)

/Fe(CN)?--

= +0.358V ，而3+

2Fe

/Fe ?+

= +0.771V ，这说明

36Fe(CN)-

比46Fe(CN)-

稳定。

(4) 总结（Summery ）

a ．电对 M n + + e -M (n -1)+而言，[M n +] / [M (n -1)+]的比值越大，?越大，其?与溶液的pH 无关；

b ．对含有氢离子或氢氧离子的电对而言，溶液的pH 对?有影响，含氧酸根离子的氧化性，随酸度的增大而增强；

c ．若电对中氧化型物质生成沉淀或配离子，则沉淀物的K sp 越小，配离子的K f 越大，它们的?值越小；反之，如果电对中还原型物质生成沉淀或配离子，则沉淀物的K sp 越小，配离子K f 越大，则?值越大。

§6-3 氧化－还原平衡和还原电位的应用

The Redox Equilibria and Applications of Electrode Potentials

一、判断 Redox Reactions 的方向

1．当ε为负值时，Δr G m ＞0，则正反应非自发（The forward reaction is nonspontaneous ）； 2．当ε为正值时，Δr G m ＜0，则正反应能自发（The forward reaction is spontaneous ）。

Sample Exercise ：试判断电池反应：Pb 2+ (1mol·dm -3) + Sn(s)Pb(s) + Sn 2+ (1mol·dm -3)是否能按正反应方向进行？若把Pb 2+离子浓度减少到0.1mol·dm -3，而Sn 2+离子浓度维持在1mol·dm -3，问反应是否能按上述正反应方向进行？ Solution ：2sn

/Sn

0.136V ?+

=- 2Pb

/Pb

0.126V ?+

＞0

∴反应能向正反应方向进行。负正??ε-= ，V 156.0)0296.0(126.0]Pb lg[2

0592

.02Pb /Pb 2-=-+-=+

=++??正 22Pb

/Pb

/Sn

0.126(0.136)0.01V ε????+

=---=+=-=-正负

2Sn

/Sn

??+

=负，0.156(0.136)0.02V ε=---=-＜0，∴ 在此条件下，反应不能

朝正

反应方向进行

二、判断Redox 反应进行的程度

在平衡时Δr G m = 0，由Δr G m = -nF ε 得 ε = 0 ， ∴φ正 =φ负

Sample Exercise ：计算+2aq aq MnO 4H ()2Cl ()

+222aq g Mn ()Cl ()2H O +++的

平衡常数。

Solution ：222

42MnO /Mn MnO /Mn 0.0592[H ]lg

[Mn ]

??+

， 2

Cl /Cl Cl /Cl 0.0592lg

[Cl ]

p ??-

∴-+-=+-+

Cl /Cl Mn /MnO 422Cl 2222]

H []Cl []

M n [lg 20592.0??p , 查表得22

MnO /Mn ?+

=+1.23V, 2

Cl /Cl ?-

+1.36V

0.0592

lg 1.23 1.362

K =+-，∴54.0610K -=?

故此反应只有用MnO 2与浓盐酸反应，以提高[Cl －

]，来降低2

Cl /Cl ?-，才能制备出Cl 2。

三、判断Redox 反应进行的次序，选择合适的氧化剂或还原剂

工业上常采用通Cl 2于盐卤中，将溴离子和碘离子置换出来，以制取Br 2和I 2。当Cl 2通入Br －

(aq)和I －

(aq)混合液中，如何知道哪一种离子先被氧化呢？

2Cl /Cl ?-

= +1.36V 、2Br /Br ?-

= +1.065V 、2

I /I ?-

= +0.536V ，

∴2

1Cl /Cl Br /Br 1.36 1.0650.295V ε??-

=+-=+=-

2Cl /Cl I /I 1.360.5360.824V ε??-

=+-=+=-

∵ε2 ＞ ε1 ，∴在I －离子与Br －离子浓度相近时，Cl 2首先氧化I －

离子。

必须注意的是：当一种氧化剂同时氧化几种还原剂时，首先氧化最强的还原剂，但在判断Redox 反应的次序时，还要考虑反应速率，考虑还原剂的浓度等因素，否则容易得出错误的结论。

四、Latimer 标准还原电位图及其应用（Latimer Standard Reduction Potential

Diagrams and Applications ）

1．Latimer (莱铁莫尔)图：（Latimer diagrams ）

物理学家Latimer 把不同氧化态间的标准电极电位，按照氧化态依次降低的顺序，排列成图解的方式，称为元素的电极电势图。它是某元素各种氧化态之间标准电极电位的变化图解。例如：

Ⅴ

Ⅱ

V 0＋1.00V

＋0.31V

－0.20V

－1.50V

2．元素电极电位图的应用

(1) 判断某元素中间氧化态是否发生歧化反应（disproportionation reaction ）

(Ox)1

(Ox)2

(Ox)3

(Ox) / (Ox)

φφ(Ox) / (Ox)

氧化数降低

当1

(Ox)/(Ox)?＞2

(Ox)/(Ox)?时，(Ox)1 + (Ox)3(Ox)2

当1

(Ox)/(Ox)?＜2

(Ox)

/(Ox)?时，(Ox)2

+ (Ox)

(Ox)1

+ (Ox)3，发生歧化

O 2 H 2O 2 H 2O 2H 2O 2 2H

2O + O 2＋0.68V

＋1.77V

例如：pH = 0

pH = 14 IO 3 I 2 I

3I 2 + 6OH IO 3 + 5I + 3H 2O ＋0.205V

＋0.54V IO 3 I 2 I IO 3 + 5I + 6H + 3I 2 + 3H 2O

＋1.19V ＋0.54V

(2) 从还原电位图中已知电对的电极电位，求算还原电位图中未知的电极电位。假设有下列元素标准还原电位图：

A B D n 1

n φ1

2φ3

氧化数从小到大排列，则φA/D 的值为：?1G m = -n 1F φ1 ，?2G m = -n 2F φ2 ， ?3G m = -n 3F φ3 ，而?r G m (A →D) = ?1G m + ?2G m + ?23G m (状态函数性质)，

∴ -(n 1 + n 2 + n 3) F φA/D = -(n 1F φ1 + n 2F φ2 + n 3F φ3 )

故 φA/D 112233

123

n n n n n n ???++=++

Sample Exercise 1：已知 BrO 3 BrO Br

Br ＋0.54V

＋1.07V

12＋0.45V ，求3

BrO /Br ?--

Solution ：3

BrO /Br 40.540.45 1.07

0.61(V)411

?--?++=

=+++

Sample Exercise 2：已知下列钒的各种氧化态的还原电位图：

Ⅴ

Ⅱ

V 0

＋1.00V

＋0.31V

－0.20V

－1.50V

现有三种还原剂：Zn 、Sn 2+、Fe 2+，它们的还原电位分别为2+

/Zn

?= -0.76V ，

/Fe ?= +0.77V ，4+

/Sn ?= +0.15V ，试选择适当的还原剂，实现钒的下列转变：

(a) V Ⅴ到V Ⅳ ，(b) V Ⅴ到V Ⅲ ，(c) V Ⅴ到V Ⅱ。 Solution ：(a) ∵V

/V ?= +1.00V ，而IV

III

/V ?= +0.31V

∴只能选Fe 2+离子作还原剂，使V Ⅴ到V Ⅳ。

(b) V

III

V 1.000.31

0.655()2

?+=+=

，而III

?= -0.20V

∴只能选Sn 2+离子作还原剂，使V Ⅴ到V Ⅳ。

V 1.000.310.20

0.37()111

?+-=

=+++，III

/V ?= -0.20V

∴只能选Zn 作还原剂，使V Ⅴ到V II 。

五、利用原电池测定各种平衡常数

1．K sp 的测定：

Sample Exercise 1：已知Ag 2S + 2e -2Ag + S 2-的φ 为-0.69V ，试计算Ag 2S 的K sp 。

Solution ：+

/Ag

?= + 0.799V ， 2

Ag S/Ag ?= - 0.69V

∴+

2Ag S/Ag Ag

/Ag

0.0592lg[Ag ]1

()???++

对于

S/Ag ?而言，[S

2-] = 1mol·dm -3 ，K sp

= [Ag ＋

]2 · [S 2

]

