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2023届高三化学高考备考二轮复习 氧化还原反应与电化学课件
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这是一份2023届高三化学高考备考二轮复习 氧化还原反应与电化学课件，共60页。PPT课件主要包含了铜片表面也有气泡产生，化学能转化为电能，交流与讨论，工作原理，电流方向，构成原电池的条件，原电池的改进，负极在左正极在右，第八级要求电量，标准氢电极等内容，欢迎下载使用。
电化学是研究电能和化学能之间相互转化及转化过程中有关规律的科学。电化学工业已成为国民经济的重要组成部分。
氧化还原反应是化学反应中最重要的一类, 是高考和化学竞赛重要的考查知识点。
1. 氧化还原及氧化数的基本概念；氧化还原反应方程式的配平； 2.电极的种类及表示方法；电极反应方程式的书写； 3.原电池及电解池的表示方法；原电池及电解池中电极符号；电池反应的书写方法； 4.电解过程法拉第定律，电流效率及有关计算；
本部分所要掌握的主要内容
5.电极电势及标准电极电势的概念及影响因素； 6.氧化性、还原性强弱的判断；氧化还原反应方向的判断； 7. 电解与电镀过程的基本概念，电解过程析出物质的顺序； 8. 一些常见化学电源 9. 金属电化学腐蚀的原理及基本防腐方法。
一、第一级要求---氧化还原的6组概念
1.氧化还原的本质
电子的得失（或转移）。
化合价的升降。
2.氧化还原的特征
3.氧化反应与还原反应
氧化反应指元素化合价升高（失电子）的反应； 还原反应指
4.氧化剂与还原剂
5.氧化产物与还原产物
6.氧化性与还原性
氧化性指物质所含元素化合价降低（得电子）的性质； 还原性指
氧化剂指元素化合价降低（得电子）的物质； 还原剂指
氧化产物指还原剂发生氧化反应得到的产物； 还原产物指
记忆方法：“失升氧化还原剂”(即：还原剂→失电子→价升高→被氧化→发生氧化反应→对应氧化产物)或“得将还原氧化剂”，记住任意“七”个字都行。
1．[2019浙江4月选考]反应8NH3＋3Cl2 N2 ＋6NH4Cl，
被氧化的NH3与被还原的Cl2的物质的量之比为A．2∶3B．8∶3C．6∶3D．3∶2
氧化数 指某元素一个原子的荷电数，这种荷电数是假设把每个化学键中的电子指定给电负性更大的原子而求得。有正负，可以为分数。可以从化学式求得。等同于中学化合价。
1、元素的氧化数与化合价
三、第二级要求---氧化数概念
化合价指原子所连接价键数。没有正负，不能为分数。可以从微观结构求得。
确定氧化数的一般原则是：
氧化还原反应——元素的氧化数
a. 任何形态的单质中元素的氧化数等于零。 b. 多原子分子中，所有元素的氧化数之和等于零。 c. 单原子离子的氧化数等于它所带的电荷数。多原子离子中所有元素的氧化数之和等于该离子所带的电荷数。
d. 在共价化合物中，可按照元素电负性的大小，把共用电子对归属于电负性较大的那个原子，然后再由各原子的电荷数确定它们的氧化数。 e. 氢在化合物中的氧化数一般为+1，但在金属氢化物中，氢的氧化数为-1。氧在化合物中的 氧化数一般为-2，但在过氧化物为-1, 在超氧化物中为-1/2。 f. 氟在化合物中的氧化数皆为-1 。
1、已知CrO5的结构如下：则Cr的氧化数是
16-3-32016 年 2 月有人通过计算预言铁也存在四氧化物，其分子构型是四面体，但该分子中铁的氧化态是+6 而不是+8。画出结构
08-1-（3）Na2[Fe(CN)5(NO)]中CN-，NO+。则铁元素的氧化态。
10-5-2化合物Na2[Cr2(CO)10]呈电中性，且CO不带电。指出Cr的氧化态。
2021国初：一种七聚的同钼酸盐，其结构如图所示。钼的氧化数是写出四水七钼酸铵的化学式。
M的氧化态为+6，O原子数为24，阴离子的电荷：67-242=-6，故四水七钼酸铵的化学式为(NH4)6M7O24·4H2O。
第三级要求-- 氧化还原方程式的配平
以高锰酸钾和氯化钠在硫酸溶液中的反应为例，说明用化合价升降法配平氧化还原反应方程式的具体步骤。 a. 根据实验确定反应物和产物的化学式：
KMnO4+ NaCl + H2SO4 →Cl2 +MnSO4+K2SO4+Na2SO4 + H2O
