中国绅学我术大学 University of Science and Technology of China 第5章 氧化-还原反应和电化学 Chapter 5 Oxidation-Reduction Reactions Electrochemistry
第 5 章 氧化-还原反应和电化学 Chapter 5 Oxidation-Reduction Reactions & Electrochemistry
>化学反应分类： √酸碱反应：广义酸碱理论 √氧化还原反应：有电子转移的反应 √自由基反应 ·电化学：用氧化还原反应来研究电源、电解和腐蚀的原理 >本章内容： √氧化还原反应方程式 √原电池，电池反应，电极反应 √电极电势概念及原电池的电动势 √Nernst方程-影响电极电势的因素 √电极电势的应用 2
化学反应分类： 酸碱反应：广义酸碱理论 氧化还原反应：有电子转移的反应 自由基反应 • 电化学：用氧化还原反应来研究电源、电解和腐蚀的原理 本章内容： 氧化还原反应方程式 原电池，电池反应，电极反应 电极电势概念及原电池的电动势 Nernst 方程-影响电极电势的因素 电极电势的应用 2
§5.1氧化-还原反应(Oxidation-Reduction Reactions) 一、氧化数(Oxidation Number)) 1.氧化数的概念 >定义：物质中元素所带（形式）电荷的数值 ·离子化合物中：氧化数等于正、负离子的电荷数 ·共价化合物中：氧化数为原子间共用电子对的偏移数 √非极性键共价分子（单质）：元素的氧化数为零 √假设极性共价键中的电子都指定给电负性更大的原子 √极性键共价分子：氧化数为原子间共用电子对的偏移数 +1-1 +1-1-1+1 H:F H:O:H H0:0:H H0F (-2) (-1) (0) √平均（表观）氧化数：与单个原子实际氧化数的区别联系 0+6 L2+20S0 →2T+08t50S平均氧化数+52 S. SS平均氧化数+2 3 -2
一、氧化数 (Oxidation Number) 1. 氧化数的概念 定义：物质中元素所带(形式)电荷的数值 • 离子化合物中：氧化数等于正、负离子的电荷数 • 共价化合物中：氧化数为原子间共用电子对的偏移数 非极性键共价分子（单质）：元素的氧化数为零 假设极性共价键中的电子都指定给电负性更大的原子 极性键共价分子：氧化数为原子间共用电子对的偏移数 平均(表观)氧化数：与单个原子实际氧化数的区别联系 I2 + 2 2I + 3 §5.1 氧化─还原反应(Oxidation-Reduction Reactions) 1 1 H :F 1 1 1 1 (-2) H:O:H 1 1 0 0 1 1 ( 1) H : O : O: H 1 1 +1 1 (0) H : :F O +6 2 S平均氧化数+2 S平均氧化数+5/2 +5 +5 0 0
2.氧化数与化合价 (1)含义不同： >氧化数：反应中的电子迁移数或共用电子对的偏移数 √人为规定的概念，经验值，不具有确切的物理意义 √可以在不用详细研究化合物结构和反应机理的情况下使用 √平均氧化数不一定符合实际的电子转移或电子对偏移情况 >化合价：表示原子之间的成键能力 √原子间相互作用力的表示，反映出形成化学键的能力 √离子化合物中化合价与氧化数在数值上相同 √共价化合物中，化合价与形成化学键相联系 C原子 CH H.COH HCHO HCOOH 化合价 4(IV) 4 4 4 氧化数 -4 -2 0 +2 4
2. 氧化数与化合价 (1) 含义不同： 氧化数：反应中的电子迁移数或共用电子对的偏移数 人为规定的概念，经验值，不具有确切的物理意义 可以在不用详细研究化合物结构和反应机理的情况下使用 平均氧化数不一定符合实际的电子转移或电子对偏移情况 化合价：表示原子之间的成键能力 原子间相互作用力的表示，反映出形成化学键的能力 离子化合物中化合价与氧化数在数值上相同 共价化合物中，化合价与形成化学键相联系 4 C原子 CH4 H3COH HCHO HCOOH 化合价 4 (IV) 4 4 4 氧化数 4 2 0 +2
(2)取值范围不同： ·化合价取整数 ·氧化数可以取零、分数或整数 (3)符号/表示方法不同： ·氧化数：表示为+m、-n; 。 化合价： √离子化合物中，用m+、n-表示， √共价化合物中，用罗马字母表示，Fe(I)、Fe(II) 3.氧化数的应用 ·判断是否发生氧化还原反应配平氧化还原反应方程式 √氧化数升高←→还原剂←→发生氧化反应→生成氧化产物 √氧化数降低←→氧化剂←→发生还原反应→生成还原产物5
(2) 取值范围不同： • 化合价取整数 • 氧化数可以取零、分数或整数 (3) 符号/表示方法不同： • 氧化数：表示为 +m、n； • 化合价： 离子化合物中，用m+、n表示， 共价化合物中，用罗马字母表示，Fe (II)、Fe (III) 3. 氧化数的应用 • 判断是否发生氧化还原反应 配平氧化还原反应方程式 氧化数升高 还原剂 发生氧化反应 生成氧化产物 氧化数降低 氧化剂 发生还原反应 生成还原产物 5