Fig 6.5 The plot of ? ～ pH of water

则 [Ag ＋

] = sp K ，

∴+

Ag S/Ag Ag

/Ag

0.05921

??+

= +

sp Ag S/Ag Ag

/Ag

2lg

0.0592

()

??=-

= 20.0592

(

0.69 - 0.799)，K sp =

4.97?10-51

2．K a 的测定：

Sample Exercise2：有一原电池：(一) Pt | H 2 (p ) | HA (0.5 mol·dm -3) || NaCl (1.0 mol·dm -3) | AgCl(s) | Ag (+)，若该电池电动势为+0.568V ，求此一元酸HA 的电离常数K a 。 Solution ：+

AgCl/Ag sp,AgCl Ag

/Ag

0.0592lg[Ag ]0.0592lg K ???++=+=

100.05920.799lg(1.6100.219(V))-+=+?=+

1/2H H /H H /H 0.0592lg([H ]/)p ??+=+ ∵2

H p 为标准大气压

∴+

/H ?= 0.00 + 0.0592 lg[H ＋

] = 0.0592 lg[H ＋

]

ε = φ+ - φ- = +0.219 - 0.0591lg[H ＋

] = 0.568(V) ∴[H ＋

] = 1.27?10-6 mol·dm -3

∴K a =

++2

126

[H ][A ]

[H ](1.2710) 3.2310[HA][HA]0.5 1.2710---?=

=?-?=

－

3．K f 的测定：（在第十六章配位化合物中讲述）

六、还原电位── pH 图及其应用（The Reduction Potential Diagram and

Applications ）

1．以pH 为横坐标，还原电位φ为纵坐标，绘出φ随pH 变化的关系图，这种关系图称

为还原电位─

pH 图。

2．水本身既具有氧化，又具有还原性，水的还原电位─

pH 图如下：在酸性介质中：H 2O - 2e -2H ＋

+ 1/2O 2 ，2H ＋

+ 2e -

H 2 在碱性介质中：2OH －

- 2e -

H 2O + 1/2O 2 ，2H 2O + 2e -H 2 + 2OH

－

pH = 0时，+

/H ?= 0.00V ，2

/H O

?= +1.23V

若2

H p =2

O p = p 时，+

/H ?= 0.0592 lg[H ＋

] =

-0.0592pH ，当pH = 14时，

/H ?－

H /H

?+ 2

H 2

]H [lg

20592.0p + = 0.00 + 0.0592lg[H +

]

= 0.0592×(-14) = -0.829V

O /OH ?－

O /H O ? + )]H [lg(4

0592.04O 2

+?p

= +1.23 + 0.0592×(-14) = +0.403V

3．从理论上讲，任何一种氧化剂在某pH 的电极电位高于（b ）线，则该氧化剂就会把水

氧化，放出氧气；当任何一种还原剂在某pH 的电极电位低于（a ）线，则该还原剂就

会把水还原，放出氢气；若电极电位在两线之间，那么水既不被氧化剂氧化，也不被还原剂还原，所以实线之内是稳定区。

对于

4MnO -

+8H ＋

+5e

Mn 2++4H 2O ，24

MnO /Mn ?-+

( +1.5V)＞22

O /H O ?( +1.23V)，

从理论上讲，4

MnO -在水中不能稳定存在，这样KMnO 4似乎在水溶液中不能作为氧化剂而加以利用，但实际上情况并非如此，理论与实际作用线不一样，即实际作用线为各自从理论值伸展约0.5V ，即在图中以虚线表示出来的间隔为水的稳定区。有了水的? ～ pH 图，就很容易看出某一物质在水溶液中究竟在什么样pH

范围内是稳定的。

Practice Exercise ：If the standard potential for the reduction of Sb 2O 5(s) to SbO + in acid solution is 0.60V and the standard potential for the reduction of Sb 2O 5(s) to Sb 2O 3(s) in basic solution is ?0.13 V, what is the solubility product constant , K sp = [SbO +][OH －

] ? What is the pH of a

saturated solution of Sb 2O 3 at 298K ?

Ammonium Nitrate

Ammonium nitrate contains nitrogen in two different oxidation states, ?3 in the ammonium cation and +5 in the nitrate anion. The substance is mostly used as a nitrogen?rich fertilizer, but it is also a very potent explosive. Heating it leads to the exothermic formation of dinitrogen oxide, N 2O, in which the nitrogen has an oxidation number of +1:

NH 4NO 3(s)

2H 2O(g)+N 2O(g)

Ammonium nitrate is hygroscopic. That is, it absorbs mlisture in humid conditions and forms a sticky mass that hardens when the humidity drops. This water uptake happened on a large scale in 1921 at a fertilizer factory in Germany. Lacking sufficient chemical knowledge, the workers decided to use hynamite to break up 4500 tonnes of solidified ammonium nitrate?sulfate mixture. The resulting explosion of the ammonium nitrate destroyed the whole factory and killed 561 people.

To prevent the hygroscopic problem, the Tennessee Valley Authority devised a way of coating the granules with wax. This practice solved the stickiness, but it had one disadvantage. Any organic substance can be oxidized to carbon dioxide and water vapor. The ammonium nitrate?wax combination proved to be an even better explosive than pure ammonium nitrate, because in the combustion of these reactants nitrogen is reduced to dinitrogen, oxidation number 0. The “leftover” oxygen then forms more water and carbon dioxide by “combining” with the wax, a hydrocarbon:

NH 4NO 3(s)

2H 2O(g) + N 2(g) + “O”

C n H2n+2(s) + (3n+1)“O”n CO2(g) + (n+1)H2O(g)

The accidental fire on a ship carrying these wax?coated pellets killed at least 500 people in Texas City, Texas, in 1947. Clay is now used to safely coat the ammonium nitrate pellets, and bulk quantities of the compound are stored and shipped in tightly sealed containers.

About 1955, the North American blasting explosives industry recognized the potential of the ammonium nitrate?hydrocarbon mixture. As a result, a mixture of ammonium nitrate with fuel oil has become very popular with the industry. It is actually quite safe, because the ammonium nitrate and fuel oil can be stored separately until use, and a detonator is then employed to initiate the explosion. It is this mixture that was probably used in the Oklahoma City, Oklahoma, bombing in 1995.