b.找出化合价升高及降低的元素。锰的化合价数降低5；氯的化合价升高1，氯气以双原子分子的形式存在，NaCl的化学计量数至少应为2；
氧化还原反应——氧化还原方程式的配平
c. 计算化合价降低与升高的最小公倍数，上述反应式中5和2的最小公倍数为10，可知高锰酸钾的系数为2，而氯气的系数为5，氯化钠的系数为10:
d. 配平反应前后化合价没有变化的原子数。
e. 最后核对氧原子数。该等式两边的氧原子数相等，说明方程式已配平。
2KMnO4+10NaCl+8H2SO4 =5Cl2+2MnSO4+K2SO4+5Na2SO4+8H2O
训练2：氧化还原方程式的配平
2019 NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为 ▲ 。在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl−和NO3-，其离子方程式为 ▲ 。
3HClO+2NO+H2O =3Cl−+2 NO3- +5H+
2-1 硫代硫酸钠与稀盐酸混合，生成有刺激性气味的气体 2-2 氯酸钾、硫酸锰与氢氧化钾共熔，生成绿色物质
S2O32- + 2 H+ → H2O + S ↓ +SO2 ↑
KClO3 + 3 MnSO4 + 12 KOH →（加热）2 KCl + 3 K2SO4 + 3 K2MnO4 + 6 H2O
16Fe2O3+__Li2CO3+4FeC6HsO7·5H2O+36(NH4)2HPO4 = 36LiFePO4+____+84H2O↑ +33CO2 ↑ +9____
18 72NH3↑ C
2018-16 Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n（FeS2）∶n（Fe2O3）=________。
2018-19若温度超过40 ℃，Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl，其离子方程式为____________________________________；
3Cl2+6OH− =5Cl−+ClO3−+3H2O
2021国初：钒铁(FeV)用Cl2充分氯化
2FeV+7Cl2 2FeCl3+2VCl4
2021国初：Cr2O3与KClO3固体混合物高温下熔融，放出的气体均为黄绿色
4Cr2O3+16KClO3 8K2CrO4+14ClO2+Cl2
第四级要求--半反应
任何一个氧化还原反应都可看作是两个半反应之和。例如，铜的氧化反应可以看成是下面两个半反应的结果：
Cu(s)-2e- =Cu2+½ O2(g)+2e- =O2-
“失去”一词并不意味着电子完全移去。当电子云密度远离一个原子时，该原子即是氧化。这是氧化还原反应意义的进一步扩展。
氧化还原半反应——氧化与还原
它们的代数和即是总的反应。金属铜失去电子，变成铜离子，铜被氧化；氧得到电子，变成氧离子，氧被还原。因此，氧化和还原可定义为：
氧化是失去电子，还原是得到电子。
第五级要求-- 氧化还原电对
我们把一个还原型物种(电子给体)和一个氧化型物种(电子受体)称为氧化还原电对：
在书写半反应时，要把电对的氧化型物种写在左边，还原型物种写在右边。
氧化型+ ze- 还原型
对于Fe2＋，当它作为还原剂和氧化剂物种时，书写半反应时分别出现在不同一侧：
还原剂和氧化剂之间的反应是一个氧化还原反应。氧化剂氧化其他物质，它本身得到电子被还原；还原剂还原其他物质，它本身失去电子被氧化。
第六级要求--认识原电池
1.什么原电池？2.电流方向与电子流动方向？3.正极与负极4.电极反应与电池反应5.原电池与氧化还原
中学化学原电池之一伏打电池
①锌片表面有气泡②铜片表面无气泡
Zn+2H+=Zn2++H2↑
Cu不与稀H2SO4反应
铜片表面也有气泡产生,指针发生偏转
H+在Cu片上得到电子生成H2
1.铜片上是什么气体？
2.H2是怎样产生的？
3.溶液中的H+得到电子变为H2，电子从何而来？
一、原电池：将化学能转化为电能的装置。
还原剂(Zn)失去电子，发生氧化反应
氧化剂(H+)在铜极上得到电子，发生还原反应
还原剂失去的电子从锌极流出
一、原电池定义：将化学能转化为电能的装置。
电极反应式： 负极（Zn片）： 正极（Cu片）： 总反应式：
