《基礎(chǔ)化學(xué)》課件-9.氧化還原反應(yīng)

9.1氧化還原反應(yīng)基本概念涉及電子的轉(zhuǎn)移和化合價(jià)的改變，是自然界中許多重要過程的基礎(chǔ)。氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)如何配平氧化還原反應(yīng)方程式氧化還原反應(yīng)是化學(xué)反應(yīng)中涉及電子轉(zhuǎn)移的一類反應(yīng)。氧化還原反應(yīng)與氧化還原電對定義1.氧化還原反應(yīng)定義：某些物質(zhì)失去電子（被氧化）另一些物質(zhì)獲得電子（被還原）氧化還原反應(yīng)：不僅涉及電子的轉(zhuǎn)移，還與參與反應(yīng)的物種的氧化還原能力有關(guān)。通常通過氧化還原電對來表示氧化還原反應(yīng)與氧化還原電對定義氧化還原電對氧化劑還原劑是在反應(yīng)中能夠接受電子的物質(zhì)是能夠提供電子的物質(zhì)這種電子轉(zhuǎn)移的能力可以通過電極電勢來衡量氧化還原反應(yīng)中電子從還原劑轉(zhuǎn)移到氧化劑氧化劑被還原還原劑被氧化反映了物種在水溶液中的氧化或還原能力的相對大小在氧化還原反應(yīng)中，得失電子的物質(zhì)被稱為氧化還原電對。2.氧化還原電對：電對氧化劑還原劑氧化還原反應(yīng)與氧化還原電對定義Fe2?+MnO??→Fe3?+Mn2?3.電極電勢：電極電勢的大小可以預(yù)測電對的氧化還原能力和反應(yīng)方向。描述物質(zhì)在水溶液中氧化還原能力的相對大小，通常以電位值表示。氧化還原反應(yīng)與氧化還原電對定義氧化還原反應(yīng)是化學(xué)領(lǐng)域中最常見的反應(yīng)之一揭示了物質(zhì)之間通過得失電子而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化的規(guī)律不僅具有理論價(jià)值更是實(shí)際生產(chǎn)和科學(xué)研究的基礎(chǔ)氧化還原反應(yīng)與氧化還原電對定義氧化還原反應(yīng)配平氧化還原反應(yīng)方程式需要遵循一些基本原則和步驟。1.確定氧化劑和還原劑：找出反應(yīng)中的氧化劑和還原劑，以及它們分別失去和獲得的電子數(shù)。氧化還原反應(yīng)方程式的配平2.寫出半反應(yīng)：將氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開寫，形成兩個(gè)半反應(yīng)。在每個(gè)半反應(yīng)中，確保電子的數(shù)目是明確的。在每個(gè)半反應(yīng)中，通過添加適當(dāng)?shù)腍?或OH?離子來平衡電荷。這通常涉及到水的參與。3.平衡電荷：氧化還原反應(yīng)方程式的配平確保每個(gè)半反應(yīng)中的原子種類和數(shù)量都是正確的。可能需要添加適當(dāng)?shù)乃肿踊蚱渌瘜W(xué)物質(zhì)。4.平衡原子：5.將半反應(yīng)組合：將氧化半反應(yīng)和還原半反應(yīng)相加，得到完整的氧化還原反應(yīng)方程式。氧化還原反應(yīng)方程式的配平檢查整個(gè)方程式，確保所有元素的原子數(shù)目都守恒，并且電荷也是平衡的。6.檢查配平：氧化還原反應(yīng)方程式的配平實(shí)踐Fe2?+MnO??+H?→Fe3?