实验五氧化还原反应与电极电势(精)

实验五氧化还原反应与电极电势一、实验目的 1、掌握电极电势对氧化还原反应的影响。 2、定性观察浓度、酸度对电极电势的影响。 3、定性观察浓度、酸度、温度、催化剂对氧化还原反应的方向、产物、速度的影响。 4、通过实验了解原电池的装置。二、实验原理氧化剂和还原剂的氧化、还原能力强弱，可根据她们的电极电势的相对大小来衡量。电极电势的值越大，则氧化态的氧化能力越强，其氧化态物质是较强氧化剂。电极电势的值越小，则还原态的还原能力越强，其还原态物质是较强还原剂。只有较强的氧化剂才能和较强还原剂反应。即φ氧化剂-φ还原剂﹥0时，氧化还原反应可以正方向进行。故根据电极电势可以判断氧化还原反应的方向。利用氧化还原反应而产生电流的装置，称原电池。原电池的电动势等于正、负两极的电极电势之差：E = φ正-φ负。根据能斯特方程：其中[氧化型]/[还原型]表示氧化态一边各物质浓度幂次方的乘积与还原态一边各物质浓度幂次方乘积之比。所以氧化型或还原型的浓度、酸度改变时，则电极电势φ值必定发生改变，从而引起电动势E将发生改变。准确测定电动势是用对消法在电位计上进行的。本实验只是为了定性进行比较，所以采用伏特计。浓度及酸度对电极电势的影响，可能导致氧化还原反应方向的改变，也可以影响氧化还原反应的产物。三、仪器和药品仪器：试管，烧杯，伏特计，表面皿，U形管药品：2 mol·L-1 HCl，浓HNO3， 1mol·L-1 HNO3，3mol·L-1HAc，1mol·L-1 H2SO4，3mol·L-1 H2SO4，0.1mol·L-1 H2C2O4，浓NH3·H2O（2mol·L-1），6mol·L- 1NaOH，40%NaOH。 1mol·L-1 ZnSO4，1mol·L-1 CuSO4，0.1mol·L-1KI，0.1mol·L-

高中化学知识点总结氧化还原反应

三、氧化还原反应 1、准确理解氧化还原反应的概念 1.1 氧化还原反应各概念之间的关系（1）反应类型：氧化反应：物质所含元素化合价升高的反应。还原反应：物质所含元素化合价降低的反应。氧化还原反应：有元素化合价升高和降低的反应。（2）反应物：氧化剂：在反应中得到电子(化合价降低)的物质-----表现氧化性还原剂：在反应中失去电子（化合价升高）的物质-----表现还原性（3）产物：氧化产物：失电子被氧化后得到的产物-----具有氧化性还原产物：得电子被还原后得到的产物-----具有还原性（4）物质性质：氧化性：氧化剂所表现出得电子的性质还原性：还原剂所表现出失电子的性质注意：a.氧化剂还原剂可以是不同物质，也可以是同种物质 b氧化产物、还原产物可以是不同物质，也可以是同种物质 C.物质的氧化性（或还原性）是指物质得到（或失去）电子的能力，与物质得失电子数目的多少无关（5）各个概念之间的关系如下图 1.2 常见的氧化剂与还原剂 (1)物质在反应中是作为氧化剂还是作为还原剂，主要取决于元素的化合价。 ①元素处于最高价时，它的原子只能得到电子，因此该元素只能作氧化剂，如+7价的Mn和+6价的S ②元素处于中间价态时，它的原子随反应条件不同，既能得电子，又能失电子，因此该元素既能作氧化剂，又能作还原剂，如0价的S和+4价的S ③元素处于最低价时，它的原子则只能失去电子，因此该元素只能作还原剂，如-2价的S (2)重要的氧化剂 ①活泼非金属单质，如F2、Cl2、Br2、O2等。 ②元素处于高价时的氧化物、高价含氧酸及高价含氧化酸盐等，如MnO2，NO2；浓H2SO4，HNO3；

(完整)高中化学专题复习之氧化还原反应

高中化学专题复习之—— 氧化还原反应一、基本概念概念定义注意点氧化反应物质失去电子的反应物质失去电子的外部表现为化合价的升高还原反应物质得到电子的反应物质得到电子的外部表现为化合价的降低被氧化元素失去电子的过程元素失去电子的外部表现为化合价的升高被还原元素得到电子的过程元素得到电子的外部表现为化合价的降低氧化产物通过发生氧化反应所得的生成物氧化还原反应中，氧化产物、还原产物可以是同一种产物，也可以是不同产物，还可以是两种或两种以上的产物。如反应4FeS 2 +11O 2 =2Fe 2 O 3 +8SO 2 中，Fe 2 O 3 和SO 2 均既为氧化产物，又为还原产物。还原产物通过发生还原反应所得的生成物氧化剂得到电子的反应物常见氧化剂：(1)活泼的非金属单质；如卤素单质(X 2 )、O 2 、 S等(2)高价金属阳离子；如Fe3+、Cu2+等(3)高价或较高价含氧化合物；如MnO 2 、浓H 2 SO 4 、HNO 3 、KMnO 4 等(4)过氧化物；如Na 2 O 2 、H 2 O 2 等还原剂失去电子的反应物常见还原剂：①活泼或较活泼的金属；如K、Na、Z n 、Fe 等②一些非金属单质；如H 2 、C、Si等③较低态的化合物； CO、SO 2 、H 2 S、Na 2 SO 3 、FeSO 4 氧化性得到电子的能力物质的氧化性、还原性的强弱与其得失电子能力有关，与得失电子的数目无关。还原性失去电子的能力 ⑵.基本概念之间的关系：氧化剂有氧化性化合价降低得电子被还原发生还原反应生成还原产物还原剂有还原性化合价升高失电子被氧化发生氧化反应生成氧化产物例1、制备氰化钙的化学方程式为CaCO3+ 2HCN = Ca(CN)2 + CO↑+ H2↑+ CO2↑，在反应中（） A. 氢元素被氧化，碳元素被还原 B. HCN既是氧化剂又是还原剂 C. Ca(CN)2是氧化产物，H2是还原产物 D. CO为氧化产物，H2为还原产物解析：本题考查氧化还原反应的有关概念。 CaCO3+ 2HCN = Ca(CN)2 + CO↑+ H2↑+ CO2↑（注意生成物中CO2碳元素来自CaCO3，它的化合价在反应前后没有发生变化），即氢元素化合价降低，碳元素化合价升高，故HCN既是氧化剂又是还原剂，Ca(CN)2 是氧化产物，H2是还原产物。答案：B、C。

3 氧化还原与电化学

3 氧化还原与电化学一、实验目的 1.了解原电池的组成及其电动势的粗略测定； 2.认识浓度、介质的酸碱性对氧化还原的影响； 3．认识一些中间价态物质的氧化还原性； 4.了解电化学腐蚀的基本原理及其防止的方法。二、实验原理 1.原电池组成和电动势利用氧化还原反应产生电流的装置叫做原电池。原电池负极氧化反应正极还原反应正负极间必须用盐桥连接。原电池电动势应为 2.浓度、介质对电极电势和氧化还原反应的影响（1）浓度对电极电势的影响例如：（2）介质的酸碱性对电极电势的影响例如： (a) 2Zn e -2Zn +=22Cu e Cu ++=E E ??=正 - 负 22Zn e Zn +-=2220.059 Zn /Zn Zn /Zn lgc(Zn )2+θ++?=?+ 32C 1O 6H 6e C 13H O -+- +++? 1.45V θ?=3 3 63 C1O /C1C1O /C1[c(C1O )/c ][c(H )/c ]0.0591g 6[c(C1)/c ] - - -- - +-=+θθθ ??

