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安徽中医药高专

安徽中医药高专. 第九章 氧化还原反应与氧化还原滴定法. 基础化学教研室. 一. 氧 化 数. §9-1 氧化还原反应. 定义 某元素一个原子的荷电数，该荷电数是假设把每个化学键中的电子制定给电负性更大的原子而求得的。并规定得电子的原子氧化数为负值，在数字前加” -” 号；失电子的原子氧化数为正值，在数字前加” +” 号。. 确定氧化数的一般原则. 1. 在单质分子中，元素的氧化数为零。 例如： H 2 、 Cl 2 、 N 2 等分子的氧化数为零。. 2. 对单原子离子，元素的氧化数等于离子 的电荷数。例如： Ca 2+ ，钙的氧化数为 +2 。.

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  1. 安徽中医药高专 第九章 氧化还原反应与氧化还原滴定法 基础化学教研室

  2. 一 氧 化 数 §9-1 氧化还原反应 定义 某元素一个原子的荷电数，该荷电数是假设把每个化学键中的电子制定给电负性更大的原子而求得的。并规定得电子的原子氧化数为负值，在数字前加”-”号；失电子的原子氧化数为正值，在数字前加”+”号。

  3. 确定氧化数的一般原则 1.在单质分子中，元素的氧化数为零。 例如：H2、Cl2、N2等分子的氧化数为零。 2.对单原子离子，元素的氧化数等于离子 的电荷数。例如：Ca2+，钙的氧化数为+2。 3.在共价型化合物中，假定把每一化学键中 的电子制定给电负性较大的原子，则各元素原子所带的形式电荷分别是它们的氧化值。例如：H2O中O为-2，NH3中N为-3。

  4. 4.氧在化合物中，一般氧化数为-2；在过氧化 物中为-1；在超氧化物中为-1/2；氟的氧化物 OF2中，氧的氧化数为+2。 5.氢在化合物中，一般氧化数为+1；在金属氢 化物中，氧化数为-1。例如：KH中，氢为-1。 6.在化合物分子中，各元素氧化数的代数和等 于零；在多原子离子中，各元素氧化数的代数 和等于离子所带电荷数。如MnO4-中Mn的氧化数为+7，O的氧化数为-2。

  5. 7.氧化值的设定是人为的，却不是任意的，其中尊重习惯起很大作用。例如：S2O82-还原为SO42-的反应，可以认为硫的氧化值由+7变为+6，进而配平反应。而结构是：7.氧化值的设定是人为的，却不是任意的，其中尊重习惯起很大作用。例如：S2O82-还原为SO42-的反应，可以认为硫的氧化值由+7变为+6，进而配平反应。而结构是： 硫的氧化值为+6，而中间两个O的氧化值为 -1。但人们已经习惯这里硫为+7了。所以判断氧化态最好不要与分子结构相联系。

  6. 氧化数与化合价之别 化合价的提出早于氧化数，提出及形成为 1852~1864年。 氧化数是人为规定的，其数值可以是整数、分数、零、小数。例如：Ni(CO)4中Ni的氧化数是0、Fe3O4中Fe的氧化数是+8/3。 同种元素在不同的分子式里有不同的氧化数。

  7. 化合价是原子间形成化学键数目的表示，只有整数。化合价是原子间形成化学键数目的表示，只有整数。 人们根据键的性质把化合价分为电价和共价 两类，在离子型化合物中，电价数=离子所 带电荷数。在共价型化合物中，化合价=共 价数，即共用电子对数，没有正负之分。例 如：CH4、C2H6、C2H4、C2H2中碳的氧化数 分别为-4、-3、-2、-1，而碳的共价数是4。 但现行中学化学教材中或某些科技书刊中的 化合价往往就是氧化值。

  8. 请说出下列化合物中各元素的氧化数 As2O3、As4S4、H2PO2、NO2、K2S2O8、 H2O2、K2O、Na2O2、BaO2、K2Cr2O7、 KCr(SO4)2、C6H6、Pb3O4、Na2B4O7、O2 KH、O2F2、Na2S4O6、KMnO4、Al

