大学无机及分析化学&氧化还原平衡与氧化还原滴定

第9章 氧化还原平衡与氧化还原滴定Oxidation-Reduction Equilibrium and Oxidation-Reduction Titration台州学院 医药化工学院http://www.77cn.com.cn1

9. 1 氧化还原反应9.2 电极电势

9.3 氧化还原滴定法9.4 滴定方法及应用

9.1

氧化还原反应

一、氧化数化合价:元素的原子发生化合时两种元素的原子数目 间的比值 指某元素的一个原子的表观(或形式)电荷数，假定把每个化 学键中的电子指定给电负性较大的原子而求得的. 氧化：氧化数增加的过程 氧化剂：electron acceptor 还原剂：electron donor

还原：氧化数降低的过程

确定氧化数的规则(1) 单质中为零； (2) 离子型化合物中，为该元素离子的电荷数； (3) 共价型化合物中， 为 两原子的形式电荷数； (4) 氢一般为+1,在金属氢化物中为 -1,如 NaH、KH ; 1 1 (5) 氧一般为 -2, 在过氧化物中为 -1, 如 H2 O2 ` Na 2 O2 ,

在超氧化物中 为-0.5,如 K O 2 ,在氧的氟化物中 为 +1或 +2,如 O2 F2 , O F2 (6) 中性分子中，各元素的氧化数的代数和为零 ， 离子中，各元素的氧化数的代数和等于该离子的电荷数。4

0.5

1

2

例如： 碳的氧化数硫/铁的氧化数

CO +2

CO2 CH4 +4 -4

C2H5OH -2

S2O32- S2O82- S4O62- Fe3O4 +2 +7 +2.5 +8/3

“氧化数” 与“化合价”有何区 别？ 氧化数可以不是整数而化合价必须是整数。

表示原子间的一种力,即某一原子结合几个其它原子的能 力,而且是用整数来表示元素原子的这种性质. 是人为规定的,可正、可负、也可分数或者零.

H O O H氧的氧化数/化合价

H O H-2/-2

-1/-2

碳的氧化数

CCl4 +4

CHCl3 CH 2Cl2 CH3Cl -2 +2 0化合价都是4价

CH 4 -4

二、 氧化还原反应定义：反应前后有发生元素氧化数变化的反应 实质：原子间电子的得失，包括电子对的偏移 电子由还原剂向氧化剂转移 分类：自身氧化还原反应： 2KClO3 = 2KCl + 3O2 (同一物质不同元素) 歧化反应：水溶液 2Cu+ = Cu + Cu2+ (同一物质同一元素) 反歧化反应： 2Fe3+ + Fe = 3Fe2+

三、 氧化还原半反应式对氧化还原反应 ： Cu2+ + Zn = Zn2+ + Cu 存在两个电对：Cu2+ /Cu, Zn2+ /Zn●符号表示：氧化型物质

/还原型物质

● 氧化还原共轭关系:氧化剂和还原剂相互依存的关系

●

其共轭关系可用半反应式表示：Ox+ne=Red

氧化还原反应是由≥2个氧化还原电对共同作用的结果

四、 氧化还原方程式的配平配平原则●电荷守恒：得失电子数相等 ●质量守恒：反应前后各元素原子总数相等

配平方法氧化数法 半反应法(离子-电子法)

氧化数法● 根据实验事实写出主要反应物、生成物化学式； ● 标出氧化剂、还原剂前后氧化数的变化； ● 用下降值和上升值分别除它

们的最小公倍数，配平氧 化剂和还原剂的化学计量数； ● 缺项补充，根据反应实际情况，用H+,OH-,H2O配平

氧化数未发生变化的其他元素；● 根据配平两原则检查方程并将箭头改为等号.

Example

用氧化数法配平下列反应.

MnO4- + SO32- 中性条件下的反应方程式 Cr2O72- + Fe2+ Solution Cr3+ + Fe3+

缺项配平技巧只能增加氧化数未发生变化的元素。 酸性溶液中：反应物和产物中可出现H+和H2O,

碱性溶液中：反应物和产物中可出现OH-和H2O,近中性溶液中：反应物只能出现H2O。 介 质 反 应 物

多1个氧原子2H+→H2O H2O→2OHH2O→2OH-

少1个氧原子H2O→2H+ 2OH-→H2O H2O→2H+12

酸性介质 碱性介质 中性介质

半反应法(离子-电子法) (1)用离子形式写出基本反应式；(气体、纯液体、固体和弱电解质---写分子式)

(2)分为2个半反应；配平半反应----离子-电子式(原子数及电荷数)

(3)乘以适当的系数合为总反应， 消除重复项 即得配平的离子方程式。(根据需要也可将其改为分子方程式)

例

用离子-电子法配平下列氧化还原反应：K2Cr2O7 +KI+H2SO4 K2SO4 +Cr2 (SO4 )3 +I2 +H2O

解：先写成离子反应式：2 Cr2O7 +I +H+ Cr 3+ +I2 +H2O

将离子反应式分成两个半反应：I I2 2 Cr2O7 +H+ Cr 3+ +H2O

分别配平两个半反应：

2I =I2 +2e 2 Cr2O7 14H 6e 2Cr3 7H2O

根据得、失电子数相等的原则，将两个半反应合并，写出配平的离子方程式：2 Cr2O7 6I 14H 2Cr 3 3I2 7H2O

最后写出配平的氧化还原反应方程式：

K2Cr2O7 6KI 7H2SO4 = Cr2 (SO4 )3 +4K2SO4 +3I2 +7H2O

Example

用半反应法配平下列反应方程式

KMnO4 K 2SO3 MnSO4 K 2SO4

H

Solution(1) MnO4- + SO32SO42- + Mn2+ ① ② (2) MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn2+ + 4H2O SO32- + H2O = SO42- + 2H+ + 2e(3) ① × 2 + ② × 5得 2MnO4- + 16H+ + 10e- = 2Mn2+ + 8H2O +) 5SO32- + 5H2O = 5SO42- + 10H+ + 10e2MnO4- + 5SO32- + 6H+ = 2Mn2+ + 5SO42- + 3H2O 2KMnO4 + 5K2SO3 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 6K2SO4 + 3H2O