+Mn2?+H?O實(shí)踐MnO??——氧化劑1.確定氧化劑和還原劑：Fe2?——還原劑2.寫出半反應(yīng)：氧化反應(yīng)：Fe2?→Fe3?+e?還原反應(yīng)：MnO??+e?→Mn2?氧化反應(yīng)：Fe2?→Fe3?+e?3.平衡電荷：還原反應(yīng)：MnO??+8H?+5e?→Mn2?+4H?O實(shí)踐4.平衡原子：氧化反應(yīng)：5Fe2?→5Fe3?+5e?還原反應(yīng)：MnO??+8H?+5e?→Mn2?+4H?O5.將半反應(yīng)組合：5Fe2?+MnO??+8H?→5Fe3?+Mn2?+4H?O小結(jié)氧化還原反應(yīng)氧化還原電對的概念如何配平氧化還原反應(yīng)方程式配平的關(guān)鍵在于確定氧化劑和還原劑，以及它們之間的電子轉(zhuǎn)移數(shù)目。氧化還原反應(yīng)在實(shí)際應(yīng)用中具有廣泛的意義。氧化還原反應(yīng)是實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)化和利用的關(guān)鍵過程；能源領(lǐng)域氧化還原反應(yīng)可以幫助我們理解和處理污染物；環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域氧化還原反應(yīng)更是與人體健康息息相關(guān)。醫(yī)學(xué)領(lǐng)域小結(jié)氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)小結(jié)氧化還原電對的概念如何配平氧化還原反應(yīng)方程式9.2原電池及電極電勢原電池及電極電勢全面、系統(tǒng)地掌握原電池的工作原理、電極電勢的計(jì)算和應(yīng)用原電池及電極電勢正極材料則發(fā)生還原反應(yīng)，接受電子。電解質(zhì)溶液中的離子也發(fā)生遷移，維持了電中性。原電池(電池)是利用自發(fā)氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電流的裝置，它能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。1.原電池：正極負(fù)極電解質(zhì)溶液負(fù)極材料發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子；導(dǎo)線原電池的基本概念原電池的基本概念Cu-Zn原電池Zn片和ZnSO4溶液Cu片和CuSO?溶液鹽橋是一支裝滿飽和KCI(或KNO?)溶液的瓊脂凍膠U形管。原電池的基本概念Cu-Zn原電池Zn片和ZnSO4溶液Cu片和CuSO?溶液鹽橋固定溶液溝通電路、使溶液保持電中性作用電路接通后，Zn片開始溶解，而Cu片上有Cu沉積，同時(shí)可以看到檢流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這表明導(dǎo)線中有電流通過。檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向電子從Zn電極流向Cu電極原電池中，電子流出的電極是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)；Zn片為負(fù)極Cu片為正極Zn→Zn2++2e-

