氧化还原反应与应用电化学课件

高等教育出版社高等教育出版社崔建中崔建中 鲁凡丽鲁凡丽 田昀田昀 编制编制 崔建中崔建中 主编主编无机化学无机化学电子教案电子教案(第二版第二版)第四章第四章 氧化还原反应与氧化还原反应与应用电化学应用电化学 崔建中崔建中 鲁凡丽鲁凡丽 田昀田昀 编制编制高等教育出版社高等教育出版社 出版出版第四章第四章 氧化还原反应氧化还原反应第一节第一节 氧化还原反应氧化还原反应方程式的配平方程式的配平第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学氧化数法氧化数法离子离子-电子法电子法 第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学4.1.1氧化数法氧化数法1.氧化数氧化数19701970年国际纯粹与应用化学联合会确定年国际纯粹与应用化学联合会确定 (IUPAC)元素的元素的氧化数氧化数是元素的一个原子的形是元素的一个原子的形式荷电数式荷电数,这个荷电数可由假设把每个这个荷电数可由假设把每个键中的电子指定给键中的电子指定给电负性电负性较大的原子而较大的原子而求得。求得。定义定义第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学电负性是指分子中元素原子吸引电子的能力是指分子中元素原子吸引电子的能力元素原子吸引电子能力越大元素原子吸引电子能力越大,其电负性越大其电负性越大 元素原子吸引电子能力越小元素原子吸引电子能力越小,其电负性越小其电负性越小第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学1.氧化数氧化数在共价化合物中在共价化合物中,元素的氧元素的氧化数等于该元素的原子偏近或化数等于该元素的原子偏近或偏离的电荷数。偏离的电荷数。如如 HClCO2HClCO氧化数氧化数+11+4-2定义定义第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学1.氧化数氧化数定义定义在离子化合物中在离子化合物中,元素的氧元素的氧化数等于该元素的离子电荷。化数等于该元素的离子电荷。如如 NaClCaSO4CaSONaCl氧化数氧化数+11+2+6-2第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学1.氧化数氧化数(1)在单质中，元素原子的在单质中，元素原子的 氧化数为零。氧化数为零。规则规则第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学1.氧化数氧化数规则规则(2)O的氧化数一般为的氧化数一般为-2但但 氟化物氟化物 如如O2F2OF2OFOF氧化数氧化数+1-1+2-1过氧化物过氧化物H2O2Na2O2HONaO氧化数氧化数+1-1+1-1第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学1.氧化数氧化数规则规则(3)H的氧化数一般为的氧化数一般为+1但但 活泼金属氢化物活泼金属氢化物如如NaHCaH2NaHCaH氧化数氧化数+1-1+2-1第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学1.氧化数氧化数规则规则(4)中性分子中，各元素原中性分子中，各元素原 子的氧化数的代数和为零。子的氧化数的代数和为零。如如Fe3O4FeO氧化数氧化数x-23x+4(-2)=0+8/3如如P2O5PO氧化数氧化数x-22x+5(-2)=0+5第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学1.氧化数氧化数规则规则(5)复杂离子中，各元素原子复杂离子中，各元素原子 氧化数的代数和等于离子氧化数的代数和等于离子 的总电荷。的总电荷。如如CrO氧化数氧化数x-22x+7(-2)=-2+6第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学1.氧化数氧化数规则规则-1+1+3+5+7氯的氧化数氯的氧化数Cl ClO ClO2 ClO3 ClO4 第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学1.氧化数氧化数注意注意(1)氧化数可以是正数、氧化数可以是正数、负数、整数、分数、零。负数、整数、分数、零。(2)氧化数与共价数不同氧化数与共价数不同 如如 C氧化数氧化数 C共价数共价数 CO2 +4+4 4 4 CH4 -4-4 4 4第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学2.