无机及分析化学(00003)市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx
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1、第六章 氧化还原反应第1页C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O+QC+O2=CO2 +QNaCl +H2O=NaOH+Cl2 +H2 第一节第一节 氧化还原反应基本概念氧化还原反应基本概念 氧化还原反应在我们氧化还原反应在我们身边无处不在,比如铁身边无处不在,比如铁锈生成,天然气燃烧等,锈生成,天然气燃烧等,下面让我们从三个方面下面让我们从三个方面详细看一看。详细看一看。第2页Zn +CuSO4Cu +ZnSO42e得电子得电子失电子失电子2H2 +O22 H O H*本质:本质:电子得失电子得失或电子正确或电子正确偏移偏移一、氧化还原反应本质H+OH-2-2-+第3页氧化反应:物质氧化
2、反应:物质失去失去失去失去电子电子电子电子反应;反应;还原反应:物质还原反应:物质得到得到得到得到电子电子电子电子反应。反应。铁生锈铁生锈CuSO4电解成电解成Cu氧气氧气氢气氢气氧化氧化氧化氧化剂:剂:得到得到得到得到电子物质,发生还原反应。电子物质,发生还原反应。还原还原还原还原剂:剂:失去失去失去失去电子物质,发生氧化反应。电子物质,发生氧化反应。第4页二、氧化数描述元素被氧化程度 化合价化合价原子间相互结合形成份子时,各原子上价键数目价键数目价键数目价键数目。N HHHOCOClCl31421氧化数氧化数 oxidation number假定把每个键上电子每个键上电子每个键上电子每个键
3、上电子指定给指定给指定给指定给电负性较大原子电负性较大原子电负性较大原子电负性较大原子后,化合物中各原子实际或表观所带电荷数电荷数电荷数电荷数。第5页确定氧化数规则确定氧化数规则单质氧化数为单质氧化数为 0。中性分子中各元素氧化数代数和为零。中性分子中各元素氧化数代数和为零。离子:离子:单原子离子中等于离子电荷数;单原子离子中等于离子电荷数;多原子离子中全部元素氧化数代数和等于离子电荷数。多原子离子中全部元素氧化数代数和等于离子电荷数。共价型化合物:共价型化合物:H:+1(普通情况)(普通情况)-1(金属氢化物中,如:(金属氢化物中,如:NaH,CaH2)O:普通普通 O:2 过氧过氧 O22
4、-:1超氧超氧 O2-:1/2 OF2:+2 氧化数能够是氧化数能够是分数分数分数分数。第6页普通:普通:H +1(有时候也为(有时候也为-1););O -2(有时候也为(有时候也为-1,+1)碳氧化数 CO CO2 CH4 C2H5OH +2 +4 -4 -2 硫或铁氧化数 S2O32-S2O82-Fe3O4 +2 +7 +8/3 比如第7页试计算Cr2O72-中Cr氧化值和Fe3O4中Fe氧化值解:解:设Cr氧化值为x,已知O氧化值为-2,则:2x+7(-2)=-2 x=+6 设Fe氧化值为x,已知O氧化值为-2,则:3 x+4(-2)=0 由以上例子可见,元素氧化值能够是整数整数整数整数
5、、零零零零,也能够是分数分数分数分数。example x=+第8页三、氧化还原电对和氧化还原半反应酸碱反应酸碱反应 HAc+NHHAc+NH3 3 NH NH4 4AcAc一样,依据电子转移,氧化还原反应能够拆成两个半反应,或看成由两个半反应组成。氧化氧化半反应(半反应(失失失失电子)电子):Zn -2e-Zn 2+还原还原半反应(半反应(得得得得电子)电子):Cu2+2e-Cu 比如:ZnCu2+CuZn 2+主要概念:主要概念:酸碱半反应酸碱半反应、共轭酸碱对共轭酸碱对氧化还原反应中,氧化态物质(电子受体)及其对应还原态物质(电子供体)组成氧化还原电对氧化还原电对氧化还原电对氧化还原电对。
6、可表示为:氧化态/还原态;或(Ox/Red),如 Fe3+/Fe2+。氧化还原电对中氧化数较高物种称为氧化态氧化态氧化态氧化态,氧化数较低物种称为还原态还原态还原态还原态。第9页四、氧化还原反应配平一个前提:一个前提:知道氧化剂和还原剂在给定条件下反应后,知道氧化剂和还原剂在给定条件下反应后,产物是什么;产物是什么;如:如:MnO4-+SO32-酸性条件下还原产物酸性条件下还原产物:Mn2+(无色)无色)中性条件下还原产物中性条件下还原产物:MnO2(棕)(棕)碱性条件下还原产物碱性条件下还原产物:MnO42-(翠绿)(翠绿)两个标准:两个标准:质量守恒质量守恒 电荷守恒电荷守恒酸性介质中酸性
7、介质中 MnO4-+Cl-反应生成反应生成 Mn2+Cl2第10页离子离子 电子法电子法 配平化学反应方程式配平化学反应方程式我们讨论反应多在水溶液中进行,即:普通以离子形式进行,用该方法较简便。我们讨论反应多在水溶液中进行,即:普通以离子形式进行,用该方法较简便。步骤步骤:1.将反应物和产物以离子形式写出;将反应物和产物以离子形式写出;例例:KClO3+FeSO4 KCl +Fe2(SO4)3 (稀稀H2SO4介质中介质中)ClO3-+Fe2+Cl-+Fe3+弱电解质弱电解质弱电解质弱电解质、沉淀沉淀沉淀沉淀要以要以要以要以分子形式分子形式分子形式分子形式给出给出给出给出第11页 2.把整个
