氧化还原和电化学PPT格式课件下载.ppt
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原电池及电解池中电极符号;
电池反应的书池及电解池中电极符号;
电池反应的书写方法;
写方法;
4.电解过程法拉第定律,电流效率及电解过程法拉第定律,电流效率及有关计算;
有关计算;
本部分所要掌握的主要内容本部分所要掌握的主要内容5.电极电势及标准电极电势的概念及电极电势及标准电极电势的概念及影响因素;
影响因素;
6.氧化剂、还原剂强弱的判断;
氧化氧化剂、还原剂强弱的判断;
氧化还原反应方向的判断;
还原反应方向的判断;
7.电解与电镀过程的基本概念,电解电解与电镀过程的基本概念,电解过程析出物质的顺序;
过程析出物质的顺序;
8.一些常见化学电源一些常见化学电源9.金属电化学腐蚀的原理及基本防腐金属电化学腐蚀的原理及基本防腐方法。
方法。
本部分所要掌握的主要内容本部分所要掌握的主要内容一、氧化还原反应一、氧化还原反应1.氧化与还原氧化与还原氧化氧化本来是指物质与氧化合,本来是指物质与氧化合,还原还原是是指从氧化物中去掉氧恢复到未被氧化前指从氧化物中去掉氧恢复到未被氧化前的状态的反应。
的状态的反应。
任何一个氧化还原反应都可看作是两任何一个氧化还原反应都可看作是两个半反应之和。
例如,铜的氧化反应可个半反应之和。
例如,铜的氧化反应可以看成是下面两个半反应的结果:
以看成是下面两个半反应的结果:
Cu(s)-2e-=Cu2+O2(g)+2e-=O2-“失去失去”一词并不意味着电子完全移一词并不意味着电子完全移去。
当电子云密度远离一个原子时,该去。
当电子云密度远离一个原子时,该原子即是氧化。
这是氧化还原反应意义原子即是氧化。
这是氧化还原反应意义的进一步扩展。
的进一步扩展。
氧化还原反应氧化与还原它们的代数和即是总的反应。
金属它们的代数和即是总的反应。
金属铜失去电子,变成铜离子,铜被氧化;
铜失去电子,变成铜离子,铜被氧化;
氧得到电子,变成氧离子,氧被还原。
因此,氧化和还原可定义为:
氧化是失去电子,还原是得到电子。
2.氧化还原电对氧化还原电对氧化还原反应氧化还原电对我们把一个还原型物种我们把一个还原型物种(电子给体电子给体)和和一个氧化型物种一个氧化型物种(电子受体电子受体)称为氧化还称为氧化还原电对:
原电对:
在书写半反应时,要把电对的氧化型在书写半反应时,要把电对的氧化型物种写在左边,还原型物种写在右边。
物种写在左边,还原型物种写在右边。
氧化型氧化型+ze-还原型还原型氧化还原反应氧化还原电对对于对于Fe2,当它作为还原剂和氧化剂,当它作为还原剂和氧化剂物种时,书写半反应时分别出现在不同物种时,书写半反应时分别出现在不同一侧:
一侧:
Fe3+(aq)+e-Fe2+(aq)Fe2+(aq)+2e-Fe(s)还原剂和氧化剂之间的反应是一个氧化还原反还原剂和氧化剂之间的反应是一个氧化还原反应应。
氧化剂氧化其他物质,它本身得到电子被氧化剂氧化其他物质,它本身得到电子被还原;
还原剂还原其他物质,它本身失去电子还原;
还原剂还原其他物质,它本身失去电子被氧化。
被氧化。
3.元素的氧化数元素的氧化数指某元素一个原子的荷电数,这种荷指某元素一个原子的荷电数,这种荷电数是假设把每个化学键中的电子指定电数是假设把每个化学键中的电子指定给电负性更大的原子而求得。
给电负性更大的原子而求得。
氧化还原反应元素的氧化数确定氧化数的一般原则是:
确定氧化数的一般原则是:
氧化还原反应元素的氧化数a.任何形态的单质中元素的氧化数等任何形态的单质中元素的氧化数等于零。
于零。
b.多原子分子中,所有元素的氧化数多原子分子中,所有元素的氧化数之和等于零。
之和等于零。
c.单原子离子的氧化数等于它所带的单原子离子的氧化数等于它所带的电荷数。