配平方法配平方法(1)(1)元素原子氧化数升高的元素原子氧化数升高的 总数等于元素原子氧化总数等于元素原子氧化 数降低的总数数降低的总数(2)(2)反应前后各元素的原子反应前后各元素的原子 总数相等总数相等配平原则配平原则第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学(1)(1)写出未配平的反应方程式写出未配平的反应方程式 HClO3+P4+H2OHCl+H3PO4(2)(2)找出元素原子氧化数降低值与找出元素原子氧化数降低值与 元素原子氧化数升高值元素原子氧化数升高值HClO3+P4+H2O HCl+H3PO4(-1)-(+5)=(-6)(+5)-0=(+5)+5-10+5第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学(3)(3)根据第一条规则，求出各根据第一条规则，求出各 元素原子氧化数升降值的最小公倍数元素原子氧化数升降值的最小公倍数10HClO3+3P4+H2O10HCl+12H3PO4+50-1+5(-6)10=(-60)(+5)43=(+60)(4)(4)用观察法配平氧化数未改变的元用观察法配平氧化数未改变的元 素原子数目素原子数目 10HClO10HClO3 3+3P+3P4 +1818H H2 2O 1O 10HCl+12HHCl+12H3 3POPO4 4第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学(1)(1)写出未配平的反应方程式写出未配平的反应方程式PbOPbO2 2+MnBr+MnBr2 2+HNO+HNO3 3 Pb(NOPb(NO3 3)2 2+Br+Br2 2+HMnO+HMnO4 4+H+H2 2O O (2)(2)找出元素原子氧化数降低值与元素找出元素原子氧化数降低值与元素 原子氧化数升高值原子氧化数升高值PbPbO O2 2+MnMnBrBr2 2+HNO+HNO3 3PbPb(NO(NO3 3)2 2+BrBr2 2+H+HMnMnO O4 4+H+H2 2O O(+7)-(+2)=(+5)0-(-1)=(+1)(+2)-(+4)=(-2)+2+4+2+7-10例例第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学(3)根据第一条规则，求出各根据第一条规则，求出各 元素原子氧化数升降值的最小公倍数元素原子氧化数升降值的最小公倍数例例+2+7+2PbPbO O2 2+MnMnBrBr2 2+HNO+HNO3 3 PbPb(NO(NO3 3)2 2+BrBr2 2+H+HMnMnO O4 4+H+H2 2O O+4(+1)2=(+2)(+5)(+5)+(+2)2=14(-2)7=14(4)(4)用观察法配平氧化数未变的元素原子数目用观察法配平氧化数未变的元素原子数目7PbO2+2MnBr2+14HNO37Pb(NO3)2+2Br2+2HMnO4+6H2O 第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学氧化数法氧化数法简单、快捷简单、快捷适用于适用于水溶液水溶液非水体系非水体系氧化还原反应氧化还原反应优点优点第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应式配平课堂练习氧化还原反应式配平课堂练习(1)H2O2+Cr2(SO4)3+KOH K2CrO4+K2SO4+H2OH2O2+Cr2(SO4)3+KOHK2CrO4+K2SO4+H2O2(-2)-(-1)=-2-1-2-2-22(+6)-+3)=+6+3+3+6+6323H2O2+Cr2(SO4)3+10KOH 2K2CrO4+3K2SO4+8H2O第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学4.1.2 离子-电子法（1）反应过程中氧化剂得到反应过程中氧化剂得到 的电子数等于还原剂失的电子数等于还原剂失 去的电子数去的电子数（2）反应前后各元素的原子反应前后各元素的原子 总数相等总数相等原则原则第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学(1)(1)写出未配平的离子反应方程式写出未配平的离子反应方程式 (2)(2)将反应分解为两个半反应方程式将反应分解为两个半反应方程式步骤步骤2 SO3SO42 MnO4+SO3+H+Mn2+SO42 2 MnO4+H+Mn2+第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学(2)2)将反应分解为两个半反应方程式将反应分解为两个半反应方程式1.1.