第4章 氧化还原反应.ppt

下页退出无机化学返回第4章氧化还原反应 Chapte r 4 Oxidatio n an d Reduction 下页退出上页基本内容和重点要求返回重点要求掌握氧化还原反应的基本概念; 熟练判断氧化还原反应的方向及平衡常数的计算; 掌握原电池的表达方式;重点掌握能斯特( Nernst )方程式及其应用,熟练进行有关计算. 氧化还原反应与原电池 电池反应的热力学 影响电极电势的因素 电势图及其应用 化学电源与电解下页退出上页 氧化还原反应与原电池 化合价和氧化数 原电池 电极电势和电动势 电极反应式的配平下页退出上页 化合价和氧化数(1) 化合价化合价是表示一种元素一定数目的原子跟其它元素一定数目的原子化合的性质。也表示化合物某原子成键的数目, 在离子型化合物中离子价数即为离子的电荷数;在共价化合物中某原子的价数即为该原子形成的共价单键数目。如: H 2O, NaCl , CO 2等。化合价经典概念不能正确地反映化合物中相互结合的真实情况(如: NH 3, NH 4 +, SiF 4,K 2 SiF 6 )。 1948 年,在价键理论和电负性的基础上提出了氧化数的概念。氧化数是化合物中某元素所带形式电荷的数值。下页退出上页(2 ) 氧化数氧化数:指化合物中某元素所带形式电荷的数值。由元素的电负性确定形式电荷。确定氧化数的规则: ?单质的氧化数为零。?所有元素氧化数的代数和在多原子的分子中等于零;在多原子的离子中等于离子所带的电荷数。?氢在化合物中的氧化数一般为+1 。但在活泼金属的氢化物( 如 NaH , CaH 2等)中,氢的氧化数为-1。?氧在化合物中的氧化数一般为-2 ;在过氧化物(如 H 2O 2, BaO 2 等)中,氧化数为-1 ;在超氧化合物(如 KO 2) 中,氧化数为-1/2 ;在 OF 2中,氧化数为+2 。下页退出上页例: H 5 IO 6 I 的氧化数为+7 S 2O 3 2- S 的氧化数为+2 S 4O 6 2- S 的氧化数为+ Fe 3O 4 Fe 的氧化数为+8/3 ?化合价和氧化数这两个概念是有区别的,在离子化合物中在数值上可能相同,但在共价化合物中往往相差很大。如 CrO 5中的 Cr , CH 4, CH 2 Cl 2, CCl 4中的 C。下页退出上页化合价和氧化数的区别 CrO 5 PCl 5 = [PCl 4] + [PCl 6] – CH 4 , CH 3 Cl, CH 2 Cl 2 , CHCl 3 , CCl 4O Cr OOO O +10 +6 +6 +4 +5 -4 -20 +2 +4 C化合价+ 4 下页退出上页氧化还原反应的特征在一个反应中, 氧化数升高的过程称为氧化,氧化数降低的过程称为还原,氧化过程和还原过程同时发生。在化学反应过程中,反应前后氧化数发生变化的反应称为氧化还原反应。例如: 2 KClO 3? 2KCl + 3O 2氧化数升高和降低都发生在同一化合物中,这种氧化-还原叫做自氧化-还原反应,同一单质或化合物中同一元素发生氧化还原反应叫歧化反应。例如: 4 KClO 3? 3KClO 4 + KCl +5 +7 –1 +5 –20–5下页退出上页氧化剂和还原剂氧化数升高的物质叫还原剂,还原剂本身被氧化;氧化数降低的物质叫做氧化剂,氧化剂本身被还原。例如: +1 +2 介质 -1 +3 NaClO + 2FeSO 4 + H 2 SO 4? NaCl + Fe 2 (SO 4) 3 + H 2 O (氧化剂)(还原剂) (还原产物)(氧化产物) Cl 2 + H 2 O HClO + HCl 4 NaClO 3 3KClO 4 + KCl 3 NaClO 3 + NaClO 3 3NaClO 4 + KCl +0 +1–1 Cl 2 + Cl 2 + 2H 2 O 2HClO + 2HCl +0 +1–1 +0 +5 +7–1 +5 +7–1 +5 歧化反应下页退出上页氧化还原电对氧化还原反应可以看成为两个共轭的氧化还原体系或氧化还原电对组成例如反应: Cu 2+ + Zn ? Zn 2+ + Cu 是由下列两电对组成: Cu 2+ / Cu