多原子离子中所有元素的氧化电荷数。
多原子离子中所有元素的氧化数之和等于该离子所带的电荷数。
数之和等于该离子所带的电荷数。
氧化还原反应元素的氧化数d.在共价化合物中,可按照元素电负在共价化合物中,可按照元素电负性的大小,把共用电子对归属于电负性性的大小,把共用电子对归属于电负性较大的那个原子,然后再由各原子的电较大的那个原子,然后再由各原子的电荷数确定它们的氧化数。
荷数确定它们的氧化数。
e.氢在化合物中的氧化数一般为氢在化合物中的氧化数一般为+1,但在金属氢化物中,氢的氧化数为但在金属氢化物中,氢的氧化数为-1。
氧在化合物中的氧在化合物中的氧化数一般为氧化数一般为-2,但在,但在过氧化物为过氧化物为-1,在超氧化物中为在超氧化物中为-1/2。
f.氟在化合物中的氧化数皆为氟在化合物中的氧化数皆为-1。
4.氧化还原方程式的配平氧化还原方程式的配平氧化还原反应氧化还原方程式的配平以高锰酸钾和氯化钠在硫酸溶液中的以高锰酸钾和氯化钠在硫酸溶液中的反应为例,说明用氧化数法配平氧化还反应为例,说明用氧化数法配平氧化还原反应方程式的具体步骤。
原反应方程式的具体步骤。
a.根据实验确定反应物和产物的化学根据实验确定反应物和产物的化学式:
式:
KMnO4+NaCl+H2SO4Cl2+MnSO4+K2SO4+Na2SO4+H2Ob.找出氧化数升高及降低的元素。
锰找出氧化数升高及降低的元素。
锰的氧化数降低的氧化数降低5;
氯的氧化数升高;
氯的氧化数升高1,氯,氯气以双原子分子的形式存在,气以双原子分子的形式存在,NaCl的化的化学计量数至少应为学计量数至少应为2;
氧化还原反应氧化还原方程式的配平KMnO4+NaCl+H2SO4Cl2+MnSO4+K2SO4+Na2SO4氧化数降低氧化数降低5氧化数升高氧化数升高2+H2Oc.计算氧化数降低与升高的最小公倍计算氧化数降低与升高的最小公倍数,上述反应式中数,上述反应式中5和和2的最小公倍数为的最小公倍数为10,可知高锰酸钾的系数为,可知高锰酸钾的系数为2,而氯气,而氯气的系数为的系数为5,氯化钠的系数为,氯化钠的系数为10:
氧化还原反应氧化还原方程式的配平KMnO4+NaCl+H2SO4Cl2+MnSO4+K2SO4+Na2SO4氧化数降低氧化数降低52氧化数升高氧化数升高25+H2Od.配平反应前后氧化数没有变化的原配平反应前后氧化数没有变化的原子数。
子数。
e.最后核对氧原子数。
该等式两边的最后核对氧原子数。
该等式两边的氧原子数相等,说明方程式已配平。
氧原子数相等,说明方程式已配平。
氧化还原反应氧化还原方程式的配平2KMnO4+10NaCl+8H2SO4=5Cl2+2MnSO4+K2SO4+5Na2SO4+8H2O二、原电池和电极二、原电池和电极1.原电池原电池在硫酸铜溶液中放入一片锌,将发在硫酸铜溶液中放入一片锌,将发生下列氧化还原反应:
生下列氧化还原反应:
这个反应同时有热量放出,这是化学这个反应同时有热量放出,这是化学能转变为热能的结果。
这一反应也可在能转变为热能的结果。
这一反应也可在图图1所示的装置中进行。
所示的装置中进行。
Zn+Cu2+=Zn2+Cu图图1铜锌原电池铜锌原电池原电池和电极原电池这种装这种装置能将置能将化学能化学能转变成转变成为电能,为电能,称为原称为原电池。
电池。
KCl(aq)原电池和电极原电池在两电极上进行的反应分别是:
在两电极上进行的反应分别是:
负负极反应:
极反应:
Zn=Zn2+2e-(氧化氧化反应反应)正正极反应:
Cu2+2e-=Cu(还原还原反应反应)电池反应电池反应Zn+Cu2+=Zn2+Cu正极和负极:
根据电位高低来判断,正极和负极:
根据电位高低来判断,电位高的为正极,低的为负极,电流方电位高的为正极,低的为负极,电流方向由正极向负极,电子由负极向正极移向由正极向负极,电子由负极向正极移动。
