化工四大化學(專業(yè))反應氧化還原(課堂講義)

1、第十一章 氧化還原反應Review：基本概念一、原子價和氧化數(shù)一、原子價和氧化數(shù) 原子價：原子價：表示元素原子能夠化合或置換一價原子（H）或一價基團 （OH）的數(shù)目。氧化數(shù)：氧化數(shù)：化合物中某元素所帶形式電荷的數(shù)值。 二、氧化還原反應二、氧化還原反應三、氧化劑和還原劑三、氧化劑和還原劑四、氧化還原對四、氧化還原對 11.1 方程式的配平 Review：一、氧化數(shù)法 基本原則：反應中氧化劑元素氧化數(shù)降低值等于還原劑元素氧化數(shù)增加值，或得失電子的總數(shù)相等。 具體步驟：（1）寫出基本反應式。（2）找出氧化劑元素氧化數(shù)降低值和還原劑元素氧化數(shù)增加值（3）按照最小公倍數(shù)的原子對各氧化數(shù)的變化值乘以相應的

2、系數(shù)，使氧化數(shù)降低值和升高值相等。（4）將找出的系數(shù)分別乘在氧化劑和還原劑的分子式前面，并使方程式兩邊的數(shù)目相等。（5）檢查反應方程式兩邊氧化數(shù)有變化的原子數(shù)目是否相等，如相等則反應方程式已配平。 二、電子離子法二、電子離子法 方法是：將反應式改寫為半反應式，先將半反應式配平，然后將這些半反應式加合起來，消去其中的電子而配平。具體步驟：以在酸性介質中反應 MnO4-+SO32- Mn2+SO42-為例： 1.離子形式寫出 反應主要物質2.分別寫出兩個半反應 3.各自原子數(shù)和電荷數(shù)配平 5.得失的電子數(shù)相等（最小公倍數(shù)） 4.注意依據(jù)反應介質，選擇H+或OH配平 Cr(OH)4+ H2O2 Cr

3、O42+H2OCr(OH)4 CrO42H2O2 H2OCr(OH)4 CrO42 +3eH2O2 +2e2OH+4OH +4H2O2) Cr(OH)4 +4OH CrO42 +4H2O+3e3) H2O2 +2e2OH11.2原電池原電池一、組成和反應 1.化學能轉化為電能的裝置n能自發(fā)進行的反應才具有能量，即G Cl2 Fe3+ I2 Cu2+ Sn4+ Zn2+還原能力：Mn2+ Cl- Fe2+ I- Cu Sn2+ Zn二、氧化還原反應方向判斷 反應方向性：rG (還原劑) 此時，E 正極 負極 0 ，這樣 rG-nFE Cl2/Cl-=1.36 反應可自發(fā)又如：MnO2Cl- Mn

4、2+Cl2 標態(tài)時自發(fā)嗎?MnO2/Mn2+=1.24 I2 /I Fe3+可以氧化 I。已知: I2 /I= 0.54 V, Fe3/Fe2= 0.77 V 在上述體系中加入KCN，使cCN-=1.0K穩(wěn)Fe(CN)63= 1.01042 , K穩(wěn)Fe(CN)64= 1.01035此時反應能否自發(fā)？此時cFe3+= cFe2+=1/K穩(wěn)IIIIIIII636)(1穩(wěn)穩(wěn)KKccCNCNFe氧化劑的 Fe3/Fe2 Fe3/Fe2+0.0592lg 0.77+0.0592lg 0.77+0.0592(-7) 0.36 V還原劑I2/I- I2 /I - 0.54 Fe3/Fe2+此時Fe3+不能

5、氧化I23FeFeccIIK1IIIK1穩(wěn)穩(wěn)K穩(wěn)Fe(CN)63= 1.01042 , K穩(wěn)Fe(CN)64= 1.01035三、反應程度K的求法rG RTlnK rG nFE RTlnK nFE 2.303 RTlgK nFE 298K時lgK 0592.02 .298314.8303.296485oonEnE公式0592. 0lgonEoK例：求反應2Fe3+ + Cu 2Fe2+ + Cu2+平衡常數(shù)解：根據(jù)反應設計電池如下：(-) CuCu2+Fe3+ ，F(xiàn)e2+Pt (+) E = 正極 負極 Fe3+/Fe2+ Cu2+/Cu 0.7710.3410.430V lgK =n E/0

6、.0592 =20.430/0.0592=14.55 K 3.61014例：求溶度積 Ksp 如：AgCl Ag Cl 解：據(jù)反應設計電池(-) Ag Ag Cl AgClAg (+) E = 正極負極AgCl /Ag Ag/Ag =0.2220.7990.577K n E/0.05919.78 Ksp K 1.710-10四、元素電位圖A Cu2+ 0.152 Cu+ 0.521 Cu 0.34 B Cu(OH)2 -0.08 Cu2O -0.358 CuA MnO4-_0.56_MnO42-_2.26_MnO2 _0.95_Mn3+_1.51_Mn2+ -1.18_M (不穩(wěn)定) （不穩(wěn)定

7、） _1.51_元素電位圖應用1.求未知電極電位2.判斷歧化反應否氧化態(tài)圖例 用反應方程式表明 Fe3 能對 H2O2 的分解起催化作用。已知: +0.682V +1.77V A: O2 H2O2 H2O +0.771V -0.44V A: Fe3 Fe2 Fe 已知: Cu+ e Cu 1= 0.52 V CuCl + e-Cu + Cl- 2 = 0.14 V (1) 請寫出(1)、(2)的能斯特方程式, 并計算 CuCl 的 Ksp; (2) 將上述兩電對組成電池,寫出電池符號、電池反應; (3) 計算反應的rGm和 K; (4) 當Cl= 0.10 moldm3時, 平衡常數(shù)K又為多少

8、? 已知 25時半反應: Ag(aq) + e Ag(s) 的 = 0.80 V求: (1) 反應 2Ag(s) + 2H(aq)2Ag(aq) + H2 的 K1; (2) 原電池自發(fā)反應: 2Ag(s) + 2H+(aq) + 2I-(aq) =2AgI(s) + H2 (g) 當H+= I-= 0.10 moldm-3, P H2= P 時的電動勢為 +0.03 V, 求該電池的E 和上述反應的平衡常數(shù)K2 (3) Ksp AgI; (4) Ag 能否從氫碘酸中置換出氫。 11.5 化學電源一、一次電池1.鋅錳電池(-) ZnZnCl2 ,NH4ClMn2O3 MnO2Ag (+)2.鋅汞電池(-) ZnZnO ,KOHHgO HgC (+)二、二次電池1.鉛蓄電池(-) PbPbSO4 ,H2SO4(1.251.30gcm-3) PbO2 (+)2.鉻鎳電池(-) CdCd(OH)2, KOH(1