無(wú)機(jī)化學(xué)第7章氧化還原反應(yīng)

2023/2/41/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）第七章氧化還原反應(yīng)主講：余靜無(wú)機(jī)化學(xué)InorganicChemistry2023/2/42/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）本章教學(xué)要求熟悉氧化還原反應(yīng)的基本概念理解氧化數(shù)（值）的概念能熟練地用氧化數(shù)法、離子電子法配平氧化還原反應(yīng)方程式。2023/2/43/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）教學(xué)內(nèi)容§7.1氧化還原反應(yīng)的基本概念§7.2＊

電化學(xué)電池（不要求）§7.3＊

電極電勢(shì)（不要求）§7.4＊

電極電勢(shì)的應(yīng)用（不要求）2023/2/44/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）氧化數(shù)（值）

氧化還原反應(yīng)方程式的配平§7.1氧化還原反應(yīng)的基本概念2023/2/45/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）氧化還原反應(yīng)

——

有電子得失或電子轉(zhuǎn)移的反應(yīng)。一.氧化值(oxidationnumber)

1)2Mg(s)+O2(g)=2MgO(s)與氧結(jié)合

2)Mg→Mg2++2e電子轉(zhuǎn)移

2P(s)+2Cl2(g)=2PCl3(l)電子偏移1.氧化還原概念的發(fā)展本質(zhì)2023/2/46/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）任何一個(gè)氧化還原反應(yīng)都是由兩個(gè)半反應(yīng)組成。還原型1＋氧化型2氧化型1＋還原型22023/2/47/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）2.氧化還原電對(duì)（redoxcouple）對(duì)氧化還原反應(yīng)Cu2++Zn=Zn2++CuO1R1O2R2Cu2+/Cu，Zn2+/Zn稱(chēng)為氧化還原電對(duì)，氧化態(tài)和還原態(tài)為共軛關(guān)系－電子得失:Base+H+Acid

HPO42-+H+H2PO4-

Zn2++2eZn

Ox+neRed氧化型/還原型氧化值大氧化值小2023/2/48/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）氧化數(shù)：是指某元素的一個(gè)原子的荷電數(shù)。該荷電數(shù)是假定把每一化學(xué)鍵中的電子指定給電負(fù)性更大的原子而求得的。3.氧化數(shù)（值）氧化劑：electronacceptor還原劑：electrondonor氧化：氧化數(shù)增加的過(guò)程還原：氧化數(shù)降低的過(guò)程氧化值降低氧化值升高氧化數(shù)是元素的一個(gè)原子所帶的形式電荷數(shù)。2023/2/49/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）

4.確定氧化值的規(guī)則：①單質(zhì)中，元素的氧化值為零。②在單原子離子中，元素的氧化值等于該離子所帶的電荷數(shù)。③在大多數(shù)化合物中，氫的氧化值為+1；只有在金屬氫化物中氫的氧化值為-1。P4Br2Cl2S2-

NaHHCl2023/2/410/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）④通常，氧在化合物中的氧化值為-2；但是在過(guò)氧化物中，氧的氧化值為-1，在

氟的氧化物中，如OF2和O2F2中，氧的氧化值分別為+2和+1。氧的氧化值正常氧化物中-2過(guò)氧化物中-1超氧化物中-1/2氟氧化物中+2

+1H2O

H2O2KO2OF2O2F22023/2/411/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）例:⑤中性分子中，各元素原子的氧化值的

代數(shù)和為零，復(fù)雜離子的電荷等于各元素氧化值的代數(shù)和。連四硫酸根離子高碘酸2023/2/412/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）什么是“氧化數(shù)”？它與“化合價(jià)”有無(wú)區(qū)別？區(qū)別？Question12023/2/413/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）氧化數(shù)與化合價(jià)的區(qū)別1化合價(jià)的原意是某種元素的原子與其他元素的原子相化合時(shí)兩種元素的原子數(shù)目之間一定的比例關(guān)系。（原子個(gè)數(shù)比）元素的氧化數(shù)（或稱(chēng)氧化值）是指某元素的一個(gè)原子的形式電荷數(shù)（電子指定給電負(fù)性較大原子）。2023/2/414/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）1.氧化數(shù)只指原子而不指原子團(tuán)，而化合價(jià)既可指示原子又指原子團(tuán)。（例：OH－）2.化合價(jià)只能是整數(shù)，不能是分?jǐn)?shù)，而氧化數(shù)可以用分?jǐn)?shù)。（例：Fe3O4

