第10講《氧化還原反應與電化學基礎(chǔ)》

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1、高考資源網(wǎng)（ks5u.com）您身邊的高考專家高中化學奧林匹克競賽輔導講座第10講氧化還原反應與電化學基礎(chǔ)【競賽要求】氧化態(tài)。氧化還原的基本概念和反應的書寫與配平。原電池。電極符號、電極反應、原電池符號、原電池反應。標準電極電勢。用標準電極電勢判斷反應的方向及氧化劑與還原劑的強弱。電解池的電極符號與電極反應。電解與電鍍。電化學腐蝕。常見化學電源。Nernst方程及有關(guān)計算。原電池電動勢的計算。pH對原電池的電動勢、電極電勢、氧化還原反應方向的影響。沉淀劑、絡(luò)合劑對氧化還原反應方向的影響?！局R梳理】一、氧化還原反應的基本概念1、氧

2、化數(shù)在氧化還原反應中，由于發(fā)生了電子轉(zhuǎn)移，導致某些元素帶電狀態(tài)發(fā)生變化。為了描述元素原子帶電狀態(tài)的不同，人們提出了氧化數(shù)的概念。1970年，國際純粹與應用化學聯(lián)合會（IUPAC）對氧化數(shù)的定義是：氧化數(shù)是某元素一個原子的荷電數(shù)，這個荷電數(shù)是假設(shè)把每個化學鍵的電子指定給電負性更大的原子而求得的。例如，在NaCl中，鈉的氧化數(shù)為+1，氯的氧化數(shù)為–1。在SO2中，硫的氧化數(shù)為+4，氧的氧化數(shù)為–2。由此可見，氧化數(shù)是元素在化合狀態(tài)時人為規(guī)定的形式電荷數(shù)。確定氧化數(shù)的規(guī)則：（1）在單質(zhì)中，元素的氧化數(shù)為零。（2）在單原子離子中，元素的氧

3、化數(shù)等于離子所帶的電荷數(shù)。（3）在大多數(shù)化合物中，氫的氧化數(shù)為+1，只有在活潑金屬的氫化物（如NaH,CaH2）中，氫的氧化數(shù)為–1。（4）?通常，在化合物中氧的氧化數(shù)為–2；但在過氧化物（如H2O2、Na2O2、BaO2）中氧的氧化數(shù)為–1；而在OF2和O2F2中，氧的氧化數(shù)分別為+2和+1。（5）在所有氟化物中，氟的氧化數(shù)為–1。（6）?堿金屬和堿土金屬在化合物中的氧化數(shù)分別為+1和+2。（7）?在中性分子中，各元素氧化數(shù)的代數(shù)和為零。在多原子原子離子中各元素氧化數(shù)的代數(shù)和等于離子所帶的電荷數(shù)。根據(jù)上述原則，可以確定化合物中某

4、元素的氧化數(shù)。2、氧化還原電對在氧化還原反應中，元素氧化數(shù)升高的物質(zhì)是還原劑，元素氧化數(shù)降低的物質(zhì)是氧化劑。氧化還原反應是由還原劑被氧化和氧化劑被還原兩個半反應所組成的。例如：Zn(s)+Cu2+(aq)Zn2+(aq)+Cu(s)-28-www.ks5u.com版權(quán)所有@高考資源網(wǎng)高考資源網(wǎng)（ks5u.com）您身邊的高考專家是由半反應Zn(s)Zn2++2e－和Cu2++2e－Cu(s)所組成。在半反應中，同一元素的兩個不同氧化數(shù)的物種組成了電對，其中，氧化數(shù)較大的物種稱為氧化型，氧化數(shù)較小的物種稱為還原型。通常電對表示成：/

5、還原型。例如：氧化還原反應是由兩個電對構(gòu)成的反應系統(tǒng)?？梢员硎緸椋哼€原型（1）+氧化型（2）氧化型（1）+還原型（2）二、氧化還原反應方程式的配平配平氧化還原反應方程式的常用方法有氧化數(shù)法和離子–電子法。氧化值法在中學化學中已經(jīng)學過，其重要原則是還原劑中元素氧化值升高的總數(shù)等于氧化劑中元素氧化值降低的總數(shù)。這里不在重復。以下我們介紹離子–電子法。用離子–電子法配平氧化還原反應方程式的原則是：（1）反應中氧化劑得到電子的總數(shù)必須等于還原劑失去電子的總數(shù)。（2）根據(jù)質(zhì)量守衡定律，方程式中等號兩邊各種元素的原子總數(shù)必須相等。下面分別用酸

6、性溶液和堿性溶液中的氧化還原反應為例介紹離子–電子法的配平步驟。例1配平酸性溶液中的反應：KMnO4+K2SO3K2SO4+MnSO4具體配平步驟如下：（1）寫出主要反應物和產(chǎn)物的離子式：MnO+SOMn2++SO（2）分別寫出兩個半反應中的電對：MnOMn2+?SOSO??（3）分別配平兩個半反應。這是離子電子法的關(guān)鍵步驟。所以離子電子法也叫做半反應法。先根據(jù)溶液的酸堿性配平兩邊各元素的原子：MnO+8H+Mn2+?+4H2OSO+H2OSO+2H+少氧的一邊加H2O，多氧的一邊加H+，酸性溶液中不能出現(xiàn)OH－。再加電子使兩邊的

7、電荷數(shù)相等：MnO+8H+5e－=Mn2+?+4H2O①SO+H2O=SO+2H++2e－②（4）根據(jù)兩個半反應得失電子的最小公倍數(shù)，將兩個半反應分別乘以相應的系數(shù)后，消去電子，得到配平的離子方程式。①式×2加②式×5得：-28-www.ks5u.com版權(quán)所有@高考資源網(wǎng)高考資源網(wǎng)（ks5u.com）您身邊的高考專家2MnO+16H+10e－=2Mn2+?+8H2O+）5SO+5H2O=5SO+10H++10e－2MnO+5SO+6H+=2Mn2+?+5SO+3H2O核對等式兩邊各元素原子個數(shù)和電荷數(shù)是否相等。根據(jù)題目要求，將離

8、子方程式改寫為分子（或化學式）方程式。加入不參與反應陽離子或陰離子，引入的酸根離子以不引入其他雜質(zhì)，不參與氧化還原反應為原則。此反應中加入的是稀硫酸。2KMnO4+5K2SO3+3H2SO4=2MnSO4+5K2SO4+H2O例2將氯氣通入熱的氫氧