(b) (c) (d) 3．物质的氧化还原性例如 4.电化学腐蚀及其防止吸氧腐蚀阳极阴极差异充气腐蚀表面处高大，为阴极；深处低，小，为阳极。防腐蚀可用牺牲阳极法、外加电流法、缓蚀剂法。乌洛托品（六次甲基四胺）可作钢铁在酸性介质中的缓蚀剂。三、仪器和药品 1.仪器直流伏特计（0~3 V ）（公用）盐桥（公用）① 242MnO 8H 5e Mn 4H O -++ +++?22448 42MnO /Mn MnO /Mn [c(MnO )/c ][c(H )/c ]0.0591g 5[c(Mn )/c ] -+-+ -θ+θθ +θ?=? +422MnO 2H O 3e MnO (s)4OH -- +++?MnO /MnO 4 2 4 2 44 MnO /MnO [c(MnO )/c ]0.0591g 3[c(OH )/c ]---θ θ -θ?=?+()244MnO e MnO --????→+←????强碱介质224 444 42MnO /MnO MnO /MnO 4[c(MnO )/c ]0.0591g [c(MnO )/c ] -----θ θ -θ?? +?2242PbS 4H O HAcPbSO ()4H O +↓+白色2422222MnO 6H 5H O 2Mn 5O 8H O -++ ++=++2Fe Fe 2e + =+22O 2H O 4e 4OH - ++=22 2O 4 O /OH O /OH p /p 0.059 1g 4[c(OH )/c ]- - θθ -θ?=? +2 O p 2 /O OH ?- 2 O p 2 /O OH ?-

高中化学氧化还原反应教案

氧化还原反应氧化还原反应与四大基本反应类型的关系①置换反应都是氧化还原反应； ③有单质生成的分解反应是氧化还原反应； ④有单质参加的化合反应也是氧化还原反应。从数学集合角度考虑：氧化还原反应的概念 1.基本概念 . 2.基本概念之间的关系：

氧化剂有氧化性化合价降低得电子被还原发生还原反应生成还原产物还原剂有还原性化合价升高失电子被氧化发生氧化反应生成氧化产物 [例1]金属钛（Ti）性能优越，被称为继铁、铝制后的“第三金属”。工业上以金红石为原料制取Ti的反应为： aTiO2＋ bCl2＋ cC aTiCl4＋ c CO ……反应① TiCl4＋2Mg Ti ＋ 2MgCl2 ……反应② 关于反应①、②的分析不正确的是（） ①TiCl4在反应①中是还原产物，在反应②中是氧化剂； ②C、Mg在反应中均为还原剂，被还原； ③在反应①、②中Mg的还原性大于C，C的还原性大于TiCl4； ④a＝1，b＝c＝2； ⑤每生成19.2 g Ti，反应①、②中共转移4.8 mol e-。 A．①②④B．②③④C．③④D．②⑤ 标电子转移的方向和数目（双线桥法、单线桥法） ①单线桥法。从被氧化（失电子，化合价升高）的元素指向被还原（得电子，化合价降低）的元素，标明电子数目，不需注明得失。例： MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O ②双线桥法。得失电子分开注明，从反应物指向生成物（同种元素）注明得失及电子数。例： MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O 两类特殊的化学反应 ①歧化反应，同种元素同价态在反应中部分原子化合价升高，部分原子化合价降低。例： 3Cl2+6KOH KClO3+5KCl+3H2O ②归中反应。不同价态的同种元素的原子在反应中趋于中间价态，解此类题最好将该元素的不同价态用数轴标出，变化的区域只靠拢，不重叠。例：得2e-—— 2e- 失2e-— — 失5e 得5×e

高中化学氧化还原反应的练习题

高中化学氧化还原反应的练习题 1. 将木炭与氧化铜的粉未混合加热，可得到红色的铜。试写出其反应的化学方程式，指出其中的氧化反应与还原反应并考虑它们的关系。思路解析：C+2CuO 2Cu+CO2↑,从反应过程来看，氧化铜失去氧原子被还原为铜，炭得到氧原子被氧化为二氧化碳，前者为还原反应，后者为氧化反应，两者在一个反应中同时进行，氧原子在两个反应中进行传递。答案：氧化铜失去氧原子被还原为铜，炭得到氧原子被氧化为二氧化碳，前者为还原反应，后者为氧化反应，两者在一个反应中同时进行，氧原子在两个反应中进行传递 2. 生活中有很多氧化反应，如金属腐蚀、细胞老化。请你总结氧化反应的本质，然后再在你的生活中找一找，还有哪些是氧化反应。思路解析：金属腐蚀是金属的化合价升高，细胞老化可能是得到了氧原子或失去了氢原子，其实质还是化合价升高。生活中最典型的莫过于燃烧反应，燃烧的物质总是得到氧原子化合价被氧化。答案：实质是化合价升高。燃烧也是氧化反应。（其他合理答案亦可） 3. 根据以下几种常见元素原子的原子结构示意图，指出它们在化学反应中得失电子的趋势。氢氧氖钠镁氯思路解析：最外层电子数越多，电子层数越少，得电子能力越强。答案：氧和氯主要得电子，钠和镁主要失电子，氢得失电子能力都不强;氖则既不易得电子，又不易失电子。 4. 比较氯化钠和氯化氢的形成过程，总结其区别与联系。思路解析：分析氯化钠和氯化氢形成过程中电子的得失或转移、化合价的变化情况。

答案：氯元素的原子在氯化钠和氯化氢形成的过程中化合价都降低了，被还原，发生的是还原反应;钠元素的原子失去电子，化合价升高被氧化，发生的是氧化反应;氢元素虽然不能得到电子，但它与氯原子共用的电子对偏离氢原子，氢的化合价升高，被氧化，发生的是氧化反应 10分钟训练(强化类训练，可用于课中) 1. (2004 全国春季高考理综)在下图所表示的粒子中，氧化性的是( ) A. B. C. D. 思路解析：氧化性的本质是物质得电子的能力，从粒子结构示意图可以很清楚地知道：最容易得电子的是 B 项中粒子。答案：B 2. 下列叙述正确的是( ) A. 元素的单质可由氧化或还原含该元素的化合物来制得 B. 得电子越多的氧化剂，其氧化性就越强 C. 阳离子只能得到电子被还原，只能作氧化剂 D. 含有价元素的化合物不一定具有强的氧化性思路解析： A 项正确，一般金属用还原其相应化合物的方法获得，非金属用氧化其相应化合物的方法获得;B 项将得电子能力与得电子多少混为一谈，实际上氧化性只与得电子能力有对应关系;C 项绝对化，也有阳离子如Fe2+可以继续被氧化，作还原剂;D 项正确，如H2O 中H 元素就是价，但它只有极弱的氧化性。答案：AD 3. 下列有关氧化还原反应的叙述正确的是( )

