普通化学氧化还原反应省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、第十章第十章 氧化还原反应氧化还原反应主讲:李琼芳主讲:李琼芳10/10/1第十章 氧化还原反应第1页第十章第十章 氧化还原反应氧化还原反应教学目标教学目标原电池和电极原电池和电极1.掌握相关原电池基本概念。掌握相关原电池基本概念。2.掌握电极电势概念,了解其物理意义。掌握电极电势概念,了解其物理意义。10/10/2第十章 氧化还原反应第2页1.了解原电池电动势与反应摩尔吉布斯自由了解原电池电动势与反应摩尔吉布斯自由能关系,掌握判断氧化能关系,掌握判断氧化-还原反应自发方向还原反应自发方向方法。方法。2.掌握能斯特方程简单应用。掌握能斯特方程简单应用。3.掌握氧化掌握氧化-还原反应标准平衡常数
2、与标准电极还原反应标准平衡常数与标准电极电势关系。电势关系。氧化氧化-还原反应方向和完成程度还原反应方向和完成程度10/10/3第十章 氧化还原反应第3页主要内容:主要内容:4.氧化还原反应自发方向氧化还原反应自发方向1.基本概念基本概念2.原电池、电极原电池、电极3.原电池电动势和电极电势原电池电动势和电极电势5.氧化还原反应标准平衡常数氧化还原反应标准平衡常数6.元素标准电极电势图和电极电势间接计算元素标准电极电势图和电极电势间接计算7.常见主要氧化还原反应常见主要氧化还原反应10/10/4第十章 氧化还原反应第4页第一节第一节 基本概念基本概念一、一、氧化数氧化数(1970年、年、IUP
3、AC)氧化数是某元素一个原子电荷数,这个电荷数可由假氧化数是某元素一个原子电荷数,这个电荷数可由假设把每个键中电子指定给电负性更大原子而求得。设把每个键中电子指定给电负性更大原子而求得。H:HNa+Cl-H :Cl0 0+1 -1+1 -1H :O:O:H+1 -1-1 +1Fe3O4-2元素原子在分子中吸引成键电子能力。元素原子在分子中吸引成键电子能力。第一节基本概念10/10/5第十章 氧化还原反应第5页二、氧化还原反应、氧化剂、还原剂二、氧化还原反应、氧化剂、还原剂凡是元素原子或离子氧化数发生改变反应,叫做凡是元素原子或离子氧化数发生改变反应,叫做氧化还原反应。氧化还原反应。还原剂还原剂
4、氧化(反应)氧化(反应)氧化剂氧化剂还原(反应)还原(反应)10/10/6第十章 氧化还原反应第6页以上氧化(反应)或还原(反应)各是氧化还原反应以上氧化(反应)或还原(反应)各是氧化还原反应二分之一,称为二分之一,称为半反应半反应。所以一个氧化还原反应是由。所以一个氧化还原反应是由两个半反应组成。两个半反应组成。氧化反应(半反应):氧化反应(半反应):还原反应(半反应):还原反应(半反应):氧化还原电对:氧化还原电对:(氧化态氧化态/还原态还原态)10/10/7第十章 氧化还原反应第7页三、氧化还原反应方程式配平三、氧化还原反应方程式配平n n(一)氧化数法(一)氧化数法n n(二)离子(二
5、)离子-电子法电子法10/10/8第十章 氧化还原反应第8页以配平Cu2S与HNO3反应为例,其配平方法以下:(一)氧化数法(一)氧化数法1.依据试验事实写出反应物和生成物化学式,并将有改变氧化数注明在对应元素符号上:Cu2S +HNO3Cu(NO3)2+H2SO4+NO+1-2+5+2+6+22.按照最小公倍数标准,对氧化数升高和氧化数降低物质各乘以适当系数,使二者绝对值相等。氧化数升高Cu 2(+2)-(+1)=+2S (+6)-(-2)=+8+10氧化数降低N (+2)-(+5)=-33=+3010=-3010/10/9第十章 氧化还原反应第9页3.系数分别写在还原剂和氧化剂化学式前面,
6、并配平氧化数有改变元素原子个数:Cu2S +HNO3Cu(NO3)2+H2SO4+NO31063104.配平反应两边各元素原子个数,必要时加上适当数目标酸碱以及水分子(H2O)。上式右边有12个未被还原NO3-,所以左边要增加12个HNO3。再检验氧和氢原子个数,显然应在反应式右边配上8个H2O。两边各元素原子数目相等后,把箭头改为等号。Cu2S +HNO3Cu(NO3)2+H2SO4+NO3226310+8H2O10/10/10第十章 氧化还原反应第10页例例-1As2S3 +HNO3 H3AsO4+H2SO4+NO氧化数升高元素:氧化数升高元素:2As3+2As5+升高升高 43S2 3S
