氧化还原反应课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,1,1,第九章,氧化还原反应,Oxidation-reduction reaction,20121129,本章教学要求,掌握氧化还原反应式的配平方法；,掌握有关原电池的概念；,了解电极电势概念，了解其物理意义；,理解原电池电动势与反应摩尔吉布斯自由能的关,系，掌握判断氧化还原反应自发方向的方法；,掌握能斯特方程的简单应用；,掌握氧化还原反应标准平衡常数与反应的标准摩,尔吉布斯自由能的关系；,学会标准电极电势图、,pH,图的简单应用。,2,9.1,基本概念,本,章,提,纲,4,年 代,氧化反应,还原反应,认,识,历,9.2,99.33,9.4,9.5,9.6,9.7,化学反应,氧化还原反应方程式的配平,原电池和电极电势,电动势与吉布斯自由能变,影响电极电势的因素,电势图解及应用,化学电源和金属腐蚀与保护,3,氧化还原反应,非氧化还原反应,5,18,世纪末,19,世纪中,20,世纪,与氧结合,化合价升高,失去电子,氧化值升高,从化合物中除去氧,化合价降低,得到电子,氧化值降低,不,断,深,化,史,发,展,Cu,Cu,2+,+2e,氧化还原反,应：,9.1,基本,概念,氧化与还原,氧化、还原半反应：,Fe Fe,2+,+2e,6,Fe +Cu,2+,=Fe,2+,+Cu,氧化态、还原态的共轭关系：,还原态,=,氧化态,+,n,e,如：,Fe Fe,2+,+2e,O,：,2,0,氧化值升高，,KClO,3,为还原剂,Cl,：,+5,1,氧化值降低，,KClO,3,为氧化剂,Mg,：,0,+2,氧化值升高，被氧化，为还原剂,O,：,0,2,氧化值降低，被还原，为氧化剂,Cl,：,0,+1,氧化值升高,(Cl,2,HClO)HClO),Cl,：,0,1,氧化值降低,(Cl,2,HCl)HCl),20121129,2,氧化还原反应：,物质中元素氧化值发生变化的反应。,氧化反应：,物质中元素氧化值升高的反应，对应的物,质为还原剂。,还原反应：,物质中元素氧化值降低的反应，对应的物,质为氧化剂。,氧化还原反应中，氧化剂氧化值降低总数等于还原剂,氧化值升高总数。,一般氧化还原反应,自身氧化还原反应：,氧化值的升高或降低,发生在同一物质的不同元素上。,歧化反应：,氧化值的升高或降低发生在同一,物质的同一元素上。,氧,化,还,原,反应,的,类,型,7,9,一般氧化还原反应：,2Mg(s)+O,2,(g)=2MgO(s),自身氧化还原反应：,KClO,3,(s)=KCl(s)+/,2,O,2,(g),化合价,原子间相互结合形成分子时，各原子上,价键的数目。,H,1,假定把每个键上的电子指定给电负性较,大的原子后，化合物中各原子实际或表,观所带的电荷数。,11,H N H,3,氧化数,O,C,O,2 4,Cl,Cl,1,8,歧化反应：,Cl,2,+H,2,O,=HClO+HCl,10,氧化值,(,氧化数或氧化态,),氧化数可看成是元素原子在化合物中的形式荷电数，,或称表现荷电数。,12,Fe +Cu,2+,=Fe,2+,+Cu,H,2,O,H,2,+O,2,2,个,“,e,”,的转移,共价键,(,反映电子偏移情况,),“形式电荷”,+1 2,称为“氧化,数”,(1),Na,2,S,2,O,3,(,硫代硫酸钠,),+2(,平均氧化数,),Na,2,S,4,O,6,(,连四硫酸钠,),+2.5,(2),K,2,Cr,2,O,7,(,重铬酸钾,),+6,CrCrOO,5,+10,(3),Fe,3,O,4,8,+/,3,(2,个,Fe,为,+33,价，,1,个,Fe,为,+22,价,),20121129,3,经验规则：,1),单质中，元素的氧化数等于零。如,N,2,、,H,2,、,O,2,等的,氧化值等于零；,2),离子化合物中，元素的氧化值等于该离子的电荷数。