202008第八章氧化还原与电极电势.ppt

第八章 氧化还原与电极电势 第一节 氧化还原反应 第二节 电极电势 第三节 电极电势的应用 第四节 电位法测定溶液的 pH 值 第五节 生物电化学简介 第一节 氧化还原反应 定义 ( 氧化值 ) ：元素的氧化数是该元素一个原子的 荷电数，这种荷电数是将成键电子指定给 电负性 较 大的原子而求得的。 一、氧化值 (oxidation number) 元素的原子在分子中 吸引电子的能力的相 对大小。 根据定义，可得计算元素氧化数的几条规则 1. 在单质分子中，元素的氧化数为零 2. 在电中性化合物中，所有元素的氧化数之和为零 3. 对于单原子离子，元素的氧化数等于离子的电荷数 F 2 、 O 2 、 C1 2 NaCl 、 KMnO 4 Br - 、 Co 3+ OH - 、 MnO 4 - 4. 对于多原子离子，所有元素的氧化数之和 等于离子的电荷数 5. 氧在化合物中氧化数一般为 -2 ，但在过氧化物 ( 如 H 2 O 2 ) 中为 -1 ，在超氧化物 ( 如 KO 2 ) 中为 -1/2 。在 OF 2 中为 +2 （ F 的电负性比 O 大）。 氢在化合物中的氧化数一般为 +l ，但在金属氢化物 中 ( 如 NaH 、 CaH 2 ) 为 -1 （ H 的电负性比金属大）。 K 2 Cr 2 O 7 中 Cr 元素的氧化数 Na 2 S 4 O 6 ( 连四硫酸钠 ) 中 S 元素的氧化数 二、氧化还原反应定义 定义：元素氧化值发生了改变的反应 本质：电子的得失或转移 三、氧化剂和还原剂 氧化还原反应都可拆成两个 半反应 (half-reaction) 如： 2Fe 3+ + Sn 2+ ＝ 2Fe 2+ + Sn 4+ Fe 3+ + e - ─→ Fe 2+ 氧化剂 发生还原反应 得电子 Sn 2+ － 2 e - ─→ Sn 4+ 还原剂 发生氧化反应失电子 Fe 3+ 和 Fe 2+ 、 Sn 2+ 和 Sn 4+ 组成 氧化还原电对 一种物质的氧化型的氧化性越强，越易得电子， 与它共轭的还原型的还原性就越弱，越不易失去电 子；反之亦然。 返回 氧化还原半反应不能单独进行 第二节 电极电势 一、原电池 二、电极电势 back 三、影响电极电势的因素 一、原电池 从外电路伏特计指针偏转的方向可以知道有电子从锌 极流向铜极 ( 相当于电流由铜极流向锌极 ) ，说明锌极的电 势比铜极低，因此铜极为正极，锌极为负极 负极反应： Z n － 2e - = Zn 2+ （电池半反应）氧化 正极反应： Cu 2+ + 2e - = Cu 还原 这就组成了一个由锌电极 (Zn-Zn 2+ ) 和铜电极 (Cu-Cu 2+ ) 组成的原电池，简称 铜 - 锌电池 ，也叫 Daniell 电池 。 电池反应： Zn + Cu 2+ = Cu + Zn 2+ 原电池是利用氧化还原反应产生电流的装置。 原电池是将化学能转化为电能的装置 。 或者： 定义： back 两个电极组合起来可以构成一个原电池，电池 的组成式规定为： 负极在左，正极在右，连接两 电极的盐桥用“ || ” 表示 如铜 - 锌原电池可表示为： (-) Zn| Zn 2+ (1mol.L -1 ) || Cu 2+ (1mol.L -1 ) |Cu (+) 原电池的组成表示式： back (-)Ag ， AgCl(s) | Cl - ( c 1 ) || Ag + ( c 2 ) |Ag(+) 二、电极电势 从 Cu-Zn 原电池中电流的方向，可以证明 Cu 2+ /Cu 电 极的电势比 Zn 2+ /Zn 电极电势高。 电极电势是 如何 产生的？又 为什么 有高低之分呢？ 1889 年能斯特 (W. Nernst) 提出了 双电层理论 来 解释电极电势的产生 ： 示意图 金属越活泼、金属离子浓度越小、温度越高，电 极电势越低。反之亦然。 解释： Daniell 电池中电子流向 ( 一 ) 电极电势的产生 电极电势符号： φ 单位 V ( 伏特 ) ( 二 ) 电池电动势 定义：电池正负极之间的 平衡电势差 。 电流为零时