7、6+升高升高24N5+N2+降低降低3氧化数降低元素:氧化数降低元素:3As2S3+28HNO3 6H3AsO4+9 H2SO4 +28NO左边左边28个个H,84个个O;右边;右边36个个H,88个个 O左边比右边少左边比右边少8个个H,少,少4个个O3As2S3+28HNO3+4 H2O 6H3AsO4+9 H2SO4 +28NO10/10/11第十章 氧化还原反应第11页例例-2 HClO3 +P4 HCl +H3PO4 Cl5+Cl-氧化数降低氧化数降低 6 P4 4PO4 3-氧化数升高氧化数升高20 10 HClO 3+3P4 10HCl +12H3 PO4 10 HClO3 +3
8、P4+18H2O 10HCl +12H3 PO4方程式左边比右边少方程式左边比右边少36个个H原子,少原子,少18个个O原子,应在原子,应在左边加左边加18个个H2O10/10/12第十章 氧化还原反应第12页(二)离子(二)离子-电子法电子法现以KMnO4和Na2SO3在酸性介质中反应为例,说明配平步骤:1.依据试验事实,将反应物和生成物以离子形式写出:MnO4-+SO32-Mn2+SO42-2.将该反应分解为两个半反应:MnO4-Mn2+SO32-SO42-(还原反应)(氧化反应)10/10/13第十章 氧化还原反应第13页3.配平两个半反应,使两端原子数和电荷数相等。MnO4-Mn2+8
9、 H+5e+4H2OSO32-SO42-+H2O+2H+2e4.依据得失电子数相等标准,将两个半反应式各乘适当系数,然后相加,消去电子,合并成一个配平离子方程式。MnO4-Mn2+8 H+5e+4H2OSO32-SO42-+H2O+2H+2e25+)2 MnO4-+5 SO32-+6 H+2 Mn2+5 SO42-+3 H2O10/10/14第十章 氧化还原反应第14页配平以下方程式配平以下方程式Cr2O72-+H2S Cr3+SCr2O72-+6e+14 H+2Cr3+7 H2OH2S 2e S+2 H+13+)Cr2O72-+H2S Cr3+S3+8 H+23+7 H2O10/10/15第
10、十章 氧化还原反应第15页例例1:配平以下:配平以下氧化还原反应氧化还原反应半反应半反应SO3 2-2e SO42-MnO4-+5e Mn2+配平半反应:配平半反应:SO32-+H2O SO42-+2e+2H+MnO4-+5e+8H+Mn2+4 H2O2MnO4-+5SO32-+6 H+=2Mn2+3 H2O+5SO42-+)MnO-4+SO 2-3+H+Mn2+SO2-45210/10/16第十章 氧化还原反应第16页2.SiO2(s)+Al(s)Si(s)+Al2O3343210/10/17第十章 氧化还原反应第17页左边右边酸性介质多O缺H时,多一个O加2个H+,缺1个H加1个H+n加对
11、应H2O碱性介质多H缺O时,多一个H加1个OH ,缺1个O加2个OH-n加对应H2O酸性介质中配平半反应方程式里不应出现酸性介质中配平半反应方程式里不应出现OH,在碱性介质中配平半反应不应出现在碱性介质中配平半反应不应出现H+普通先配平 H、O以外原子数,然后配平H、O原子数,最终配平电子数10/10/18第十章 氧化还原反应第18页第二节第二节 原电池原电池2e负极:负极:Zn(s)=Zn2+(aq)+2e正极:正极:Cu2+(aq)+2e=Cu(s)这种把化学能转变为电这种把化学能转变为电能装置叫做能装置叫做原电池原电池。第二节原电池10/10/19第十章 氧化还原反应第19页原电池装置可
12、用符号表示:原电池装置可用符号表示:(-)Zn|ZnSO4c(ZnSO4)|CuSO4c(CuSO4)|Cu(+)第三节第三节 原电池电动势和电极电势原电池电动势和电极电势1.电极电极 每个半电池中,氧化态物质和还原态物质组成每个半电池中,氧化态物质和还原态物质组成氧化还原电对,又叫做电极。氧化还原电对,又叫做电极。两相接界两相接界盐桥盐桥第三节电池电动势10/10/20第十章 氧化还原反应第20页2.电极电势MMn+MMn+M(s)溶解沉淀电池电动势:=(+)-(-)Mn+(aq)+ne因为双电层存在而产生电势差,叫电极电势。双电层示意图A10/10/21第十章 氧化还原反应第21页3.标准
13、电极电势标准电极电势 标准氢电极标准氢电极1953年瑞典会议选定标准氢电极电势年瑞典会议选定标准氢电极电势 (H+/H2)=0v要求要求 298.15K时,时,(H+/H2)=0 v (氧化型(氧化型/还原型)还原型)2H+(1molL-1)+2e H2(101.3KPa)10/10/22第十章 氧化还原反应第22页(-)Zn|Zn2+(1.0 molL-1)|H+(1.0 molL-1)|H2(101325Pa),Pt(+)试验测得(试验测得(298K):):=0.763 V因因 =(H+/H2)-(Zn2+/Zn)所以所以 0.763=0-(Zn2+/Zn)(Zn2+/Zn)=-0.763
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