）3.氧化數(shù)純粹是為了說(shuō)明氧化態(tài)而引入的人為規(guī)定的概念，它可以是正數(shù)、負(fù)數(shù)或分?jǐn)?shù)。氧化數(shù)實(shí)質(zhì)上是一種形式電荷數(shù)，表示元素原子平均的、表觀(guān)的氧化狀態(tài)。氧化數(shù)與化合價(jià)的區(qū)別22023/2/415/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）氧化數(shù)與化合價(jià)的區(qū)別3化合價(jià)是一個(gè)原子化合其他原子數(shù)目的能力。電負(fù)性大的為正，電負(fù)性小的為負(fù)。共價(jià)化合物，化合價(jià)可理解為形成的共價(jià)鍵數(shù)目。例如，過(guò)氧化鉻CrO5，Cr的化合價(jià)為＋6。而Cr的氧化數(shù)為＋10。離子化合物，化合價(jià)可理解為離子所帶的電荷數(shù)。例如，NaCl，Na的化合價(jià)為＋1，Cl的化合價(jià)為－1。CrO5結(jié)構(gòu)式，共有6個(gè)共價(jià)鍵，鉻化合價(jià)為＋62023/2/416/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）求在Na2S4O6分子中S的氧化值

非極性共價(jià)鍵配位鍵極性共價(jià)鍵O

SSSSOOOOO2-S的氧化值2.5Question12023/2/417/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）二.氧化還原反應(yīng)方程式的配平(balancingofredoxreaction)1.氧化值法配平原則元素原子氧化數(shù)升高的總數(shù)等于元素原子氧化數(shù)降低的總數(shù)（絕對(duì)值相等）(2)反應(yīng)前后各元素的原子總數(shù)相等適用于水溶液非水體系中的氧化還原反應(yīng)2023/2/418/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）氧化值法配平步驟?寫(xiě)出未配平的基本反應(yīng)式，在涉及氧化還原過(guò)程的有關(guān)原子上方標(biāo)出氧化值.?計(jì)算相關(guān)原子氧化值上升和下降的數(shù)值（注意個(gè)數(shù)）?

用下降值和上升值分別去除它們的最小公倍數(shù)，即得氧化劑和還原劑的化學(xué)計(jì)量數(shù).?

平衡還原原子和氧化原子之外的其他原子，在多數(shù)情況下是H原子和O原子.2023/2/419/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）用氧化值法配平：氯酸與磷作用生成氯化氫和磷酸的反應(yīng).?HClO3+P4→HCl+H3PO4+50-1+5?HClO3+P4→HCl+H3PO4Cl:(+5)→(-1)=+6P:[0→+5]×4=-20?

10HClO3+3P4→10HCl+12H3PO4?

10HClO3+3P4+18H2O→10HCl+12H3PO4?

