电极电位(2005)

第八章氧化还原与电极电位中山大学药学院医学化学教研中心曾飒

第八章基本要求1.熟悉氧化值与氧化还原反应的意义,能熟

练计算元素的氧化值。2.熟悉原电池的结构及正、负电极反应的

特点，能正确将氧化还原反应进行拆分并组成原电池，正确书写电池组成式。3.了解电极电位产生的原因、标准电极电

位的概念和应用。掌握电极电位的 Nernst方程式及影响因素。

4.掌握用电极电位或电池电动势判断氧化

还原反应进行的方向，利用标准电动势正确计算氧化还原反应的平衡常数、溶度积常数等。5.熟悉电位法测定溶液pH的原理和方法。 6.熟悉高锰酸钾法、碘量法的基本原理，

并掌握其测定结果的计算。

Ag++ Cl0

AgCl ZnSO4+ Cu CO2+2 0

Zn+ CuSO4 C+ O2

+2

第一节

氧化值与氧化还原反应number)

一.氧化值(oxidation

定义(IUPAC):假设把化合物中成键的电子都归电负性更大的原子，从而求得原子所带的电荷数，此电荷数即为该原子在该化合物中的氧化值。(如：NaCl、NH3、C6H12O6) H·+·H..

= H·H ...

·. H·+· Cl:= H· Cl: .. ..

计算规则(人为规定): 1.单质分子：元素氧化值=0如： F2、O2、Cl2 2.一般过氧化物超氧化物 -1 -0.5氧(O) -2 KO2 H2O H2O2 3.氢(H)一般金属氢化物

+2 OF2

+1 H2O

-1 NaH、CaH2

4.电中性化合物所有元素氧化值之和=0如：KMnO4 5.离子：Cl-、PO43-、MnO4所有元素的氧化值=离子电荷数例8-1求Cr2O72-中Cr的氧化值和Fe3O4中 Fe的氧化值。 Cr2O72- 2x+ 7×(-2)= -2 x=+6 Fe3O4 3x+ 4×(-2)= 0 x=+8/3

例8-1求SO42-与S2O32-中S的氧化值和化合价

O O

+6

O 2O

O O

S

+6

O 2-2

S

Sx=2化合价有关整数

氧化值+6氧化值与物质结构无关整数或分数人为性、经验性

2x+3×(-2)=-2

严格的科学定义

二氧化还原反应(oxidation-reduction reaction)定义:反应前后元素的氧化值发生了变化的化学反应。氧化值↓还原反应

2Fe3++ Sn2+

2Fe2++ Sn4+氧化反应

氧化值↑

例：H2+ Cl2

0

0

2HCl

+1 -1

小结： (1)本质：电子转移 (2)电子转移，既可以表示某一原子得到或失去电子，也可以表示电子云密度远离或趋向某一原子。本章重点：有电子得失的氧化反应

(二)半反应和氧化还原电对 (redox couple)氧化值↓还原反应

2Fe3++ Sn2+

2Fe2++ Sn4+氧化反应

氧化值↑

氧化半反应: Sn2+ - 2e还原半反应: Fe3++ e半反应通式：Ox+ ne氧化态及相关介质

Sn4+ Fe2+ Red还原态及相关介质

Sn4+/Sn2+ Fe3+/Fe2+ Ox/Red

eg: MnO4-+8H++5eOx Ox/Red氧化还原电对

Mn2++4H2O Red

MnO4-,H+/ Mn2+

Ox(电子受体)/Red(电子供体)

Ox愈强，Red愈弱 Ox愈弱，Red愈强

(三)氧化还原反应方程式的配平 1.方法：

(1)氧化值法 (2)离子-电子法 (半电子法)例8-2: KMnO4+HCl→MnCl2+Cl2 (1)写出离子方程式 MnO4-+ Cl-→ Mn2++ Cl2 (2)拆成两个半反应还原半反应： MnO4-→ Mn2+氧化半反应： Cl-→ Cl2+7 0

(3)根据物料平衡和电荷平衡，配平半反应还原半反应：

MnO4-+ 8 H++5e→Mn2++ 4 H2O×2氧化半反应：

2 Cl- - 2e-→Cl2×5(4)根据得失电子数相等的原则，找出最小公倍数,合并离子方程式

2MnO4-+ 16H++ 10Cl- 2Mn2++ 5Cl2+ 8H2O

离子-电子法的特点： (1)不需要计算元素的氧化值 (2)仅适用于在水溶液中进行的反应氧化值法：水溶液、非水溶液及高温反应

第二节原电池与电极电位一原电池(electrochemistry cells) (一)原电池(galvanic cells)的概念

Zn+CuSO4

Cu+ZnSO4

Zn+CuSO4cathode Oxydation Half reaction

Cu+ZnSO4盐桥(饱和KCl) anode Reduction Half reaction

Cl-

K+

An zinc-copper galvanic cell

Zn -2e-→Zn2+电池反应： Cu2++ Zn

Cu2++2e-→Cu

Zn2++ Cu

原电池：利用氧化还原反应将化学能→电能的装置原电池的特点： 1.以氧化还原为基础，正、负极得失电子数相等。 2.氧化剂与还原剂互不接触。理论上，任何一个氧化还原反应→原电池

(二)原电池的组成式1.负极→左，正极→右，中间盐桥“‖” 2.写出电极的化学组成 A溶液注明活度(或浓度) B气体注明分压 C纯气体、纯液体及固体直接与极板相连 3“│”:电极极板(导体)—电极其他部分 4“,”:同一相中不同物质之间电极中的其他相界面 5不能导电的半电池用pt电极。 eg: Cu-Zn原电池 (-) Zn│Zn2+ (c1)‖Cu2+ (c2)│Cu (+)

(三)电极类型 1金属—金属离子电极将金属板插入到含该金属离子的盐溶液中。Ag

Ag Ag+(c)电极组成式:│ Ag++e电极反应： Ag

AgNO3银离子电极

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