Zn －2e- ＝ Zn2+ （氧化反应）2H+ +2e- ＝ H2 ↑ (还原反应)Zn + 2H+ ＝ Zn2+ + H2 ↑
实验探究形成原电池的条件
形成条件一：活泼性不同的金属（包括石墨）做两个电极
负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等
形成条件二：电极需插进电解质溶液中
形成条件三：必须形成闭合回路
形成条件四：必须存在自发的氧化还原反应
（1）有活泼性不同的金属（包括石墨）做两个电极
（2）两电极都接触电解质溶液
（3）正极、负极、电解质溶液构成闭合回路
（4）在电极表面上能发生自发进行的氧化还原反应。
负极特征：较活泼金属或电子流出的极正极特征：较不活泼金属（非金属）或电子流入的极
1．有两种活泼性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极；2．电极插入相通的电解质溶液中；3．两极用导线相连形成闭合的回路。4．自身能发生氧化还原反应。
电子：负极→正极电流：正极→负极
⑤判断原电池正、负极的方法
＊由组成原电池的两极材料判断：
一般是活泼的金属为负极活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极
＊根据电流方向或电子流动方向判断：
电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。
＊根据原电池两极发生的变化来判断：
原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。
＊根据溶液中离子的移动来判断：
阴离子移向的电极为负极，阳离子移向的电极为正极。
你是如何判定装置的正、负极？
第七级要求-- 原电池的表示方法
原电池由两个半电池组成，在上述铜锌原电池中，烧杯Ⅰ中的锌和锌盐溶液组成一个半电池，烧杯Ⅱ 中的铜和铜盐溶液组成另一个半电池，两个半电池用盐桥连接。为了方便，在电化学中通常表示为：
原电池和电极——原电池的表示方法
b. 单垂线“│”表示界面；
c. 双垂线“׀׀”表示盐桥；
e. 标注所有影响电极电势（电动势）的因素，如物质状态，电解质浓度等。
d. 标注温度和压力；
原电池的表示的一般方法为：
9．在两只烧杯中分别装入ZnSO4和FeCl3溶液，再在ZnSO4中插入锌片，在FeCl3中插入铂片，并加数滴KSCN使溶液呈红色，将两极用盐桥连接后，装有FeCl3溶液的烧杯中的红色逐渐褪去。如果在FeCl3溶液内加少量酸，褪色更快。请回答下列问题：(1) 所设计的原电池符号是 ；(2) 该原电池的正极反应是 ； 负极反应是 ； 原电池的总反应是 。
Zn∣Zn2+∣∣Fe3+，Fe2+∣Pt
Zn→Zn2++2e-
2Fe3++2e→2Fe2+
（09夏令营）以Ni为电极，KOH水溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池，在298K、pθ下稳定地连续工作，请回答下列问题： 1、 写出电池的电极反应和电池反应：2、写出电池表示式：
1 电极反应：正极，1/2O2+ H2O +2e-→ 2OH-负极，H2+ 2OH-→ 2H2O +2e-
Q＝nFF：法拉第常数，一摩尔电子所带电量的绝对值(约96485C•ml－1) 。 n：电子的物质的量Q＝ItI：电流强度，单位：安。t：时间，单位：秒
1、理论上金属锂放电容量是 mAh·g-1。 2、已知MnO储存锂离子的反应为：MnO + 2Li+ + 2e— Mn + Li2O，则MnO的理论质量比容量为______mA·h·g—1
第九级要求--电极电势及其应用
(Cu2+/Cu) > (Zn2+/Zn)
原电池中有电流，表明原电池有电位差(即电池电动势)—构成两电极的电位不等(电极电势之差)：
单个电极的电势值的绝对值无法测得。如果能测得，必须有电子得失，此时电极性质发生了变化不是原来的电极。
但在实际中，只要测得各个电极对于同一基准电势的相对值，就可以计算出任意两个电极所组成的电池的电动势。
标准氢电极规定：氢气压力为1标准压力、溶液中H+活度为1时的氢电极。
Pt|H2(p θ)|a(H+)=1
规定标准氢电极的电极电势为零。
电极反应 2H+ + 2e- = H2
规定：将标准氢电极作为负极，待测电极为正极，组成电池.
