無機化學第7章氧化還原反應

2023/2/41/33第七章氧化還原反應（環(huán)境2015）第七章氧化還原反應主講：余靜無機化學InorganicChemistry2023/2/42/33第七章氧化還原反應（環(huán)境2015）本章教學要求熟悉氧化還原反應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方程式。2023/2/43/33第七章氧化還原反應（環(huán)境2015）教學內(nèi)容§7.1氧化還原反應的基本概念§7.2＊

電化學電池（不要求）§7.3＊

電極電勢（不要求）§7.4＊

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

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

——

有電子得失或電子轉(zhuǎn)移的反應。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（環(huán)境2015）任何一個氧化還原反應都是由兩個半反應組成。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（環(huán)境2015）2.氧化還原電對（redoxcouple）對氧化還原反應Cu2++Zn=Zn2++CuO1R1O2R2Cu2+/Cu，Zn2+/Zn稱為氧化還原電對，氧化態(tài)和還原態(tài)為共軛關系－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（環(huán)境2015）氧化數(shù)：是指某元素的一個原子的荷電數(shù)。該荷電數(shù)是假定把每一化學鍵中的電子指定給電負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)增加的過程還原：氧化數(shù)降低的過程氧化值降低氧化值升高氧化數(shù)是元素的一個原子所帶的形式電荷數(shù)。2023/2/49/33第七章氧化還原反應（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（環(huán)境2015）④通常，氧在化合物中的氧化值為-2；但是在過氧化物中，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（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（環(huán)境2015）什么是“氧化數(shù)”？它與“化合價”有無區(qū)別？區(qū)別？Question12023/2/413/33第七章氧化還原反應（環(huán)境2015）氧化數(shù)與化合價的區(qū)別1化合價的原意是某種元素的原子與其他元素的原子相化合時兩種元素的原子數(shù)目之間一定的比例關系。（原子個數(shù)比）元素的氧化數(shù)（或稱氧化值）是指某元素的一個原子的形式電荷數(shù)（電子指定給電負性較大原子）。2023/2/414/33第七章氧化還原反應（環(huán)境2015）1.氧化數(shù)只指原子而不指原子團，而化合價既可指示原子又指原子團。（例：OH－）2.化合價只能是整數(shù)，不能是分數(shù)，而氧化數(shù)可以用分數(shù)。（例：Fe3O4

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

非極性共價鍵配位鍵極性共價鍵O

SSSSOOOOO2-S的氧化值2.5Question12023/2/417/33第七章氧化還原反應（環(huán)境2015）二.氧化還原反應方程式的配平(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)（絕對值相等）(2)反應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2023/2/418/33第七章氧化還原反應（環(huán)境2015）氧化值法配平步驟?寫出未配平的基本反應式，在涉及氧化還原過程的有關原子上方標出氧化值.?計算相關原子氧化值上升和下降的數(shù)值（注意個數(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計量數(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（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.?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（環(huán)境2015）氧化值法配平下面反應：答案：？離子－電子法的優(yōu)點如何配平如下氧化還原反應？2023/2/421/33第七章氧化還原反應（環(huán)境2015）20151021復習2023/2/422/33第七章氧化還原反應（環(huán)境2015）2.離子—電子法（半反應法）（2）反應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不能用于配平氣相或固相反應式配平原則（1）反應過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（環(huán)境2015）配平步驟①用離子式寫出主要反應物和產(chǎn)物(氣體、純液體、固體和弱電解質(zhì)則寫分子式)②分別寫出氧化劑被還原和還原劑被氧化的半反應③分別配平兩個半反應方程式，等號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確定兩半反應方程式得、失電子數(shù)目的最小公倍數(shù)。將兩個半反應方程式中各項分別乘以相應的系數(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的離子方程式。有時根據(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（環(huán)境2015）離子－電子法配平氧化還原反應步驟（5步）（1）寫出未配平的離子方程式(氣體、純液體、固體和弱電解質(zhì)則寫分子式)（2）寫出氧化還原電對（2個）（3）寫出半反應并使兩邊相同元素的原子數(shù)相等（4）加減電子數(shù)方法使兩個半反應方程式兩邊電荷數(shù)相等（5）找出兩個半反應得失電子數(shù)目的最小公倍數(shù)。將兩個半反應各項分別乘以相應的系數(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方程式，如有必要改寫為分子方程式。2023/2/425/33第七章氧化還原反應（環(huán)境2015）用離子－電子法配平下列反應方程式sample2（1）寫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（環(huán)境2015）（2）將反應分解為兩個半反應式，并使半反應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在配平上述半反應方程式時，如果反應物和生成物內(nèi)所含氧原子數(shù)目不等，應根據(jù)介質(zhì)酸堿性分別在半反應中添加H＋、OH－、H2O，使反應式兩邊的氧原子數(shù)目相等。2023/2/427/33第七章氧化還原反應（環(huán)境2015）（3）找出得失電子數(shù)目的最小公倍數(shù)，用適當?shù)南禂?shù)乘以兩個半反應式，然后將兩個半反應式相加，整理后得到配平的離子反應方程式。①×2+②×5得2MnO4-+16H++10e-=2Mn2++8H2O+)5SO32-+5H2O=5SO42-+10H++10e-2MnO4-

+5SO32-+6H+=2Mn2++5SO42-+3H2O（4）如有必要改寫為分子方程式2KMnO4+5K2SO3+3H2SO4=2MnSO4+6K2SO4+3H2O2023/2/428/33第七章氧化還原反應（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化簡得：3Cl2(g)+6OH-=5Cl-+ClO3-+3H2O3Cl2(g)+6NaOH

=5NaCl

+NaClO3+3H2Osample3Cl2(g)+NaOHNaCl+NaClO3歧化反應注意：這種反應配平不能出現(xiàn)H＋?。。?023/2/429/33第七章氧化還原反應（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（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（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