化學無機項目九氧化還原與電化學

1.氧化還原反應概述化學鎮Cl氣體村放心吧，我一定搬家式救援，我這有的你都拿去太給力了，老鐵，為你打callNaCl村長，雖然俺力量小，但是俺也想幫忙只要能幫忙的都是鐵子，奧利給HCl+11+17NaClCl-Na+

2Na+Cl2==2NaCl

化合價升高，被氧化化合價降低，被還原Na+Cl-+17+11HCl+17+1+1+17HClHClHCl

2H+Cl2==2HCl

化合價升高，被氧化化合價降低，被還原茍利國家生死以，豈因福禍以避之2.生活中的氧化還原反應生活中的氧化還原反應生活中的氧化還原反應生活中的氧化還原反應ClO－+污漬分子（有色）→Cl－+被氧化的污漬分子（無色）生活中的氧化還原反應84消毒液不能與潔廁靈混用ClO-+Cl-Cl2生活中的氧化還原反應維生素C的奇妙用途維生素C（英語：VitaminC，又稱L-抗壞血酸）是一種抗氧化劑。是人體必需營養素。其廣泛的食物來源為各類新鮮蔬果水果。生活中的氧化還原反應鋼鐵結構的建筑易發生腐蝕生活中的氧化還原反應鋼鐵結構的建筑易發生腐蝕生活中的氧化還原反應利用重鉻酸鉀與酒精反應變色的原理測駕駛員是否酒駕Cr3+Cr2O72-

C2H5OH重鉻酸根鉻離子氧化還原反應涉及生活衣食住行，方方面面，那么請同學們細心觀察，查閱資料，說出生活中還有哪些氧化還原反應吧興趣活動3.氧化還原反應方程式的配平第一套系統第二套系統Al+NH4ClO4Al2O3+NH3+HCl那么到底科學家在制作火箭的時候到底應該放入多少的鋁粉和高氯酸銨呢，這就需要我們一起來學習一下氧化還原方程式的配平。配平原則1、得失電子守恒：氧化劑和還原劑得失電子總數相等，化合價升高總數==化合價降低總數；2、質量守恒：反應前后原子的種類和個數不變；3．電荷守恒：離子反應前后，所帶電荷總數相等。配平基本方法化合價升降法寫出反應物和生成物的化學式，標出有化合價變化的元素的化合價。配平步驟1、標價態：C+HNO3——NO2↑+CO2↑

+H2O0+5+4+4列出反應前后元素化合價的變化值。2、列變化：C+HNO3——NO2↑+CO2↑

+H2O0+5+4+4升高4降低1將化合價升高數和化合價降低數的最小公倍數定為電子轉移總數。依據電子守恒，確定氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物的系數。配平步驟3、求總數：C+HNO3——NO2↑+CO2↑

+H2O0+5+4+4升高4降低1×1×4化合價升高的C原子為1個化合價降低的N原子為4個4411用觀察法配平其他物質的化學計量數，配平后，把單線改成等號。配平步驟4、配系數：(1)C+4HNO3—

4NO2↑+(1)CO2↑+

H2O2—利用守恒三原則，檢查是否配平。5、細檢查：配平步驟Al+NH4ClO4Al2O3+NH3+HCl

0+7+3-1升高3降低8×3×8化合價升高的Al原子為8個化合價降低的Cl原子為3個33843練習配平：KI＋KIO3＋H2SO4

—I2+K2SO4+H2OH2S+SO2—S+H2ONH3+O2—NO+H2O4.原電池一、原電池的基本概念二、電極反應三、電池符號的書寫氧化還原反應：Zn+Cu2+=Zn2++Cu

一般化學反應，氧化劑和還原劑之間

①直接有效碰撞，電子的轉移

②電子的移動無方向，不形成電流

③化學能以熱能的形式表現出來電子直接轉移探索實驗ZnCuSO4原電池的基本概念怎樣把化學能轉化為電能呢？原電池的基本概念

原電池：若設計一個裝置，使氧化還原反應中電子的移動變成電子的定向移動，可以將化學能轉變為電能。銅鋅原電池原電池的基本概念鹽橋是在U型管中填入KCl飽和溶液和瓊脂制成的，起到構成通路的作用。實驗現象檢流計的指針發生偏轉鋅片開始溶解銅片上有銅沉積Cu-Zn原電池裝置e電極反應電子流出的一端為負極，通常是活潑性較強的金屬。電子流入的一端為正極，通常是活潑性較弱的金屬或非金屬導體。電極：組成原電池的導體負極:鋅電極，失去電子，發生氧化反應Zn→Zn2++2e-正極:銅電極，得到電子，發生還原反應Cu2++2e-→Cu電池反應：Zn+Cu2+Zn2++Cu