工科化学问题详解第五章氧化还原反应与电化学

第五章氧化还原反应与电化学教学容 1. 氧化数； 2.原电池与原电池电动势； 3. 金属的腐蚀与防护； 4.电解的基本原理及应用。教学要求了解氧化数的概念及确定方法；掌握原电池的组成、结构、符号表示、电极反应及电池反应的表示方法；了解电极电势的产生原因和测求方法；掌握浓度对电极电势的影响及Nernst方程的有关计算；了解电解池的结构特点；理解理论分解电压、实际分解电压的概念及产生原因；了解电解的应用；熟悉金属电化学腐蚀的产生原因及析氢腐蚀、吸氧腐蚀的主要特点；了解电化学腐蚀的主要防护方法。知识点与考核点 1．氧化数某元素的一个原子在化合状态时的形式电荷数．．．．．（可以为分数）。 2．电对同一元素氧化数高的状态（氧化态）与其氧化数低的状态（还原态）构成一个电对。通常表述为氧化态/还原态，例如，Cu2+/Cu、Zn2+/Zn、 Fe3+/Fe2+、Fe2+/Fe、O２／H2O2、H2O2/OH–等。 3．原电池借助氧化还原反应直接．．产生电流的装置。 4．原电池装置的符号表示：（以铜锌原电池为例）（－）Zn | Zn2+（c1）|| Cu2+（c2）| Cu（+）负极反应：Zn（s）→Zn2+（aq）+2e– 正极反应： Cu2+（aq）+2e–→Cu（s）电池总反应： Cu2+（aq）+ Zn（s）= Cu（s） + Zn2+（aq） 5．原电池装置的符号表示书写规则（1）负极在左侧，正极在右侧，（2）两个半电池的中间用盐桥“||”连接，（3）盐桥两侧分别是正、负极的离子“Zn2+（c1）||Cu2+（c2）”，溶液需标出离子的浓度。例：将下列氧化还原反应组成原电池，写出电极反应。（1）Sn2+（aq）+2Fe3+（aq）= Sn4+（aq）+2Fe2+ （aq）解：原电池符号表示式为（－）Pt | Sn2+ (c1), Sn4+ (c2) || Fe3+ (c3), Fe2+ (c4) | Pt（＋）负极反应：Sn2+（aq）→ Sn4+（aq）+2e– 正极反应：2Fe3+（aq）+ 2e–→2Fe2+（aq）

高一化学氧化还原反应精选练习题

强电解质： 1、强酸：HCl 盐酸 H 2SO 4 硫酸 HNO 3 硝酸 HBr氢溴酸 HI氢碘酸 HCLO 4 高氯酸 2、强碱：NaOH KOH Ba(OH) 2 Ca(OH) 2 3、绝大多数盐：高中见到的盐全部是强的电解质金属化合物：a、氧化物：氧化钙CaO 氧化钠NaCl 氧化镁MgO 氧化Al 2O 3 氧化锌 ZnO 氧化盐铁FeO 氧化铁Fe 2 O 3 氧化铜CuO 氧化汞HgO 氧化银AgCl b、过氧化合物：过氧化钠Na 2O 2 c、金属碳化物：碳化钙CaC 2 d、金属硫化物：硫化钙CaS 2二硫化亚铁FeS 2 弱电解质： 1、弱酸：碳酸H 2CO 3 亚硫酸H 2 SO 3 醋酸CH 3 COOH 氢硫酸H 2 S 氢氟酸HF 硅酸H 2SiO3 原硅酸H 3 SiO 4 所有的有机酸 2、弱碱：一水合氨NH3.H2O 所有的除强碱的氢氧化金属R(OH) 3、水H2O也是弱电解质非电解质： 1、非金属氧化物：二氧化碳二氧化硫一氧化碳三氧化硫二氧化氮一氧化氮 2、大多数有机物：甲烷乙醇蔗糖（有机酸和有机盐除外） 3、非金属化合物：氨气 (1)氧化反应：失去电子(化合价升高 )的反应。 (2)还原反应：得到电子(化合价降低 )的反应。 (3)氧化剂(被还原 )：得到电子的反应物(所含元素化合价降低的反应物)。 (4)还原剂(被氧化 )：失去电子的反应物(所含元素化合价升高的反应物)。 (5)氧化产物：还原剂失电子被氧化后的对应产物(包含化合价升高

的元素的产物)。 (6)还原产物：氧化剂得电子被还原后的对应产物(包含化合价降低的元素的产物)。（7）强氧化剂与强还原性相遇时，一般都会发生氧化还原反应。如：H2SO4(浓)与金属、H2S、S2－、HI、I－、HBr、Br－、Fe2＋、P等。 Cl 2与金属、H 2 S、S 2 －、HI、I－、HBr、Br－、Fe 2 ＋、H 2 、SO2、、H2SO3等。 HNO3与金属、H2S、S2－、HI、I－、HBr、Br－、Fe2＋、P、SO2、、H2SO3等。（8）．元素处于最高价时只有氧化性，在反应中只作氧化剂；元素处于最低价时只有还原性，在反应中只作还原性；元素处于中间价态时，在反应中化合价既可升高又可降低，既有氧化性又有还原性，既可作氧化剂又可作还原性。练习题 1下列类型的反应，一定发生电子转移的是( ) A.化合反应 B．分解反应 C．置换反应 D．复分解反应2下列有关氧化还原反应的叙述中正确的是( ) A.在反应中不一定所有元素化合价都发生变化 B．肯定有一种元素被氧化另一种元素被还原 C．非金属单质在反应中只能得电子 D．金属单质在反应中失电子被还原 3已知下列反应： 2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋2KCl＋I2① 2FeCl2＋Cl2===2FeCl3② I2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HI③

氧化还原反应与电极电势.

实验六氧化还原反应与电极电势一、实验目的 1.熟悉电极电势与氧化还原反应的关系。 2.了解浓度、酸度、温度对氧化还原反应的影响。 3.了解原电池的装置和原理。二、实验原理氧化还原反应的实质是物质间电子的转移或电子对的偏移。氧化剂、还原剂得失电子能力的大小，即氧化还原能力的强弱，可根据它们相应电对的电极电势的相对大小来衡量。电极电势的数值越大，则氧化态的氧化能力越强，其氧化态物质是较强的氧化剂。电极电势的数值越小，则还原态的还原能力越强，其还原态物质是较强的还原剂。只有较强的氧化剂和较强的还原剂之间才能够发生反应，生成较弱的氧化剂和较弱的还原剂，故根据电极电势可以判断反应的方向。利用氧化还原反应产生电流的装置称原电池。原电池的电动势E池= φ+-φ-，根据能斯特方程，当氧化型或还原型物质的浓度、酸度改变时，电极电势的数值会随之发生改变。本实验利用伏特计测定原电池的电动势来定性比较浓度、酸度等因素对电极电势及氧化还原反应的影响。三、仪器和试药仪器：试管、烧杯、表面皿、培养皿、U形管、伏特计、水浴锅、导线、砂纸、鳄鱼夹。试药：HCl (2mol·L-1)、HNO3 (1mol·L-1, 浓)、H2SO4 (1, 3mol·L-1)、HAc (3mol·L-1)、H2C2O4 (0.1mol·L-1)、NH3·H2O (浓)、NaOH (6 mol·L-1, 40%)、ZnSO4 (1mol·L-1)、CuSO4 (1mol·L-1)、KI (0.1mol·L-1)、KBr (0.1mol·L-1)、AgNO3 (0.1, 0.5mol·L-1)、FeCl3 (0.1mol·L-1)、Fe2(SO4)3 (0.1mol·L-1)、FeSO4(0.4,1mol·L-1)、K2Cr2O7(0.4mol·L-1)、KMnO4(0.001mol·L-1)、Na2SO3 (0.1mol·L-1)、Na3AsO3 (0.1mol·L-1)、MnSO4 (0.1mol·L-1)、KSCN (0.1mol·L-1)、溴水(Br2)、碘水(I2)、CCl4、NH4F (1mol·L-1、固体)、KCl(饱和溶液)、SnCl2 (0.5mol·L-1)、CuCl2 (0.5mol·L-1)、(NH4)2C2O4(饱和溶液)、锌粒、小锌片、小铜片、琼脂、电极(锌片、铜片、铁片、碳棒)、红色石蕊试纸。四、实验内容 1.电极电势和氧化还原反应 (1)向试管中加入10滴0.1mol·L-1的KI溶液和2滴0.1mol·L-1的FeCl3溶液后，摇匀，再加入10滴CCl4溶液充分振荡，观察CCl4层颜色的变化，解释原因并写出相应的反应方程式。 (2)用0.1mol·L-1KBr代替KI溶液进行同样实验，观察CCl4层颜色的变化。 (3)用溴水(Br2) 代替FeCl3溶液与0.1mol·L-1的KI溶液作用，又有何现象？根据实验结果比较Br2/ Br-、I2/ I-、Fe3+/Fe2+三个电对的电极电势相对大小，指出最强的氧化剂和还原剂，并说明电极电势和氧化还原反应的关系。 2.浓度对电极电势的影响 (1)在两只50mL烧杯中，分别加入25mL 1mol·L-1的ZnSO4溶液和25mL 1mol·L-1的CuSO4溶液，在ZnSO4溶液中插入仔细打磨过的Zn片，在CuSO4溶液中插入仔细打磨过的Cu片，用导线将Cu片、Zn片分别与伏特计的正负极相连，两个烧杯溶液间用KCl盐桥连接好，测量电池电动势。