阴极和阳极:
根据电极反应判断,动。
根据电极反应判断,发生氧化反应的为阳极,发生还原反应发生氧化反应的为阳极,发生还原反应的为阴极。
的为阴极。
原电池和电极原电池原电池和电极原电池的表示方法2.原电池的表示方法原电池的表示方法原电池由两个半电池组成,在上述铜原电池由两个半电池组成,在上述铜锌原电池中,烧杯锌原电池中,烧杯中的锌和锌盐溶液组中的锌和锌盐溶液组成一个半电池,烧杯成一个半电池,烧杯中的铜和铜盐溶中的铜和铜盐溶液组成另一个半电池,两个半电池用盐液组成另一个半电池,两个半电池用盐桥连接。
为了方便,在电化学中通常表桥连接。
为了方便,在电化学中通常表示为:
示为:
a.负极在左,正极在右;
负极在左,正极在右;
原电池和电极原电池的表示方法b.单垂线单垂线“”表示界面;
表示界面;
c.双垂线双垂线“”表示盐桥;
表示盐桥;
e.标注所有影响电极电势(电动势)的标注所有影响电极电势(电动势)的因素,如物质状态,电解质浓度等。
因素,如物质状态,电解质浓度等。
d.标注温度和压力;
标注温度和压力;
原电池的表示的一般方法为:
3.电极及电极种类电极及电极种类原电池总是由两个半电池组成,半原电池总是由两个半电池组成,半电池又可称为电池又可称为电极电极。
常见电极可分。
常见电极可分为三大类:
为三大类:
原电池和电极电极及电极种类第一类电极:
第一类电极:
原电池和电极电极及电极种类金属与其阳离子组成的电极金属与其阳离子组成的电极氢电极氢电极氧电极氧电极卤素电极卤素电极汞齐电极汞齐电极第二类又称难溶盐电极:
第二类又称难溶盐电极:
原电池和电极电极及电极种类第三类又称氧化第三类又称氧化-还原电极:
还原电极:
原电池和电极电极及电极种类书写电极反应和电池反应时,应注意书写电极反应和电池反应时,应注意物量和电量的同时平衡。
例如原电池:
物量和电量的同时平衡。
(-)(Pt)I2(s)I-(a1)Fe3+(a2),Fe2+(a3)(Pt)(+)Fe3+(a2)+2I-(a1)I2(s)+Fe2+(a3)电池反应:
电池反应:
而应是而应是2Fe3+(a2)+2I-(a1)I2(s)+2Fe2+(a3)原电池和电极电极及电极种类是不正确的,是不正确的,三、电极电势及其应用三、电极电势及其应用电流方向电流方向锌锌电电极极电电极极电电势势较较低低铜铜电电极极电电极极电电势势较较高高(Cu2+/Cu)(Zn2+/Zn)1.电极电势电极电势原电池中有电流,表明原电池有电位差原电池中有电流,表明原电池有电位差(即电池电动势即电池电动势)构成两电极的电位不等构成两电极的电位不等(电极电极电势之差电势之差):
E0=0(+)0(-)=0(Cu2+/Cu)0(Zn2+/Zn)原电池电动势原电池电动势等于两电极的电极电势等于两电极的电极电势之差:
之差:
E=(+)(-)=(Cu2+/Cu)(Zn2+/Zn)当电极反应中所涉及的物质处当电极反应中所涉及的物质处于于标准态标准态时时(各物质的浓度为各物质的浓度为1个单个单位,气体的压力为位,气体的压力为1标准压力,固体标准压力,固体为纯态为纯态),此时电极电势为,此时电极电势为“标准电标准电极电势极电势”(0)单个电极的电势值的绝对值单个电极的电势值的绝对值无法测得。
如果能测得,必须有无法测得。
如果能测得,必须有电子得失,此时电极性质发生了电子得失,此时电极性质发生了变化不是原来的电极。
变化不是原来的电极。
但在实际
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- 关 键 词:
- 氧化 还原 电化学
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