氧化还原反应与电极电势

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1、基础化学FundamentalChemistry授课教师：赵培亮讲师　博士(药学院化学系)E-mail：zpl2008@fimmu.com1第七章氧化还原反应和电极电势oxidation-reductionreactionandelectrodeelectricpotentials§7.1氧化还原反应的实质§7.2原电池§7.3电极电势和原电池的电动势§7.4电势法测定溶液的pH§7.5生物传感器§12.4氧化还原滴定法×2电负性(electronegativity)表示一个原子在分子中吸引成键电子能

2、力的量度。元素的电负性随原子序数的增加呈现明显的周期性变化。同一周期：自左→右，增大同一主族：自上→下，减小§7.1氧化还原反应的实质oxidation-reductionreaction3把化合物中成键的电子对指定给电负性较大的原子，从而求得原子所带的电荷数（形式电荷数）。一、元素的氧化值（oxidationnumber）如：PBr3中，可认为，溴原子形式上得到一个电子，荷电数为-1，其氧化值为-1。磷原子形式上失去三个电子，其荷电数为+3，则氧化值为+34①在单质中元素的氧化值为零。②在简单离子中

3、，元素的氧化值等于该离子所带的电荷数。元素的氧化值确定原则③氧在化合物中的氧化值通常为-2；但在过氧化物中为-1,(H2O2）；而在超氧化物中为-1/2(KO2）。5④氢在化合物中的氧化值通常为+1，但在金属氢化物中为-1。（CaH2等）。⑤在中性分子中各元素氧化值的代数和等于零。⑥多原子离子中各元素氧化数的代数和等于离子所带电荷。6[例7-1]：试计算Cr2O72-中Cr的氧化值和Fe3O4中Fe的氧化值[解]：设Cr的氧化值为x，已知O的氧化值为-2，则：2x+7×(-2)=-2x=+6设Fe的氧

4、化值为x，已知O的氧化值为-2，则:3x+4×(-2)=0x=+由以上例子可见,元素的氧化值可以是整数、零,也可以是分数。7(一)氧化还原反应：元素的氧化值发生了变化的化学反应。如：Zn失去电子，氧化值升高，被氧化，称为还原剂。Cu2+得到电子，氧化值降低，被还原,称为氧化剂。Zn+Cu2+Zn2++Cu二、氧化还原基本概念8氧的氧化值：0——-2；氧化值降低，发生了还原反应。碳的氧化值：0——+4;氧化值升高，发生了氧化反应。C(g)＋O2(g)CO2(g)注：电子并不是完全失去或完全得到，只是电子

5、对偏移。氧化还原反应的本质是反应过程中有电子转移（电子的得失或电子对的偏移），从而导致元素的氧化值发生变化。9(二)氧化还原电对根据电子转移，氧化还原反应可以拆成两个半反应，或看成由两个半反应构成。氧化反应：Zn-2e-→Zn2+还原反应：Cu2++2e-→Cu例如:Zn＋Cu2+Cu＋Zn2+氧化还原反应中，存在氧化还原电对。即氧化态物质及其对应的还原态物质。记为：氧化态/还原态；或(Ox/Red)。Cu2+/Cu；Zn2+/Zn；10氧化态为MnO4-和H+，还原态为Mn2+(H2O是溶剂,不包括

6、在内)。注意：氧化态(oxdidationstate，Ox)应包括氧化剂及其相关介质（H+、OH-等），还原态(reductionstate，Red)应包括还原剂及其相关介质（H+、OH-等）。MnO4-＋8H+＋5e-Mn2+＋4H2O如半反应11§7.2原电池primarycellZnCuSO412一、原电池与电极利用氧化还原反应将化学能转变为电能的装置称为原电池。(-)(+)13Zn+Cu2+Zn2++Cu电池反应：电极正极：电子流入负极：电子流出电极反应Zn-2e-Zn2+Cu2++2eCu负

7、：正：原电池由两个半电池组成。半电池又称电极，每一个电极都是由电极导体和电解质溶液组成。14二、电池的书写方式(电池符号)①一般将负极写在左边，正极写在右边。④气体或液体不能直接作为电极板，必须附以惰性电极板(如Pt，C)起导体作用。纯气体、液体如H2(g)、Br2(l)紧靠电极板。③标明电池中各物质的化学组成及物态，气态要注明压力(单位为kPa)，溶液要注明浓度。②用双竖虚线“”表示盐桥；单竖线“︱”表示相界面；同一相中不同物质之间用逗号“，”分开。====15-+KClK+Cl-↓↓ZnSO4Cu

8、SO4CuZn例如：(-)Zn(s)∣Zn2+(c1)Cu2+(c2)∣Cu(s)(+)电池符号：====16例题：将下列氧化还原反应设计成原电池，写出电极反应及电池符号。2Fe3+＋Sn2+2Fe2+＋Sn4+正极（还原反应）：Fe3++e-→Fe2+负极（氧化反应）：Sn2+-2e-→Sn4+(-)Pt︳Sn4+(c1),Sn2+(c2)Fe3+(c3),Fe2+(c4)︳Pt(+)电池符号：====17金属―金属离子电极气体―离子电极离子氧化还原电