,NaCl,、,CaF,2,的氧化数分别为：,+1,、,1,、,+2,、,1,。,3),共价化合物中，成键电子对偏向电负性大的元素，,将共用电子对指定给电负性大的原子后形成的电荷,数,-,形式电荷。,13,例：求,K,2,Cr,2,O,7,中,Cr,的氧化数。,解：设,Cr,的氧化数为,x,，则,1 2+2,x,+7 (2),0,x,+6,答：,Cr,的氧化数为,+6,。,例：求,Fe,3,O,4,中,Fe,的氧化数。,解：设,Fe,的氧化数为,x,，则,3,x,+4 (2),0,x,+,8,/,3,(,平均氧化数,),15,4),氧元素的氧化数在正常氧化物,(,如：,MgO,、,P,2,O,5,),中,为,2,；在过氧化物,(,如：,H,2,O,2,、,Na,2,O,2,),中为,1,；在氧,化氟中为正值，如,OF,2,中，氧元素的氧化数为,+2,。,5),氢的氧化数在一般化合物,(,如：,H,2,O,、,H,2,SO,4,),中为,+1,，,在活泼金属氢化物,(,如：,CaH,2,),中为,1,。,6),分子或离子的总电荷数等于各元素氧化数的代数和。,分子的总电荷数等于零。,14,确定氧化数,1),同种元素可有不同的氧化数；,2),氧化数可为正、负和分数等；,3),氧化数不一定符合元素的实际电子转移情况,16,氧化剂,(Cu,2+,),还原剂,(Zn),氧化数,下降,上升,自身反应,还原反应,氧化反应,反应产物,还原产物,氧化产物,17,上失氧,-,还原剂,;,下得还,-,氧化剂,氧化数升高，失电子,还原型（,Red,1,）,+,氧化型（,Ox,2,）,=,氧化型（,Ox,1,）,+,还原型（,Red,2,）,氧化数降低，得电子,氧化还原电对,氧化剂,-,还原产,物,还原剂,-,氧化产物,Cu,2+,/Cu,Zn,2+,/Zn,氧化型,/,还原型,氧化型,+ne=,还原型,18,Zn,2+,/Zn,：,Zn,2+,+2e=Zn,Cu,2+,/Cu,：,Cu,2+,+2e=Cu,MnO,4-,/Mn,2+,：,MnO,4-,+8H,+,+2e=Mn,2+,+4H,2,O,Fe,3+,/Fe,2+,：,Fe,3+,+e=Fe,2+,Fe,2+,/Fe,：,Fe,2+,+2e=Fe,4,20121129,在学习过程中，注意与酸碱共轭关系的类似,1,半反应表达的共轭关系，且不能单独,19,存在；,2,共轭电对,中，氧化型的氧化能力越强，,则其共轭还原型的还原能力越弱；,3,在不同电对中，同一物质表现氧化、,还原两性。,20,9.2,氧化,还原反应方,程式的配平,配平原则：,配平注意事项：,1),质量守恒,(,方程式两边各种元素的原子数必须相等,),；,写出的方程式必须与实验事实相符合；,2),氧化值升高和降低总值相等。,反应介质：酸性介质中，不能出现,OH,；,配平方法：,碱性介质中，不能出现,H,；,1),氧化,值法；,2),离子,电子法。,21,氧化值法,步骤：,1),根据实验,事实写出主要反应物和产物；,2),标出元素的氧化值，求出氧化值的变化值；,3),根据氧化值升高和降低总数相等的原则，配平氧化,剂、还原剂前的计量数；,4),根据反应条件，配平其它元素的原子数，可用,H,+,，,OH,，,H,2,O,配平；,5),检查，确定方程式是否配平。,23,难溶或弱电解质应写成分子形式，注明沉淀的生成、,气体的产生等。,22,例：写出,HClO,把,Br,2,氧化成,HBrO,3,而自身被还原成,HCl,的反应方程式。