氧化还原电极

应用固体化学研究中心

第八章 氧化还原与电极电势

2013-8-13

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化学反应的分类 依据反应特点 沉淀反应 酸碱中和反应 热分解反应 取代反应 依据反应过程中电子转移或氧化值(数)变化 氧化还原反应 非氧化还原反应

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第一节

氧化还原反应

1.1 元素的氧化值 (或称：氧化数)

电负性：原子在分子中吸引电子能力的相对大小 氧化值：化合物中某元素一个原子的表观荷电数 (apparent charge number)。

元素氧化值计算规则 单质的氧化值为零； 在多原子分子中所有元素氧化值的代数和等于零; 在多原子

离子中所有元素氧化值的代数和等于离子所带的电荷数； 氢在化合物中的氧化值一般为+1,但在活泼金属的氢化物 中为–1 (如NaH,CaH2等); 氧在化合物中的氧化值一般为–2; 在过氧化物中为–1; 在 超氧化物中为–1/2; 在OF2中为+2; 氟在化合物中氧化值为–1; 共价化合物中共用电子对归属于电负性较大的原子。上一页 下一页 —03—

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例1:

计算下列物质中以红色标

竞赛讲义----氧化还原反应与电极电位

第一节 氧化还原反应 一、氧化值

氧化值(oxidation number)又称为氧化数，1970年IUPAC对其给出的定义是：氧化值是某元素一个原子的荷电数，这种荷电数是由假设把每个键中的电子指定给电负性较大的原子而求得。有如下几条求算元素氧化值的规则： 1. 在单质中，元素的氧化值等于零。

2.在电中性的化合物中，所有元素的氧化值之和为零。 3. 单原子离子的氧化值等于它所带的电荷数；多原子离子中所有元素的氧化值之和等于该离子所带的电荷数。

4.氢在化合物中的氧化值一般为+1，但在金属氢化物中，如NaH、CaH2中，H的氧化值为-1。氧在化合物中的氧化值一般为-2，但在过氧化物中，如H2O2、Na2O2中，O的氧化值为-1；超氧化物中，如KO2中，O的氧化值为-1/2；在氟氧化物中，如OF2中，O的氧化数为+2。F在化合物中的氧化值均为-1。 二、氧化还原反应 (一)氧化还原反应

元素的氧化值发生了变化的化学反应称为氧化还原反应，例如甲烷和氧的反应 CH4(g) + 2O2(g) === CO2(g) +2H2O(g)； Zn + 2HCl == ZnCl2+H2

从以上两个反应

实验五 氧化还原反应与电极电势 一、实验目的

1、掌握电极电势对氧化还原反应的影响。 2、定性观察浓度、酸度对电极电势的影响。

3、定性观察浓度、酸度、温度、催化剂对氧化还原反应的方向、产物、速度的影响。 4、通过实验了解原电池的装置。 二、实验原理

氧化剂和还原剂的氧化、还原能力强弱，可根据她们的电极电势的相对大小来衡量。电极电势的值越大，则氧化态的氧化能力越强，其氧化态物质是较强氧化剂。电极电势的值越小，则还原态的还原能力越强，其还原态物质是较强还原剂。只有较强的氧化剂才能和较强还原剂反应。即φ氧化剂-φ还原剂﹥0时，氧化还原反应可以正方向进行。故根据电极电势可以判断氧化还原反应的方向。

利用氧化还原反应而产生电流的装置，称原电池。原电池的电动势等于正、负两极的电极电势之差：E = φ正-φ负。根据能斯特方程：

其中[氧化型]/[还原型]表示氧化态一边各物质浓度幂次方的乘积与还原态一边各物质浓度幂次方乘积之比。所以氧化型或还原型的浓度、酸度改变时，则电极电势φ值必定发生改变，从而引起电动势E将发生改变。准确测定电动势是用对消法在电位计上进行的。本实验只是为了定性进行比较，所以采用伏特计。浓度及酸度对电极电势的影响，可能导致氧化还原反应方向