10HClO3+3P4+18H2O=10HCl+12H3PO4sample1最小公倍數(shù)：602023/2/420/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）氧化值法配平下面反應(yīng)：答案：？離子－電子法的優(yōu)點(diǎn)如何配平如下氧化還原反應(yīng)？2023/2/421/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）20151021復(fù)習(xí)2023/2/422/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）2.離子—電子法（半反應(yīng)法）（2）反應(yīng)前后各元素的原子總數(shù)相等?只能用于水溶液中的氧化還原反應(yīng)不能用于配平氣相或固相反應(yīng)式配平原則（1）反應(yīng)過(guò)程中氧化劑得到的電子數(shù)等于還原劑失去的電子數(shù)2023/2/423/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）配平步驟①用離子式寫(xiě)出主要反應(yīng)物和產(chǎn)物(氣體、純液體、固體和弱電解質(zhì)則寫(xiě)分子式)②分別寫(xiě)出氧化劑被還原和還原劑被氧化的半反應(yīng)③分別配平兩個(gè)半反應(yīng)方程式，等號(hào)兩邊的各種元素的原子總數(shù)各自相等且電荷數(shù)相等。④確定兩半反應(yīng)方程式得、失電子數(shù)目的最小公倍數(shù)。將兩個(gè)半反應(yīng)方程式中各項(xiàng)分別乘以相應(yīng)的系數(shù)，使得、失電子數(shù)目相同。然后，將兩者合并，就得到了配平的氧化還原反應(yīng)的離子方程式。有時(shí)根據(jù)需要可將其改為分子方程式。2023/2/424/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）離子－電子法配平氧化還原反應(yīng)步驟（5步）（1）寫(xiě)出未配平的離子方程式(氣體、純液體、固體和弱電解質(zhì)則寫(xiě)分子式)（2）寫(xiě)出氧化還原電對(duì)（2個(gè)）（3）寫(xiě)出半反應(yīng)并使兩邊相同元素的原子數(shù)相等（4）加減電子數(shù)方法使兩個(gè)半反應(yīng)方程式兩邊電荷數(shù)相等（5）找出兩個(gè)半反應(yīng)得失電子數(shù)目的最小公倍數(shù)。將兩個(gè)半反應(yīng)各項(xiàng)分別乘以相應(yīng)的系數(shù)，使其得失電子數(shù)目相同，然后兩式相加，整理得到配平的離子反應(yīng)方程式，如有必要改寫(xiě)為分子方程式。2023/2/425/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）用離子－電子法配平下列反應(yīng)方程式sample2（1）寫(xiě)出未配平的離子方程式MnO4-+SO32-SO42-+Mn2+2023/2/426/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）（2）將反應(yīng)分解為兩個(gè)半反應(yīng)式，并使半反應(yīng)式的兩邊相同的元素的原子數(shù)目相同、用加減電子數(shù)的方法使反應(yīng)式兩邊的電荷數(shù)相等。MnO4-+8H++5e-=Mn2++4H2O①SO32-+H2O=SO42-+2H++2e-②在配平上述半反應(yīng)方程式時(shí)，如果反應(yīng)物和生成物內(nèi)所含氧原子數(shù)目不等，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)酸堿性分別在半反應(yīng)中添加H＋、OH－、H2O，使反應(yīng)式兩邊的氧原子數(shù)目相等。2023/2/427/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）（3）找出得失電子數(shù)目的最小公倍數(shù)，用適當(dāng)?shù)南禂?shù)乘以?xún)蓚€(gè)半反應(yīng)式，然后將兩個(gè)半反應(yīng)式相加，整理后得到配平的離子反應(yīng)方程式。①×2+②×5得2MnO4-+16H++10e-=2Mn2++8H2O+)5SO32-+5H2O=5SO42-+10H++10e-2MnO4-

+5SO32-+6H+=2Mn2++5SO42-+3H2O（4）如有必要改寫(xiě)為分子方程式2KMnO4+5K2SO3+3H2SO4=2MnSO4+6K2SO4+3H2O2023/2/428/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）用離子電子法配平Cl2(g)+2e-=2Cl-①Cl2(g)+12OH-=2ClO3-+6H2O+10e-②①×5+②得6Cl2(g)+12OH-=10Cl-+2ClO3-+6H2O化簡(jiǎn)得：3Cl2(g)+6OH-=5Cl-+ClO3-+3H2O3Cl2(g)+6NaOH

=5NaCl

+NaClO3+3H2Osample3Cl2(g)+NaOHNaCl+NaClO3歧化反應(yīng)注意：這種反應(yīng)配平不能出現(xiàn)H＋！??！2023/2/429/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）用離子電子法配平方程式sample4Cr(OH)3(s)+Br2(l)CrO42-+Br-Br2(l)+2e-=2Br-①Cr(OH)3(s)+8OH-=CrO42-+3OH-+4H2O+3e-即:

Cr(OH)3(s)+5OH-=CrO42-+4H2O+3e-②①×3+②×2得2Cr(OH)3(s)+3Br2(l)+10OH-=2CrO42-+6Br-+8H2O2Cr(OH)3(s)+3Br2(l)+10KOH=2K2CrO4+6KBr+8H2OCr(OH)3(s)+Br2(l)+KOHK2CrO4+KBr2023/2/430/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）用離子電子法配平方程式①×24+②×5得①②sample52023/2/431/33第七章氧化還原反應(yīng)（環(huán)境2015）用離子電子法配平方程式（堿性條件）C+4OH-=CO2+2H2O+4e-①2Ca3(PO4)2+6SiO2+10H2O+20e-=6CaSiO3+P4+20OH-②①×5+②得2Ca3(PO4)2+6SiO2+5C=6CaSiO3+P4+5CO2sample6Ca3(PO4)2+C+SiO2