实验七--氧化还原反应与电化学

实验七氧化还原反应与电化学一．实验目的 1. 了解测定电极电势的原理及方法 2. 掌握用酸度计测定原电池电动势的方法 3. 了解原电池、电解池的装置及作用原理二．实验原理 1．电极电势的测定 E (Zn 2+/Zn)电极电位的测定 (-) Zn ?ZnSO 4(0.10mol·dm -3)??KCl(饱和)?Hg 2Cl 2,Hg (Pt) (+) 测测甘汞E E E E E E E E -=-=-=-=+++-+V 2415.0)/Zn Zn () /Zn Zn (V 2415.0)/Zn Zn ()(222 ()()() ++++ =22O 2Zn lg 216059.0Zn Zn Zn Zn c E E 理论 2.浓度对电极电势的影响对于任意一个电极反应氧化型物质 + z e - 还原型物质 )()(lg 05916.0)O/R ()O/R (还原态氧化态c c z E E += c (氧化态)增大或c (还原态)减小，E (O/R)变大；c (氧化态) 减小或c (还原态)增大，E (O/R) 减小。对比下面三个原电池（1）(-) Zn ?ZnSO 4(0.10mol·dm -3) ║ CuSO 4(0.10mol·dm -3)?Cu (+) （2）(-) Zn ?ZnSO 4(0.10mol·dm -3) ║ [Cu(NH 3)4]2+, NH 3·H 2O ?Cu (+) （3）(-) Zn ?[Zn(NH 3)4]2+, NH 3·H 2O ║ CuSO 4(0.10mol·dm -3)?Cu (+) 电池（2）中正极的氧化态生成配离子使c (氧化态)变小，则正极的电极电势变小；（3）中负极的氧化态生成配离子使c (氧化态)变小，则负极的电极电势变小，故电动势 E 3 >E 1 >E 2。 3．酸度对电极电势的影响含氧酸盐的氧化性随介质溶液的酸度的增加而增强，如 O H 7Cr 2 e 6H 14O Cr 23272+=+++-+- ) Cr ()H ()O Cr (lg 605916.0)/Cr O Cr ()/Cr O Cr (321427232723272++-+-+-?+=c c c E E

氧化还原反应及电化学-例题解析

第十四讲氧化还原反应及电化学【例题解析】【例1】(2005年江苏省化学竞赛夏令营选拔赛试题)铝是一种重要的金属材料，广泛用于制作导线、结构材料和日用器皿，铝合金大量用于飞机和其它构件的制造。十九世纪曾以电解熔融氧化铝的方法制备金属铝，当时铝由于价格昂贵而只被贵族用作装饰品。现代工业上是通过在1000℃左右的高温下电解氧化铝和冰晶石(Na3AlF6)的熔融液制备铝的。请回答下列问题： (1) 现代工业电解制备铝过程中正极和负极实际发生的反应分别为：在正极放电产生；在负极放电产生。 (2) 电解反应方程式为。 (3) 以现代工业方法制备的铝价格下降的可能原因是：。 (4) 若电流效率为75％，则制备1kg金属铝需以10A电流电解小时。 (5) 电解NaCl－AlCl3熔融液制备铝比电解Al2O3－Na3AlF6的熔融液制备铝节省电能约30％，为什么现在仍用后一种方法制备铝? 。【解析】 (1) O2－3+ (2) O O Al 2 (3) 纯氧化铝熔点很高(＞2000℃)，加入Na3AlF6后由于形成共熔体使其熔点大大降低，从而使制备铝成本降低 (4) 397 (5) 由于AlCl3没有天然矿藏，制备AlCl3所需氯气仍需电解制得，电能没有省下。【例2】(2006年江苏省化学竞赛夏令营选拔赛试题)锂离子电池、金属氢化物-镍电池(MH-Ni)、无水碱性锌-锰电池、燃料电池、太阳能电池等是21世纪理想的绿色环保电源。其中液态锂离子电池是指Li+嵌入化合物为正负电极的二次电池。正极采用锂化合物LiCoO2、LiNiO2或LiMn2O4，负极采用碳电极，充电后成为锂-碳层间化合物Li x C6(0

高中化学氧化还原专题练习题(答案)

高三一轮复习氧化还原反应专题练习可能用到的相对原子质量：H-1 N-14 O-16 C-23 一、选择题（本题包括15 小题，每小题 3 分，共45 分，每小题只有一个选项符合题意。） 1．硒是人体微量元素中的“抗癌之王”，补充适量的硒还可以延缓衰老。中国科学家尝试用Na2SeO3 清除人体内能加速人体衰老的活性氧。下面有关Na2SeO3 在该反应的作用说法正确的是（A） A．该反应中是还原剂B．既是氧化剂又是还原剂 C．反应过程中Se 的化合价从+2→+4 D．既不是氧化剂又不是还原剂 2．氢化亚铜（CuH）是一种难溶的物质，可用CuSO4 溶液和“另一种物质”在40oC~50oC 时反应来制备，CuH不稳定，它既能与HCl 反应产生气体，又能在氯气中燃烧，以下有关判断不正确的是（D） A ．CuH既可做氧化剂又可做还原剂 B ．另一种物质一定具有还原性 C ．CuH跟HCl 反应的化学方程式为：2CuH+2HCl=CuC2l+2H2↑+Cu D ．CuH在Cl 2 燃烧的化学方程式为：CuH+Cl2 CuCl+HCl 3．下列叙述中正确的是 A A．元素的单质可由氧化含该元素的化合物来制得 B．失电子越多的还原剂，其还原性就越强 C．阳离子只能得电子被还原，作氧化剂 D．含有最高价元素的化合物一定具有强氧化性 2+ 还原性的强弱与失电子多少无关， B 错，Fe 有还原性， C 错，NaCl 没有强氧化性， D 错 4．据广州日报：2008 年2 月23 日深圳市龙岗宝龙工业区小食店发生疑似食物中毒事件，经调查该事件已正式确定为食品或水受到亚硝酸盐污染而引起的中毒事件。为了食品安全，可以用酸性高锰酸钾溶液进行－－＋NO－ 2＋滴定实验，定量检测NaNO2 的含量：NO2 ＋MnO4 ＋H ＋Mn ＋H2O（未配平）。下列叙述中错误的 3 是C A．滴定过程中不需加入指示剂 B．滴定实验后溶液的pH增大 C．滴定实验时酸性高锰酸钾溶液盛装在碱式滴定管中 D．1molKMnO4 参加反应时消耗 2.5molNaNO2 根据溶液颜色变化，可以确定滴定终点，不需加入指示剂， A 对；该反应中消耗H ＋，滴定实验后pH增大， B 对；高锰酸钾溶液盛装在碱式滴定管下端的橡胶部分， C 错；该反应中亚硝酸钠作还原剂，KMnO4 作氧化剂，－Mn －NO－，根据得失电子守恒，1molKMnO 2＋ A 对；MnO4 ，NO2 4参加反应时消耗 2.5molNaNO2，D 3