氧化还原反应与氧化还原滴定法 一、单选择题

1、不属于氧化还原滴定法的是

A、铬酸钾法 B、高锰酸钾法 C、碘量法 D、亚硝酸钠法 E、重铬酸钾法 2、氧化还原滴定法的分类依据是

A、滴定方式不同 B、配制滴定液所用氧化剂不同

C、指示剂的选择不同 D、滴定对象不同 E、酸度不同 3、高锰酸钾法中，调节溶液的酸性实用的是

A、 HClO4 B 、H2SO4 C 、HNO3 D、 HBr E 、HCl 4、间接碘量法中，加入KI的作用是

A、作为氧化剂 B、作为还原剂 C、作为沉淀剂 D、作为掩蔽剂 E、作为保护剂

5、间接碘量法中，滴定至终点的溶液放置后（5分钟内）又变为蓝色的原因是

A、KI加入量太少 B、空气中氧的原因 C、待侧物与KI反应不完全 D、溶液

~

氧化还原滴定：

6.1 计算在H 2SO 4介质中，H +浓度分别为1 mol ·L -1和0.1 mol ·L -1的溶液中VO 2+/VO 2+电对的条件电极电位。（忽略离子强度的影响，已知?θ=1.00 V ） 答案： O H VO e H VO 2222+-+=++

［H +］= 1mol ·L -1 ?θ’=1.0 + 0.059lg12 = 1.00 V

［H +］= 0.1mol ·L -1 ?θ’=1.0 + 0.059lg0.012 = 0.88 V

6.2 根据?θHg 22+/Hg 和Hg 2Cl 2的溶度积计算?θHg 2Cl 2/Hg 。如果溶液中Cl -浓度为0.010 mol ·L -1，Hg 2Cl 2/Hg 电对的电位为多少？

答案： Hg 2Cl 2 + 2e - = 2Hg + 2Cl - (?θHg 22+/Hg =0.796 V K sp = 1.3?10-18)

[][

]

2/22/lg 2059.0lg 2059.02222-++=+=++Cl K Hg sp Hg Hg Hg Hg θθ

??? [Cl -]=1 mol

实验十四 氧化还原反应和氧化还原平衡

[实验目的]

学会装配电池。掌握电极的本性、电对的氧化型或还原型物质的浓度、介质的酸度等因素对电极电势、氧化还原反应的方向、产物、速率的影响。通过实验了解化学电池电动势。

[实验用品]见教材。 [基本操作]

一、氧化还原反应和电极电势 （1）在试管中加入0.5mL0.1MKI溶液和2滴0.1MFeCl3溶液，摇匀后加入0.5mLCCl4，充分振荡，观察CCl4层颜色有无变化。

（2）用0.1MKBr溶液代替KI溶液进行同样实验，观察现象。

（3）往两支试管中分别加入3滴碘水、溴水，然后加入约0.5mL0.1MFeSO4溶液，摇匀后，注入0.5mLCCl4充分振荡，观察CCl4层有无变化。

根据以上实验结果，定性地比较Br2/Br-、I2/I-和Fe3+/Fe2+三个电对的电极电势。 [思考题]

1.上述电对中哪个物质是最强的氧化剂？哪个是最强的还原剂？

2.若用适量氯水分别与溴化钾、碘化钾溶液反应并加入CCl4，估计CCl4层的颜色。 二、浓度对电极电势的影响

（1）往一只小烧杯中加入约30mL1mol·L-1ZnSO4溶液，在其中插入锌片；往另一只小烧杯中加入约30mL1mol·L-1CuSO4溶液，

第九章 氧化还原反应与氧化还原滴定法

【知识导航】

氧化还原反应是生活中常见的现象，氧化还原滴定法也是药典中常用方法，因此在专升本考试和执业药师考试中经常出现与本章相关的考题，在后续课程的学习中也常用到本章内容。学好本章内容有利于同学们备战专升本考试和执业药师考试。