,解：,(1),根据事实写出主要反应物和产物,HClO+Br,2,HBrO,3,+H,Cl,(2),标出元素的氧化值，求出氧化值的变化,氧化值升高,5,HCl,+1,O+Br,2,0,HBr,+5,O,3,+HCl,1,氧化值降低,2,24,I,S,4,O,6,+2e,=,I,2,+2e,(H,2,C,2,O,4,=2CO,2,+2H,+,+2e),5,2 S,2,O,3,2S,2,O,3,=,I,2,+2e,=,2S,2,O,3,2I,S,4,O,6,+2e,2I,5,20121129,(3),根据氧化值升高和降低,总数相等的原则，配平氧,25,化剂、还原剂的计量数,5,2,HClO+Br,2,HBrO,3,+HCl,2,5,5,HClO+Br,2,2,HBrO,3,+,5,HCl,(4),配平其它元素的原子数,5HClO+Br,2,+H,2,O =2HBrO,3,+5HCl,(5),检查方程式是否已经配平。,离子电子法的配平步骤,I,2,+S,2,O,32-,I,-,+S,4,O,62-,拆分为两个半反应,2-,氧化过程：,S,2,O,3,还原过程：,I,2,S,4,O,62-,-,I,2,2-,2-,-,原子数配平,电荷配平,乘系数,半反应相加,2-,-,2I,-,S,4,O,62-,-,2-,-,2-,+),I,2,+2S,2,O,32-,=,2I,-,+S,4,O,62-,=,离子电子法,适用于水溶液中的离子反应式的配平，又称为半反应法。,配平原则,氧化剂得到的电子数与还原剂失去的电子数相等，即得失电子数守恒；,方程式两边各原子的总数守恒，即物质守恒；,方程式两边的电荷总数相等。即电荷守恒。,26,使用离子电子法配平时的介质条件因素,介质条件,半反应式,O,原子,左边,参加反应的物质,右边,生成物,酸性,碱性,中性,多,少,多,少,多,少,H,+,H,2,O,H,2,O,OH,-,H,2,O,H,2,O,H,2,O,H,+,OH,-,H,2,O,OH,-,H,+,任何情况下不允许反应式中同时出现,H,+,和,OH,-,。,28,例：写出酸性介质中，高锰酸钾与草酸反应的方程式。,MnO,4-,+H,2,C,2,O,4,Mn,2+,+CO,2,解：,MnO,4-,Mn,2+,H,2,C,2,O,4,CO,2,MnO,4-,+8H,+,Mn,2+,+4H,2,O,H,2,C,2,O,4,2CO,2,+2H,+,MnO,4-,+8H,+,+5e=Mn,2+,+4H,2,O,H,2,C,2,O,4,=2CO,2,+2H,+,+2e,拆,半反应,配平,原子数,添加,电子，,配平,电荷,(MnO,4-,+8H,+,+5e=Mn,2+,+4H,2,O),2,+),2MnO,4-,+5H,2,C,2,O,4,+6H,+,=2Mn,2+,+8H,2,O+10CO,2,合并,半反应,30,例：用离子电子法配平,KMnO,4,与,Na,2,SO,3,反应的方程,式,(,近中性条件,),。,例：碱性溶液中，,H,2,O,2,与,NaCr(OH),4,反应生成,Na,2,CrO,4,写出配平的反应方程式。,例：写出,I,2,在碱性介质歧化为,IO,3-,和,I,-,的反应式。,例：配平下列反应式：,(1)MnO,4,-+H,2,SO,3,-Mn,2+,+SO,42-,(,酸性介质,),(2)ClO,-,+Cr(OH),4-,-Cl,-,+CrO,42-,(,碱性介质,),(1)I,2,+OH,-,IO,3-,+I,-,+5I,2,+6OH=IO,6I,2,+3I12OH,-,=2IO,3-3,+,-,+6H3HO,2,O+10I,-,20121129,6,例：用离子电子法配平,KMnO,4,与,Na,2,SO,3,反应的方程式,(,近中,性条件,),。,MnO,4-,+SO,32-,MnO,2,+SO,42-,解：,MnO,4-,MnO,2,SO,32-,SO,42-,(1),拆分半反应,31,例：碱性溶液中，,H,2,O,2,与,NaCr(OH),4,反应生成,Na,2,CrO,4,写,出配平的反应方程式。,解：,(1)H,2,O,2,+Cr(OH),4,-,CrO,42-,+OH,-,(2),H,2,O,2,OH,-,Cr(OH),4,-,CrO,42-,32,(2),原子数和电荷配平,MnO,4-,+2H,2,O+3e MnO,2,+4OH,-,SO,32-,+2OH,-,SO,42-,+H,2