電極反應原電池的構成條件有兩種活潑性不同的金屬（或其中一種為非金屬導體）存在電解質溶液構成閉合回路能自發地發生氧化還原反應（

–

）Zn|Zn2＋(c1)||Cu2+(c2)|Cu（＋）兩相界面鹽橋溶液的濃度正極負極1：負極在左，發生氧化反應；正極在右，發生還原反應；2：“|”—相界面，“||”—鹽橋；3：注明物質狀態、離子濃度和氣體分壓；電池符號的書寫4：若電極中沒有金屬導體時，可選用惰性金屬Pt或石墨作電極導體。電池符號的書寫例如：電池符號：(–)Pt|H2(P1)|H+(c1)||Fe3+(c2),Fe2+(c3)|Pt(+)表示的是：負極H22H++2e–

正極2Fe3++2e–2Fe2+電池反應H2+2Fe3+2H++2Fe2+練習：利用反應Zn+2FeCl32FeCl2+ZnCl2

，設計一個原電池，畫出原電池的示意圖，并寫出電極反應及電池符號。解：負極：Zn-2e–→Zn2+

正極：2Fe3++2e-→2Fe2+

電池符號：(–)Zn|ZnCl2(c1)

||FeCl3(c2)|C(+)練習題鹽橋AZnCZnCl2

溶液FeCl3溶液5.電極電勢電極電勢的產生銅鋅原電池負極:Zn→Zn2++2e-正極:Cu2++2e-→Cu電池反應：Zn+Cu2+Zn2++Cu

電子流動方向：負極→正極電流方向：高電勢→低電勢電勢差電極電勢的產生單個電極的電勢是怎么產生的，為什么不同的電極具有不同的電勢呢？雙電層理論瓦爾特·赫爾曼·能斯特(WaltherHermannNernst)1864-1941在金屬和其鹽溶液的界面上，會發生金屬晶體的溶解，和金屬離子沉積兩個相反的過程。雙電層理論M溶解傾向過程描述：金屬晶體表面的金屬離子，脫離金屬晶體進入溶液，將電子留在金屬上。影響因素：金屬越活潑，溶液越稀，這種溶解傾向越大。Mn+

Mn+雙電層理論M沉積傾向過程描述：溶液中的金屬離子從金屬表面獲得電子而沉積在金屬上。影響因素：金屬越不活潑，溶液濃度越大，離子沉積的傾向越大。MMM活潑：溶解傾向>沉積傾向雙電層理論達到平衡M

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+M不活潑：沉積傾向>溶解傾向M

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+雙電層雙電層（a）（b）電極電勢這種產生在雙電層之間的電勢差稱為金屬電極的電極電勢（φ），單位為V。φ與電極金屬的活潑性有關，可以來衡量金屬單質的還原能力、金屬離子的氧化能力。電極電勢的定義電極電勢金屬的活潑性越強、溶液濃度越稀，溶解傾向>沉積傾向，金屬負電荷越多，平衡時電勢越低——負極。金屬活潑性越小、溶液濃度越濃，沉積傾向>溶解傾向，金屬負電荷數越少，電極電勢越高——正極。電極電勢φ的大小取決于電極的本性離子的濃度溫度一定√

Zn2+/Zn電極（活潑）的電極電勢低Cu2+/Cu電極（不活潑）的電極電勢高電勢低Zn片Cu片電勢高

●不同的電極具有不同的電極電勢。因此組成原電池時，在兩極間就會存在電勢差。促使電勢的定向移動，實現化學能轉化為電能。電子電極電勢兩個電極的電極電勢之差稱為該原電池的電動勢，符號為E，E=φ(+)

–φ

(–)

原電池的電動勢6.標準電極電勢目錄1234標準電極電勢的基本概念標準氫電極標準電極電勢的測定標準電極電勢表contents●氣體分壓均為1×105Pa●溶液中所有物質的活度為1

●純液體和固體為1×105Pa條件下最穩定或最常見的形態標準電極---凡是符合標準態條件的電極標準電極的電勢

標準電極電勢的基本概念氫電極反應：2H++2e-H2電對：H+/H2

標準氫電極表示為：Pt，H2(101.3kPa)

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H+(1mol/L)標準氫電極規定標準氫電極的電極電勢為0：標準氫電極標準電極電勢的測定

標準狀態下待測電極與標準氫電極組成原電池，測出該原電池的電動勢，即可求出待測電極的標準電極電勢。標準電極電勢的測定實驗測得原電池的標準電動勢為0.3419V，即例如：由標準銅電極與標準氫電極組成原電池:（－）Pt，H2（101.3kPa）|H+（1mol/L）||