【学习重点】

1、原电池：

借助氧化还原反应产生电流的装置。分两部分：两个半电池（电极）和连接部分（导线和盐桥）。实质是两个电极之间存在电势差导致电子定向移动。

从导线输出电子的电极称负极，发生氧化反应；从导线接受电子的电极称正极，发生还原反应；两电极反应之和即电池反应。

原电池装置用符号表示即电池符号（电池组成）。遵循规则有：负左正右，标明物质状态（液体浓度或气体分压），“∣”表

示相界面，“，”表示同相中不同组分，“‖”表示盐桥，若无金属电极需加入惰性电极导电。

2、电极电势及应用：

单个电极的电极电势无法测量。需要确定一个比较标准（IUPAC建议采用标准氢电极），其他电极与其组成原电池测电压得出电极电势。

处于标准状态下（离子浓度1mol·L-1，气体分压101.325kPa，液体或固体都是纯物质）的某电极的电极电势，称为该电极的标准电极电势，用φ?表示。

电极电势越

第七章 氧化还原滴定法

教学要求：

联系与区别。

2、了解影响氧化还原反应进行方向的各种因素，掌握反应条件对氧化还原

反应进行程度的影响。

3、理解氧化还原滴定过程中电极电位和离子浓度的变化规律，掌握选择指

示剂的依据。

4、掌握氧化还原滴定方法的原理和操作方法。

5、掌握用物质的量浓度计算氧化还原滴定分析结果的方法。 重点、难点：

1、条件电极电位的意义及计算方法 2、反应条件对氧化还原反应进行程度的影响

3、氧化还原滴定过程中电极电位和离子浓度的变化规律 4、氧化还原滴定的几种方法和分析结果的计算 教学内容：

§7-1 氧化还原平衡

氧化还原滴定法是以氧化还原反应为基础的滴定方法。

分类：高锰酸钾法；重铬酸钾法；碘量法；铈量法；溴酸盐法和钒酸盐法。 一个氧化还原反应能否进行，主要看两个方面： ①热力学可能性 ⊿E

②反应现实性 V（动力学因素） 例 E

一、条件电位： ㈠、电极电位：

1、氧化还原反应的本质在于电子的转移。

物质在得到电子之前称为氧化型，物质在得到电子之后称为还原型。 物质得失电子的能力大小由该氧化还原电对的电极电位来量度。该电对的电极电位越高，其氧化型的氧化能力越强；该电对的电极电位越低，其还原

氧化还原反应

考试说明

1．了解氧化还原反应的本质是电子的转移。

2．了解常见的氧化还原反应，能判断反应中的氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。 3．能判断氧化还原反应中电子转移的方向和数目。 4．掌握物质氧化性、还原性强弱的比较方法。

5．能运用原子守恒、得失电子守恒、电荷守恒，进行氧化还原反应的有关计算。 一、氧化还原反应基本概念 1．有关概念及相互关系

氧化剂 电子，化合价 ，被 ，有 性 还原剂 电子，化合价 ，被 ，有 性 2．氧化还原反应的本质和判断依据

(1)氧化还原反应的本质： 。 (2)判断依据： 。 二、常见氧化剂和还原剂 1．常见的氧化剂

(1)非金属单质：如 等。

(2)含有高价态元素的化合物： 等。 (3)某些金属性较弱的金属的高价态离子： 等。 (4)过

高一化学《氧化还原反应》教案模板

二、常见的氧化剂和还原剂

1．氧化剂

注意：氧化剂和还原剂的确定是以实际反应为依据的，是相对而言的。同一物质处于中间价态的在不同条件，不同反应中，可以作还原剂，也可做氧化剂。

三、氧化还原反应中电子转移的表示方法

1．单线桥法：在氧化剂和还原剂之间表示电子转移关系，在线上标出电子转移总数，箭头指出转移的方向。

例如：

四、四种基本类型反应与氧化还原反应的关系

置换反应都是氧化还原反应；复分解反应都是非氧化还原反应；有单质参加的化合反应和有单质生成的分解反应都是氧化还原反应

教学设计方案

第一节 氧化还原反应

教学目标

知识目标

1．复习巩固初中四种基本反应类型以及从得氧、失氧角度划分氧化反应和还原反应，使学生进一步了解化学反应的多种分类方法，并由此得出划分的依据不同而有不同的使用范围的结论。

2．使学生理解、掌握用化合价升降的观点和电子转移的观点分析氧化还原反应。

3．使学生了解与氧化还原反应相关的概念及表示方法和意义。

能力目标

通过“讨论式”学习方法的训练，培养学生独立思考及分析，解决问题的能力。 情感目标

培养对立统一的辩证唯物主义的观点。

教学重点、难点

重点：用化合价升降和电子转移的观点理解氧化还原反应。

难点：用化合价升降和电子转移的观点