8、氧化还原反应分成把整个氧化还原反应分成氧化氧化和和还原还原两个半反应两个半反应;(一分为二(一分为二)3.分别配平两个半反应式;分别配平两个半反应式;氧化反应氧化反应:Fe2+Fe3+还原反应还原反应:ClO3-Cl-氧化反应氧化反应:Fe2+Fe3+eClO3-Cl-+3H2O6H+还原反应还原反应:6e +第12页4.依据氧化还原反应得失电子总数必须相等标准,依据氧化还原反应得失电子总数必须相等标准,5.将两个半反应合并成一个配平离子方程式。将两个半反应合并成一个配平离子方程式。Fe2+=Fe3+e6e +6H+ClO3-=Cl-+3H2O)6+)6Fe2+6H+ClO3-=6Fe3+Cl
9、-+3H2O反应是在稀反应是在稀H2SO4介质中,介质中,能够写出对应分子方程式:能够写出对应分子方程式:6FeSO4+KClO3+3H2SO4=3Fe2(SO4)3+KCl+3H2O第13页例例:配平配平 1.分成氧化、还原两个半反应分成氧化、还原两个半反应还原反应还原反应氧化反应氧化反应2.配平半反应配平半反应3.两个半反应相加,消去电子两个半反应相加,消去电子第14页例例:配平在碱性条件下进行以下反应配平在碱性条件下进行以下反应还原反应还原反应氧化反应氧化反应第15页 酸性介质中:多氧一边加酸性介质中:多氧一边加H+;少氧一边加;少氧一边加H2O 碱性介质中:多氧一边加碱性介质中:多氧一
10、边加H2O;少氧一边加;少氧一边加OH-小诀窍小诀窍小诀窍小诀窍应注意!应注意!1.酸酸性介质中,反应式两边性介质中,反应式两边不能不能出现出现OH-2.碱碱性介质中,反应式两边性介质中,反应式两边不能不能出现出现H+3.中性中性介质中,依据情况,可介质中,依据情况,可加加H+或者或者 OH-4.弱电解质、难溶电解质不允许拆成离子,要写分子式。弱电解质、难溶电解质不允许拆成离子,要写分子式。Cr2O72-+6Fe2+=6Fe3+2Cr3+7H2O+14H+氧化数法氧化数法 配平化学反应方程式配平化学反应方程式自己看自己看自己看自己看第16页第二节第二节 原电池和电极电位原电池和电极电位水果水果
11、水果水果电池电池电池电池电池概念是什么?电池概念是什么?电极电位定义是什么?电极电位定义是什么?酸碱反应特征:强酸强碱反应生成弱酸弱碱。酸碱酸碱反应特征:强酸强碱反应生成弱酸弱碱。酸碱强弱用强弱用K Ka a(K Kb b)来衡量。)来衡量。氧化还原反应特征:强氧化剂反应生成弱氧化剂。氧化氧化还原反应特征:强氧化剂反应生成弱氧化剂。氧化剂强弱什么参数来衡量?剂强弱什么参数来衡量?氧化还原电对电极电位第17页现象现象Zn棒逐步溶解棒逐步溶解溶液天蓝色减退溶液天蓝色减退有红棕色疏松铜在有红棕色疏松铜在Zn棒表面析出棒表面析出溶液溶液温度渐升温度渐升温度渐升温度渐升Zn-2eZn2+Cu 2+2e
12、Cu所发生反应所发生反应Zn+Cu 2+Cu+Zn2+实实 验一验一:Zn与与CuSO4溶液置换反应溶液置换反应CuSO4Zn化学能化学能化学能化学能转化为转化为转化为转化为热能热能热能热能一、原电池概念第18页试验二试验二:Zn-Cu原电池反应原电池反应3、取出盐桥,指针回零;放入盐桥,指针偏转1、电流电流电流电流表指针发生偏移2、Zn棒逐步溶解,铜棒上有铜沉积CuCuSO4Zn SO4ZnAe-KCl装置装置现象现象原理原理Zn -2e Zn2+Cu 2+2e CuZn+Cu 2+Cu+Zn2+化学能化学能化学能化学能转化为转化为转化为转化为电能电能电能电能第19页原电池:利用原电池:利用
13、氧化还原反应氧化还原反应氧化还原反应氧化还原反应将将化学能化学能化学能化学能转变成转变成转变成转变成电能电能电能电能装装置。置。Zn+Cu2+Zn2+Cu原电池定义原电池定义ZnSOZnSO4 4CuSOCuSO4 4ZnZnCuCuKClKCl第20页负极反应:负极反应:负极反应:负极反应:Zn Zn2+2e-(还原剂电对作还原剂电对作负极负极负极负极,氧化氧化氧化氧化反应反应)正极反应:正极反应:正极反应:正极反应:Cu2+2e-Cu(氧化剂电对作氧化剂电对作正极正极正极正极,还原还原还原还原反应反应)电池反应 Zn+Cu2+Zn2+Cu 原电池是由原电池是由两个两个半电池半电池半电池半电
14、池组成。半电池中组成。半电池中导体导体称为称为电极电极电极电极。原电池电极有正负极之分,。原电池电极有正负极之分,电子密度较大电极称为电子密度较大电极称为负极负极负极负极,电子密度较小,电子密度较小电极称为电极称为正极正极正极正极。原电池组成原电池组成第21页原电池书写原电池书写 原电池图解表示式书写要求:原电池图解表示式书写要求:(1)负极写左边,正极写右边负极写左边,正极写右边负极写左边,正极写右边负极写左边,正极写右边;负极负极负极负极发生氧化反应,正极发生还原反应;发生氧化反应,正极发生还原反应;发生氧化反应,正极发生还原反应;发生氧化反应,正极发生还原反应;(2)两相或不相混溶两种溶
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