使半反应式两边相同元素的原子数相等使半反应式两边相同元素的原子数相等左边多左边多 4 4个个O原子，右边加原子，右边加 4 4个个H2O，左边加左边加8个个H+右边多右边多 1 1个个O原子，左边加原子，左边加 1 1个个H2O，右边加右边加2个个H+步骤步骤MnO4+8H+Mn2+4H2O SO3+H2OSO4+2H+2 2 第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学(2)2)将反应分解为两个半反应方程式将反应分解为两个半反应方程式1.1.使半反应式两边相同元素的原子数相等使半反应式两边相同元素的原子数相等2.2.用加减电子数方法使两边电荷数相等用加减电子数方法使两边电荷数相等步骤步骤MnO4+8H+Mn2+4H2O SO3+H2OSO4+2H+2 2 SO3+H2O-2e-SO4+2H+2 2 MnO4+8H+5e-Mn2+4H2O 第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学(3)3)根据原则根据原则1 1，求出最小公倍数，乘，求出最小公倍数，乘 以两个半反应式，并相加。以两个半反应式，并相加。(4)4)整理整理，即得配平的离子反应方程式即得配平的离子反应方程式。2 2MnO4+8H+5e-Mn2+4H2O5SO3+H2O-2e-SO4+2H+）2MnO4+16H+5SO3+5H2O2Mn2+8H2O+5SO4+10H+2 2 2 2MnO4+5SO3+6H+2Mn2+8H2O+5SO4 2 2 第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学(1)(1)写出未配平的离子反应方程式写出未配平的离子反应方程式 (2)(2)将反应分解为两个半反应方程式将反应分解为两个半反应方程式例例MnO4+SO3MnO4+SO4+OH-2 2 MnO4MnO4 2 SO3SO42 2 第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学(2)2)将反应分解为两个半反应方程式将反应分解为两个半反应方程式1.1.使半反应式两边相同元素的原子数相等使半反应式两边相同元素的原子数相等右边多右边多 1 1个个O原子，右边加原子，右边加 1 1个个H2O，左边加左边加2个个OH-例例MnO4MnO4 2-SO3+2OH-SO4+H2O2-2-第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学(3)3)根据原则根据原则1 1，求出最小公倍数，乘，求出最小公倍数，乘 以两个半反应式，并相加。以两个半反应式，并相加。以上即为配平的离子反应方程式以上即为配平的离子反应方程式例例 2-2-2-2-2-2MnO4+e-MnO41SO3+2OH-2e-SO4+H2O+）2MnO4+SO3+2OH-2MnO4+SO4+H2O 2-第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学注意注意在在配配平平半半反反应应式式，如如果果反反应应物物、生生成成物物所所含含氧氧原原子子数数不不等等时时，可可根根据据介介质质的酸碱性来配平。的酸碱性来配平。半反应式半反应式介质介质注意酸性酸性碱性碱性多氧原子一侧多氧原子一侧H+H2O 不能出现不能出现OH-少氧原子一侧少氧原子一侧H2OOH-不能出现不能出现H+第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学4.1.2 离子-电子法优点优点1.1.在配平时，不需知道元素的氧化值在配平时，不需知道元素的氧化值2.2.能反映在水溶液中的氧化还原本质能反映在水溶液中的氧化还原本质但不能配平气相或固相反应式但不能配平气相或固相反应式第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应式配平课堂练习氧化还原反应式配平课堂练习(1)Cr2O72-+Fe2+H+Cr3+Fe3+H2OCr2O72-+14H+6e-2Cr3+7H2OFe2+-e-Fe3+)16Cr2O72-+14H+6Fe2+2Cr3+7H2O+6Fe3+第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学(2)K2MnO4+H2OKMnO4+MnO2+KOH12+)氧化还原反应式配平课堂练习氧化还原反应式配平课堂练习MnO4+2H2O+2e-MnO2+4OH-2-MnO4+H2OMnO4+MnO2+OH-2-MnO4-e-MnO42-整理整理3MnO4+2H2O 2MnO4+MnO2+4OH-2-MnO4+2H2O+2MnO4MnO2+4OH-+2MnO42-2-第四章第四章氧化还原反应与应用电化学氧化还原反应与应用电化学第二章第二章 化学反应的化学反应的方向、速率和限度方向、速率和限度第一节第一节 结束结束