(氧化反應(yīng)）原電池的基本概念電子流入的電極是正極，發(fā)生還原反應(yīng)。Cu2++2e-→Cu(還原反應(yīng))原電池反應(yīng)Zn+Cu2+→Zn2++Cu原電池中與電解質(zhì)溶液相連的導(dǎo)體，稱為電極。原電池裝置可用電池符號表示，以Cu-Zn原電池為例：原電池的基本概念在電極上發(fā)生的氧化或還原反應(yīng)則稱為電極反應(yīng)或半電池反應(yīng)；(-)Zn|ZnSO?(c?)|CuSO?(c?)|Cu(+)兩個(gè)半電池反應(yīng)合并構(gòu)成的原電池總反應(yīng)是電池反應(yīng)。書寫原電池的規(guī)則（2）單豎線“│”表示不同相界面，同

相不同物質(zhì)用“,”分開，溶液、氣

體的濃度或分壓要注明；（1）正極寫在右邊，負(fù)極寫在左邊，雙

豎線“║”表示鹽橋；原電池的基本概念書寫原電池的規(guī)則（3）若電極反應(yīng)中無金屬導(dǎo)體，需用惰

性電極Pt電極或C電極，它只起導(dǎo)

電作用，而不參與電極反應(yīng)。(-)Pt,H2(p)│H＋(c1)║Fe3＋(c2),Fe2＋(c3)│Pt(+)原電池的基本概念原電池電動勢就是原電池正負(fù)極之間的平衡電勢差。2．原電池電動勢原電池的電動勢大小不僅與電池反應(yīng)中各物質(zhì)的本性有關(guān)，還與溶液的濃度和溫度等因素有關(guān)。測得的電動勢稱為標(biāo)準(zhǔn)電動勢(Eθ)。原電池電動勢標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)電池反應(yīng)中的液體或固體都是純凈物，溶液中的離子其濃度為1mol·L-1，氣體的分壓為100kPa。供電原電池被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中原電池在電子設(shè)備中的應(yīng)用鋰電池鎳氫電池原電池的具體實(shí)例是一種利用光電效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為電能的原電池。太陽能發(fā)電原電池在能源領(lǐng)域中的應(yīng)用不僅解決了傳統(tǒng)能源短缺的問題還提供了一個(gè)清潔、可再生的能源來源原電池可以監(jiān)測環(huán)境中的污染物濃度，從而及時(shí)采取措施保護(hù)環(huán)境。原電池在環(huán)境監(jiān)測和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用環(huán)境監(jiān)測原電池在環(huán)境監(jiān)測和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用被用于生物傳感器的研制，以實(shí)現(xiàn)對人體健康狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測。生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用原電池是重要的能源裝置結(jié)語作為新時(shí)代的青年，我們應(yīng)該承擔(dān)起社會責(zé)任，關(guān)注社會發(fā)展，為社會進(jìn)步貢獻(xiàn)自己的力量。學(xué)習(xí)工作生活秉持這種社會責(zé)任感和擔(dān)當(dāng)精神為構(gòu)建更加美好的社會貢獻(xiàn)自己的力量原電池及電極電勢9.3電極電勢電極電勢原電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，為我們提供了便捷的能量來源。原電池的工作原理氧化反應(yīng)電子傳遞離子遷移電極電勢的概念電極電勢描述電極上發(fā)生的氧化還原反應(yīng)趨勢的物理量。反映了電極上電子的活動能力，即電子從電極上逸出的難易程度。電極電勢的大小電極材料的性質(zhì)電解質(zhì)溶液的組成溫度1.電極電勢的產(chǎn)生①金屬表面的原子以離子形式進(jìn)入溶液；把金屬浸入其鹽溶液時(shí)，會出現(xiàn)兩種傾向：電極電勢金屬的電極電勢②溶液中的金屬離子沉積在金屬表面上。1.電極電勢的產(chǎn)生電極電勢金屬的電極電勢金屬表面帶電靠近金屬附近的溶液帶相反電荷產(chǎn)生在金屬和它的鹽溶液之間的電勢就叫做金屬的電極電勢。標(biāo)準(zhǔn)氫電極標(biāo)準(zhǔn)氫電極將鍍有鉑黑的鉑片置于氫離子濃度為1mol·L1的硫酸溶液中，在298.15K時(shí)不斷地通入壓強(qiáng)為100kPa的純氫氣，使鉑黑吸附氫氣達(dá)到飽和，形成一個(gè)氫電極。電極電勢產(chǎn)生在標(biāo)準(zhǔn)氫電極和硫酸溶液之間的電勢，稱為氫的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢。

用標(biāo)準(zhǔn)氫電極與其他各種標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的電極組成原電池，從而得到各種電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢。在298.15K實(shí)際應(yīng)用中的重要作用電極電勢在判斷氧化還原反應(yīng)的方向和程度方面具有重要意義。電極電勢應(yīng)用判斷一個(gè)氧化還原反應(yīng)是否能夠自發(fā)進(jìn)行電極電勢的大小反應(yīng)的速率和程度理解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)和預(yù)測反應(yīng)結(jié)果具有重要意義電極電勢在電池設(shè)計(jì)和應(yīng)用中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。電極電勢應(yīng)用有不同的電極材料和電解質(zhì)溶液合適的電極材料不同類型的電池電極電勢也有所不同合適的電解質(zhì)溶液高能量密度長壽命環(huán)保安全的電池電極電勢還在電化學(xué)腐蝕、電解等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。電極電勢應(yīng)用通過調(diào)整金屬表面的電極電勢來抑制腐蝕反應(yīng)的發(fā)生；金屬材料的防護(hù)中電極電勢的控制對于實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)