  9. 二 2Cu + O2 2CuO 氧 化 与 还 原 2H2 + O2 2H2O 氧化反应和还原反应 本质 反应中有电子得失(或偏移)。 判断 化学反应式中，元素反应前后发生了氧化数的变化。

  10. [O] [O] CH3CH2OH CH3CHO CH3COOH 有机化学中我们说这个物质被氧化是它加氧 或去氢的反应，反之是被还原。 如：酒精被氧化

  11. 氧化 元素氧化数升高的反应。即半反应。 还原 元素氧化数降低的反应。即半反应。 氧化还原反应： 2Cu + O2 2CuO 2Cu - 4e 2Cu2+ 半反应： O2 + 4e 2O2-

  12. 半反应的书写格式是统一的。高氧化数状态 总是写在左边，低氧化数则写在右边。 依存关系 在一个反应式中，不可能只有氧化或只有还 原，它们是同时存在于一个反应式中，即为 共轭关系。

  13. 氧化剂和还原剂 氧化剂 化学反应中发生还原反应的物质。 表现 氧化数降低的物质。 氧化性 氧化剂氧化其它物质的性质。 反应产物 氧化剂反应后的产物叫还原产物。

  14. 还原剂 化学反应中发生氧化反应的物质。 还原性 还原剂还原其它物质的性质。 表现 氧化数升高的物质。 反应产物 还原剂反应后的产物是氧化产物。

  15. 2Cu + O2 2CuO 氧化数为0 氧化数为-2 反应前 反应后 例： O2是氧化剂，具有氧化性。发生了还原 反应。得到的产物O2-是还原产物。 同理得到 Cu是还原剂，具有还原性。发生了氧化 反应。得到的产物Cu2+是氧化产物。

  16. 氧化剂和还原剂需要说明的几点 1.同一种物质在不同反应中，有时可作氧化剂， 有时可作还原剂。有多种氧化态的元素，当处 于中间氧化态时，一般常具有这种性质。 例：SO2即可作氧化剂，也可作还原剂。S最高 是+6，最低是-2，而SO2中S是+4。 催化剂 反应：2SO2 + O2 2SO3 SO2 + 2H2S 2S↓+2H2O SO2与O2反应作还原剂，与H2S反应作氧化剂。

  17. 通常元素的最高氧化数等于该元素在周期表 中的族数。 如：Cl、N、C分别在第7、第5、第4主族， 最高氧化数为+7、+5、+4；Mn、Cr、Zn 分别在第7、第6、第2副族，最高氧化数 为+7、+6、+2。

  18. 某些元素的最高氧化数低于族数。 如：F、O、Pt、的最高氧化数分别是0、+2、+4。 某些元素的最高氧化数高于族数。 如：S的最高氧化数是+7。 元素的最低氧化数=-|8-族数| 如：I、 S、 N、的最低氧化数分别是-1、 -2、-3。

  19. 2.有些物质在同一反应中，既是氧化剂又是 还原剂。 Cl2 + H2O HClO + HCl Cl2中，一个Cl氧化数升高，另一个则降低。 所以Cl2自身是氧化剂，又是还原剂。 这类物质的氧化数也处于中间态。

  20. 3.氧化剂、还原剂的反应产物与反应条件有关 例如：高锰酸钾在不同的酸性中产物不同。 2KMnO4+5K2SO3+3H2SO4 2MnSO4+6K2SO4+3H2O 2KMnO4+3K2SO3+H2O 2MnO2↓+3K2SO4+2KOH 2KMnO4+K2SO3+2KOH 2K2MnO4+K2SO4+H2O

  21. 4.氧化剂和还原剂有强弱之分 易得电子的为强氧化剂，常常是含有处于最高 氧化数，非金属性较强的元素。 如：KMnO4、HClO4、F2、PbO2等。 易失电子的为强还原剂，常常是含有处于最低 氧化数，金属性较强的元素。 如：H2S、Na、K、KI 等。