高一化学氧化还原反应经典总结

氧化还原反应1、从得失氧的角度认识氧化还原反应：根据反应物中物质是否得到氧或者失去氧，将化学反应分为氧化反应和还原反应；注：氧化反应和还原反应一定是同时发生的； 2、从化合价升降角度认识氧化还原反应：元素化合价升高的反应时氧化反应；元素化合价降低的反应是还原反应；注：凡是有元素化合价升降的反应都是氧化还原反应，氧化还原反应不一定有氧的得失； 3、从电子转移角度认识氧化还原反应：①从电子得失的角度分析，失电子，化合价升高，被氧化；得电子，化合价降低，被还原；②从共用电子对角度分析，非金属原子间不易得失电子形成化合物，它们通过共用电子对达到8（2）个电子的稳定结构。电子对常偏向其吸引力较强的原子（显负价），而偏离其吸引力较弱的原子；注：氧化还原反应的本质：有电子转移（电子得失或共用电子对偏离）的反应；氧化反应的本质：元素失去电子或者共用电子对偏离的反应；还原反应的本质：元素得到电子或者共用电子对偏向的反应； 4、氧化还原反应与四种基本反应类型的关系：化合反应：有单质参加的化合反应都是氧化还原反应；分解反应：有单质生成的分解反应都是氧化还原反应；置换反应：所有的置换反应都是氧化还原反应；复分解反应：复分解反应都不是氧化还原反应；注：有单质参加的反应不一定都是氧化还原反应，例如氧气在放电的情况下可以生成臭氧； 5、氧化剂：在氧化还原反应中得到电子的物质；

还原剂：在氧化还原反应中失去电子的物质；氧化剂具有氧化性：物质中所含元素的原子或离子得电子能力越强，则物质的氧化性就越强；还原剂具有还原性：物质中所含元素的原子或离子失电子能力越容易，则物质的还原性就越强；氧化产物：物质失电子被氧化的生成物，具有得电子的性质（氧化性）；还原产物：物质得电子被还原的生成物，具有失电子的性质（还原性）；注：还原剂：有还原性，被氧化，化合价升高，失电子，发生氧化反应，转化成氧化产物氧化剂：有氧化性，被还原，化合价降低，得电子，发生还原反应，转化成还原产物 6、常见的氧化剂和还原剂：常见的氧化剂：①活泼的非金属单质：O2，Cl2，Br2，I2②高价金属阳离子：Fe3+，Cu2+，Ag+ ③高价或较高价含氧化合物：MnO2、KMnO4、K2Cr2O7、HNO3、H2SO4、KClO3④其他：H2O2，Na2O2；常见的还原剂：①活泼或较活泼金属：K，Na，Ca，Mg，Al，Zn，Fe；②某些非金属单质：C，H2；③低价金属阳离子：Cu+，Fe2+；④非金属阴离子：S2-，I-，Br-，Cl-； ⑤较低价化合物：CO，SO2，H2S，NH3；注：若元素处于最高价态，则只表现氧化性，作氧化剂；若元素处于最低价态，则只表现还原性，作还原剂；若元素处于中间价态，则既表现氧化性又表现还原性，既可作氧化剂又可作还原剂； 7、氧化剂、还原剂强弱的判断； ①根据金属活动顺序判断：在金属活动顺序表中，从左到右原子的还原性逐渐减弱，

高中化学氧化还原反应和电化学

第六章氧化─还原反应和电化学 Chapt e r 6 Oxidation-Reduction Reactions & Electrochemistry 本章研究另一类化学反应──氧化─ 还原反应（有电子转移的反应） §6-1 氧化─ 还原反应 Oxidation —Reduction Reactions 一、氧化数（Oxidation Number ） 1．氧化数是一个经验值，是一个人为的概念。 2．引入此概念，有以下几方面的应用： (1) 判断是否发生氧化──氧化数升高、氧化反应、还原剂 reducing agent ( reductant )；氧化数降低、还原反应、氧化剂 oxidizing agent ( oxidant )。 (2) 计算氧化──还原当量 (3) 配平氧化──还原反应方程式 (4) 分类化合物，如Fe ( Ⅲ )、Fe (Ⅱ)；Cu (Ⅰ)、Cu (Ⅱ)。引入氧化数，可以在不用详细研究化合物的结构和反应机理的情况下，实现上述四点。 3．怎样确定氧化数 (1) 在离子化合物中，元素的氧化数等于离子的正、负电荷数。 (2) 在共价化合物中，元素的氧化数为两个原子之间共用电子对的偏移数。 a ．在非极性键共价分子（单质）中，元素的氧化数为零，如P 4、S 8、Cl 2中P 、S 、Cl 的氧化数都为零； b ．在极性键共价分子中，元素的氧化数等于原子间共用电子对的偏移数，例如： 11H :F +-，1 1 11(-2) H :O :H +--+，11 0011(1) H :O :O:H +--+-，11 +11 (0) H ::F O +--。 (3) 具体规定： a ．单质的氧化数为零，例如P 4、S 8中P 、S 的氧化数都为零，因为P －P 和 S －S 键中共用电子对没有偏移； b ．除了在NaH 、CaH 2、NaBH 4、LiAlH 4中氢的氧化数为-1以外，氢的氧化数为+1； c ．所有氟化物中，氟的氧化数为-1； d ．氧的氧化数一般为-2，但有许多例外，例如2O (1/2)--、22O (1)- -、3O (1/3)--、 21/2O ()++、2OF 2)(+等；目前元素的最高氧化数达到+8，在OsO 4、RuO 4中，Os 和Ru 的氧化数均为+8，其它元素的最高氧化数至多达到其主、副族数。例如：Na 2Cr 2O 12和CrO 5 中，Cr 的氧化数为+6，因为这些化合物中有22O - （O 的氧化数为-1）存在；

第7章氧化还原反应电化学基础

第7章氧化还原反应电化学基础一、单选题 1. 下列电对中，Eθ值最小的是： A: Ag+/Ag；B: AgCl/Ag；C: AgBr/Ag；D: AgI/Ag 2. Eθ(Cu2+/Cu+)=0.158V，Eθ(Cu+/Cu)=0.522V，则反应2 Cu+Cu2+ + Cu的Kθ为： A: 6.93×10-7；B: 1.98×1012；C: 1.4×106； D: 4.8×10-13 3. 已知Eθ（Cl2/ Cl-）= +1.36V，在下列电极反应中标准电极电势为+1.36V 的电极反应是： A: Cl2+2e- = 2Cl- B: 2 Cl- - 2e- = Cl2 C: 1/2 Cl2+e- = Cl- D: 都是 4. 下列都是常见的氧化剂，其中氧化能力与溶液pH 值的大小无关的是： A: K2Cr2O7 B: PbO2 C: O2 D: FeCl3 5. 下列电极反应中，有关离子浓度减小时，电极电势增大的是： A: Sn4+ + 2e- = Sn2+B: Cl2+2e- = 2Cl-