Cu2+（1mol/L）|Cu（+）由此，依次測出各種電極的標準電極電勢，得到了標準電極電勢表，見附錄五。標準狀態下：

θ值越大，Ox的氧化能力越強；

θ值越小，Red的還原能力越強。標準電極電勢的測定

θ的大小與電極反應中物質的計量系數無關。

θ的符號和大小與電極反應的書寫方法無關。

θ是在標準狀態時的水溶液中測定的，不適用于非水溶液。應用標準電極電勢應注意以下幾點：

θ有H+出現，查酸表

Aθ；若有OH-出現，查堿表

Bθ。標準電極電勢的測定

電對

電極反應

E

/VNa+/NaNa+(aq)+eˉ=Na(s)-2.714Zn2+/ZnZn2+(aq)+2eˉ=Zn(s)-0.7626H+/H22H+(aq)+2eˉ=H2(g)0Cu2+/CuCu2+(aq)+2eˉ=Cu(s)0.340O2/OHˉ

O2(g)+2H2O+4eˉ=4OHˉ(aq)0.401F2/Fˉ

F2(g)+2eˉ=2Fˉ(aq)2.87氧化能力逐漸增強還原能力逐漸增強標準電極電勢表1.表中E

代數值按從小到大順序編排。如:E

(Cl2/Cl-)=1.3583VE

(I2/I-)=0.5355VE

(Br2/Br-)=1.066V可知：Cl2氧化性較強，而I-還原性較強。E

氧化態就是越強的氧化劑E

還原態就是越強的還原劑標準電極電勢表注意事項2.E

代數值與電極反應中化學計量數的選配無關如：Zn2++2e-=Zn與2Zn2++4e-=2ZnE

數值相同3.E

代數值與電極反應進行的方向無關Zn+Cu2+=Zn2++CuE

(Cu2+/Cu)=+0.337VCu+2Ag+=Cu2++2AgE

(Cu2+/Cu)=+0.337V標準電極電勢表注意事項4.查閱標準電極電勢數據時，要注意電對的具體存在形式、狀態和介質條件等都必須完全符合。如：Fe2+(aq)+2e-=Fe(s)E

(Fe2+/Fe)=-0.447vFe3+(aq)+e-=Fe2+(aq)E

(Fe3+/Fe2+)=0.771v標準電極電勢表注意事項

7.電解池Pb+PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2O原電池把化學能轉變成電能的裝置。G

ZnCuCuCl2溶液CCCuCl2溶液如果把兩根石墨棒作電極插入CuCl2溶液中，外接直流電源，這還是原電池裝置嗎？CuCl2溶液電極反應通電前CuCl2溶液電極反應陰極Cu2+

＋2e－

=Cu（還原反應）陽極2Cl－－2e－

=Cl2↑（氧化反應）通電后－＋陰極陽極總反應式CuCl2Cu+Cl2↑電解直流電通過電解質溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應的過程。電解電能轉變為化學能的裝置。電解池構成電解池的條件直流電源陰、陽電極與電源負極相連的電極為陰極；與電源正極相連的電極為陽極。電解質溶液或熔融電解質構成閉合回路CC放電順序Ag+>Fe3+>Cu2+>H+Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>

Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+陰極（還原反應）氧化性強的陽離子先得電子。只在熔融狀態下放電，在水溶液中永遠不放電。注：電鍍時通過控制條件，Fe2+和Zn2+得電子的能力強于H+放電順序金屬（除Pt、Au）>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根>F－陽極（氧化反應）還原性強的陰離子先失電子。金屬陽極先放電，離子后放電。總結明確溶液中存在哪些離子（先電離）。判斷陽極材料及陰陽兩極附近離子種類及離子放電順序。根據陽極氧化、陰極還原分析得出產物。電解質溶液用惰性電極電解的規律電解類型舉例電極反應溶液pH變化溶液復原方法物質類別實例水電解含氧酸H2SO4

陽極：4OH—-4e—=O2↑+2H2O陰極：4H++4e—=2H2↑減小H2O強堿NaOH增大活潑金屬的含氧酸鹽Na2SO4

不變溶質電解無氧酸HCl陽極：2Cl—-2e—=Cl2↑陰極：4H++4e—=2H2↑增大HCl不活潑金屬的無氧酸鹽CuCl2

陽極：2Cl—-2e-

=Cl2↑陰極：Cu2++2e—=Cu

CuCl2

溶質和水同時電解活潑金屬的無氧酸鹽NaCl陽極：2Cl—-2e—=Cl2↑陰極：2