  22. 常见的氧化剂 ①活泼的非金属 如：X2(卤素)、氧气。 ②高价的金属离子 如：Fe3+、Sn4+、Cu2+等。 ③具有最高或较高氧化数的含氧化合物。 如：KMnO4、HClO、KClO3、KClO4、 K2Cr2O7、HNO3、浓H2SO4 ④某些氧化物和过氧化物 如：MnO2、H2O2等。

  23. 常见的还原剂 ①活泼金属及某些非金属 如：Na、Mg、Al、Zn、Fe、H2等。 ②低价金属离子 如：Fe2+、Sn2+、Cu+等。 ③具有低或较低化合价的化合物。 如：CO、SO2、H2S、K2S2O3、NaNO2、 KI等。

  24. 请指出下列化合物哪些是氧化剂，哪些还是 还原剂，哪些既是氧化剂又是还原剂？ F2、Na、KMnO4、H2O2、KI、Fe2+、MnO2、 O2、HClO、NH3、H2SO4(浓)、Fe3+、HNO3 Cu+、Sn2+、H2S、Zn。

  25. 三 氧化还原反应方程式的配平 配平主要有氧化数法和离子-电子法。 (一)氧化数法 配平原则： ①电数等：氧化剂的氧化数降低总数和还原剂 的氧化数升高总数相等。 ②个数等：反应前后每一元素的原子个数必须 相等。

  26. 配平步骤 ①写出化学式，中间用短线相连。 ②标出氧化数有变化的元素的氧化数，根据 元素的氧化数升高和降低的总数必须相等的 原则，按最小公倍数确定氧化剂和还原剂化 学式前面的系数。 ③平衡其它元素(没有参与氧化还原反应)原 子个数。

  27. (-2)×1×2 -2 0 0 -2 H2S + O2 S↓ + H2O (+2)×2×1 例：请完成H2S的水溶液久置变浑的反应式。 ①写化学式 H2S + O2 S↓ + H2O ②平衡电数，求最小公倍数。 2H2S + O2 S↓ + H2O

  28. ③平衡原子个数，短线改等号 2H2S + O2 2S↓ + 2H2O 请同学平衡下列两个反应式 Cu + HNO3(稀) Cu(NO3)2 + NO↑ + H2O Na2S2O3 + I2 Na2S4O6 + NaI

  29. (二)离子-电子法 配平原则 电数等：①氧化剂得到的电子数等于还原剂 失去的电子数。 个数等：②反应前后每一元素的原子个数必 须相等。

  30. 配平步骤 ①用离子形式写出反应式，中间用短线。 ②拆成两个半反应 ③平衡半反应中的电子数 ④根据得失电子总数相等原则，求最小公 倍数。 ⑤平衡其它元素(没有参与氧化还原反应)原 子个数，短线改等号。

  31. 注意：配平过程中，如果反应式前后O原子个数不等，可以根据反应的介质(酸性、碱性或中性)，用H+、OH-、H2O来平衡。注意：配平过程中，如果反应式前后O原子个数不等，可以根据反应的介质(酸性、碱性或中性)，用H+、OH-、H2O来平衡。 例：用离子电子法配平高锰酸钾和草酸在酸性 溶液中的反应。 ①写出离子反应式 MnO4- + H2C2O4 + H+ Mn2+ + CO2

  32. ②拆成两个半反应 MnO4- + 5e Mn2+ H2C2O4 - e CO2 ③平衡半反应中的电子数 MnO4- + 5e Mn2+ H2C2O4 - 2e 2CO2

  33. ④求最小公倍数 2MnO4- + 10e 2Mn2+ 公倍数是2 5H2C2O4 - 10e 5CO2 公倍数是5 即：2MnO4- + 5H2C2O4 + H+ 2Mn2+ + 10CO2

  34. ⑤平衡其它原子个数 酸中反应，反应物比生成物多O，则生成物 要加水。再平衡其它原子。 2MnO4- + 5H2C2O4 + H+ 2Mn2+ + 10CO2 + H2O 最后总平衡为 2MnO4- + 5H2C2O4 + 6H+ 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O