C: Fe - 2e- = Fe2+ D: 2H+ + 2e- = H2 6. 为防止配制的SnCl2 溶液中Sn2+被完全氧化，最好的方法是： A: 加入Sn 粒B:. 加Fe 屑 C: 通入H2D: 均可 7. 反应Zn (s) + 2H+→Zn 2++ H2 (g)的平衡常数是多少？ A: 2×10-33 B: 1×10-13 C: 7×10-12 D: 5×10 26 二、是非题（判断下列各项叙述是否正确，对的在括号中填“√”，错的填“×”） 1. 在氧化还原反应中，如果两个电对的电极电势相差越大，反应就进行得越快2．由于Eθ（Cu+/Cu）= +0.52V , Eθ（I2/ I-）= +0.536V , 故Cu+ 和I2不能发生氧化还原反应。 3．氢的电极电势是零。 4．计算在非标准状态下进行氧化还原反应的平衡常数，必须先算出非标准电动势。 5．FeCl3，KMnO4和H2O2是常见的氧化剂，当溶液中[H+]增大时，它们的氧化能力都增加。

精选高一化学氧化还原反应习题及答案解析

第二章第三节氧化还原反应一、选择题（只有1个正确答案；共6小题，每小题3分，共18分。） 1．有关氧化还原反应实质的说法中正确的是（）A．是否有元素的电子转移B．是否有元素的化合价的变化 C．是否有氧元素的参加D．是否有原子的重新组合 2．下列有关四种基本反应类型与氧化还原反应关系的说法中正确的是（）A．化合反应一定是氧化还原反应B．分解反应一定不是氧化还原反应 C．置换反应一定是氧化还原反应D．复分解反应不一定是氧化还原反应 3．下列有关实验室制取气体的反应中，其原理不属于氧化还原反应的是（）A．实验室中用稀硫酸与锌粒反应制取H2B．实验室中用浓盐酸与二氧化锰加热制Cl2(见P3-20) C．实验室中用高锰酸钾加热分解制取O2D．实验室中用稀盐酸与石灰石反应制取CO2 4．下列化学反应中，属于氧化还原反应的是（）A．Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl B．Fe+CuSO4===Cu+FeSO4 C．2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O D．CaO＋H2O===Ca （OH）2 5．氧化还原反应在生产、生活中具有广泛的用途。下列生产、生活中的事例不属于氧化还原反应的是A．金属冶炼 B．燃放鞭炮C．食物腐败D．点制豆腐 6．从硫元素的化合价态上判断，下列物质中的硫元素不能表现氧化性的是（）A．Na2S B．S C．SO2 D．H2SO4 二、选择题（有1-2个答案，只有一个正确选项的，多选不给分；有两个正确选项的，选对一个给2分，选错一个该小题不给分。共10小题，每小题4分，计40分。） 7．下列说法中，能够判断一个反应是否是氧化还原反应的是（）A．反应前后，元素是否有电子转移 B．反应前后，元素是否有化合价变化 C．反应前后，是否有氧元素参加 D．反应前后，是否有氢元素参加 8．对溶液中的离子反应存在下列几种说法，其中正确的是（）A．不可能是氧化还原反应B．只能是复分解反应 C．可能是置换反应 D．可能是化合反应 9．下列水溶液中的各组离子因为发生氧化还原反应而不能大量共存的是（）A．Na+、Ba2+、Cl-、SO42-B．Ca2+、HCO3-、C1-、K+

实验17 氧化还原反应和电化学

实验17 氧化还原反应和电化学一、实验目的 1．了解电极电势与氧化还原反应的关系； 2．试验并掌握浓度和酸度对电极电势的影响。二、实验原理原电池是将化学能转变为电能的装置。原电池的电动势可以表示为正极和负极电极电势之差： ε＝ E (+)－E (-) 电动势可以用万用电表测量。氧化剂和还原剂的强弱，可用电对电极电势的大小来衡量。一个电对的标准电极电势E o 值越大，其氧化型的氧化能力就越强，而还原型的还原能力就越弱；若E o 值越小，其氧化型氧化能力越弱，而还原型还原能力越强。根据标准电极电势值可以判断反应进行的方向。在标准状态下反应能够进行的条件是： εo ＝ E o (+)－E o (-) ＞ 0 例如，E o (Fe 3+/ Fe 2+) ＝ 0.771 V ，E o (I 2/ I -) ＝ 0.535 V ，E o (Br 2/ Br -) ＝ 1.08 V 则在标准状态下，电对Fe 3+/ Fe 2+的氧化型Fe 3+可以氧化电对I 2/ I -的还原型I -，反应式如下： 2Fe 3+ + 2I - ══ 2Fe 2+ + I 2 而反应电对Fe 3+/ Fe 2+的氧化型Fe 3+可以氧化电对Br 2/Br -的还原型Br -，相反的反应则可以进行： Br 2 + 2Fe 2+ ══ 2Br - + 2Fe 3+ 当然，多数反应都是在非标准状态下进的，这时需要考虑浓度对电极电势的影响，这种影响可用能斯特（Nernst ）方程来表示： 0.059 [] lg []E E n =+ 氧化型还原型从能斯特方程可以看出，改变电对氧化型、还原型的浓度，将使电极电势值发生相应程度的变化。由于酸碱平衡、沉淀溶解平衡和配位离解平衡能够改变氧化型或还原型浓度，从而影响电对电极电势的大小，它们对于氧化还原反应都有影响；有时影响显著，甚至可能改变反应进行的方向。三、实验用品万用电表、导线、Cu 片、Zn 片、铁电极、碳电极 KI （0.1 mol·L -1）、KBr （0.1 mol·L -1）、Na 2SO 3（0.1 mol·L -1）、FeCl 3（0.1 mol·L -1）、Fe 2(SO 4)3（0.1 mol·L -1）、FeSO 4（0.1 mol·L -1）、NaCl （6 mol·L -1）、KMnO 4（0.01 mol·L -1、0.2 mol·L -1）、Na 2SO 4（1 mol·L -1）、NaHSO 3（1 mol·L -1）、CuSO 4（1 mol·L -1）、ZnSO 4（1 mol·L -1）、H 2SO 4（1 mol·L -1、3 mol·L -1、6 mol·L -1）、HCl （6 mol·L -1）、HAc （6 mol·L -1）、NaOH （6 mol·L -1）、K 2Cr 2O 7（0.4 mol·L -1）、浓NH 3·H 2O （AR ）、NH 4F （10%）、CCl 4、氯水、溴水、碘水、MnSO 4（0.2 mol·L -1）、H 2C 2O 4（0.2 mol·L -1）、浓HNO 3（AR ）、HNO 3 （0.5 mol·L -1）、奈斯勒试剂、硫酸亚铁铵（AR ）四、实验内容（一）电极电势与氧化还原反应的方向 1．向试管中加入几滴0.1 mol·L -1 KI 溶液和少量CCl 4，边滴加0.1 mol·L -1 FeCl 3溶液边振摇试管，观察CCl 4层的颜色变化，写出反应方程式。以KBr 代替KI 重复进行实验，结果如何？ 2．向试管中滴加几滴Br 2水和少量CCl 4，摇动试管，观察CCl 4层的颜色。再加入约0.5 g 硫酸亚铁铵固体，充分反应后观察CCl 4层颜色有无变化？以I 2水代替Br 2水重复进行实验。CCl 4层颜色有无变化？写出反应方程式。 3．在试管中加入几滴KBr 溶液和少量CCl 4，滴加氯水，充分振摇试管，观察CCl 4层的颜色变化。

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