  35. 反应中H+、OH-、H2O加入归纳为

  36. 一 原 电 池 §8-2 原电池与电极电势 电池在我们的生活中常常见到，那么它的结 构是怎样的，是怎样产生电的呢？ A 铜 锌 盐桥 原电池装置 硫酸铜 硫酸锌

  37. 前面装置中，每一个烧杯部分就是一个电 极，原电池是由两个电极，通过盐桥(也有 用离子交换膜或多孔陶瓷)连接，电极两端 用外接导线连通得到。 原电池是由化学能转化为电能的装置。

  38. 1780年，意大利的医学家伽伐尼在偶然的情 况下，以铜制的解剖刀碰触到置于铁盘內的 青蛙，发现其立刻产生抽搐现象，因而认为 有微电流流过，他主张是生物本身內在的自 发电流。被认为是提出了原电池的雏形。伽 伐尼因研究动物电，发现电可使肌肉及神经 活动，他并认为脑是分泌“电液”的器官，而 神经则是连接“电液”和肌肉的导体，他的研究 开启了19世纪电流生理学的发展，今天医学 上的电疗法、心电图等研究，都发源于此。

  39. 意大利物理学家伏打就多次重复了伽伐尼的 实验。研制出最早产生稳定电流的装置—伏 打电堆。1860年，法国的雷克兰士发明了世 界广受使用的电池（碳锌电池）的前身。而 于电池的演变进程中，一个重要性的发展则 是丹尼尔以一锌负极浸于稀酸电解质与铜正 极浸于硫酸铜溶液所形成的丹尼尔电池。

  40. 盐桥 原电池实验 铜-锌原电池

  41. 构成 原电池由两个电极(两个半电池)构成 每个电极主要由电极反应中的氧化态和还 原态构成。

  42. 反应 电极反应 负极(阳极) Zn - 2e Zn2+ 氧化 还原 正极(阴极) Cu2+ + 2e Cu 电池反应 Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu 氧化还原

  43. Zn 和Zn2+构成了一个电极。 Cu和Cu2+构成了一个电极。 两个电极合起来构成一个原电池。

  44. 电极种类 ①金属电极 将金属插入溶液中。Na、K则做成汞齐再插入溶液中。如锌电极、铜电极等。 ②非金属(特别是气体)电极 因为气体不能导电，要用惰性金属作为导 体(如铂、金等)插入该离子的溶液中，再 通气体。如氢电极、氯电极、氧电极等。

  45. ③微溶盐电极和微溶氧化物电极 用该金属的微溶盐或氧化物覆盖其表面，然 后浸入含有该微溶物负离子的溶液中构成。 如氯化银电极、甘汞电极。 ④氧化还原电极 用惰性电极插入含有某种离子的两种不同氧 化态的溶液中构成。如Fe3+和Fe2+构成的电 极。

  46. 书写 电极 负极(阳极) (-) Zn | Zn2+(c1) 正极(阴极) Cu2+(c2) | Cu (+) 原电池 (-) Zn | Zn2+(c1) || Cu2+(c2) | Cu (+)

  47. 书写 电极书写规则 ①用单线“|”表示不同物相之间的接 界(有时也用逗号表示)，以表明此处 有电势差存在。 ②用化学式表示半电池中各种物质的组 成，并注明物态，气体要表明压力及依 附的惰性电极，溶液要注明活度(常用 浓度代)。

  48. ③各化学式及符号的排列顺序要真实反映电池中各物质的接触次序。③各化学式及符号的排列顺序要真实反映电池中各物质的接触次序。 如锌电极表示为： Zn | ZnSO4(c1) 如氢电极表示为： Pt | H2(p) | HCl(c1) 如铁离子电极表示为 Pt | Fe3+(c1) , Fe2+(c2)

  49. 电极接触次序表示为： 1.惰性电极通气体或反应生成气体，电 极插入溶液中，电极表示为： 惰性电极 | 气体 | 溶液 2.惰性电极上附着固体或反应生成沉淀， 电极插入溶液中，电极表示为： 惰性电极|附着固体或沉淀|溶液

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