Pt|H2(pθ)|a(H+)| |待测电极
此电池的电动势即为待测电极的电极电势。
标准电极电势：待测电极中各反应组分均处于各自的标准态时的电极电势。
E θ = θ (Cu2+/Cu) - θ ( H+/H2)= +0.340 V
θ(Cu2+/Cu) = 0.340 V
4. 外因对电极电势的影响(物质浓度的影响)
当T＝298.15 K时 (25C)
应用能斯特方程式时，注意：
① 式中[氧化型] 、[还原型]的浓度应包括半反应中的所有物质；
② 浓度或分压上要有与计量数相同的指数；
③ 气体用压力表示，纯固体、纯液体的浓度作为常数 (数值为1)处理。
如对于Fe3+ + e-→Fe2+ 或电对 Fe3+/Fe2+ 的电极电势
(Fe3+/Fe2+) = θ (Fe3+/Fe2+)+(0.0592/1)lg[c(Fe3+)/c(Fe2+)]
c(Fe3+)/c(Fe2+)的比值改变，可使 改变
Fe3+(0.001 M),Fe2+(1M) Fe3+(1M) ,Fe2+(0.001M）
已知：θ (Fe3+/Fe2+)= 0.77 V
原电池电动势等于两电极的电极电势之差：
E = (+)－ (-)
= (Cu2+/Cu)－ (Zn2+/Zn)
4-3 由电极电势和电动势可确定电对的氧化还原性能和电池反应的方向。同时，相关物质的浓度又会影响电极电势和电动势。请从电极电势和电动势的角度解答以下问题[已知标准电极电势：φθ(Fe3+/Fe2+)=0.77V, φθ(I2/I-)=0.54V]在装有CCl4的试管中，加入FeSO4溶液和Fe2(SO4)3溶液，再加入KI溶液。若溶液中Fe2+、Fe3+、I-的浓度均为1ml/L，则发生还原反应的电对是 ，CCl4层的颜色将变为 色，若Fe3+的浓度变为10-5ml/L，其余条件不变，φθ(Fe3+/Fe2+)的值将变为 V
ф(Fe3+/Fe2+) 紫红 0.475 V
1、电势-pH图
1、电对离子稳定区 2、与E平行，没有电子转移 3、与pH平行，没有质子参与反应
把同种元素不同氧化态间的标准电极电势按照由高到低的顺序排成图解：
这种表示一种元素各种氧化态之间标准电极电势关系的图解叫做元素电势图，又称拉蒂默(Latimer)图。
元素标准电极电势图及其应用
以锰在酸性(pH＝0)和碱性(pH＝14)介质中的电势图为例：
(1) 判断氧化剂的强弱
电极电势越低，低价态的物质越容易被氧化；电极电势越高，高价态的物质越容易被还原。
(3) 从相邻电对的电极电势求另一电对的电极电势：
例如，在碱性溶液中溴的电极电势：
电对BrO3-/Br-的半反应：
θ(BrO3-/Br-)=
(2) 判断是否发生歧化反应
歧化反应是指元素本身发生氧化还原反应。根据元素电势图可判断能否发生歧化反应，一般来说，对于：
3-2锰元素电势图为：(酸性溶液E θ A/V)据图可知，_____和_____两种离子在水溶液中不稳定，会发生_____反应；
值越小，电对中还原型物质(还原剂 )的还原能力越强，氧化型物质的氧化能力越弱。
电极电势越低，电对中还原型物质越容易被氧化；电极电势越高，电对中氧化型物质越容易被还原。
(1) 判断氧化剂、还原剂的相对强弱。
例:要把Fe2+与C2+和Ni2+分离，首先要把Fe2+氧化为Fe3+，然后使Fe3+以黄钠铁矾NaFe(SO4)2 ·12H20从溶液中沉淀析出。 因而要选择一种只能将Fe2+氧化为Fe3+，而不能氧化C2+和Ni2+的氧化剂。从标准电极电势表查得： (ClO-/Cl- )和 ( ClO3-/Cl-)介于铁电极和钴及镍电极电极电势之间;
在酸性溶液中使用氯酸钠或次氯酸钠作为氧化剂， Fe2+可被氧化，而C2+和Ni2+则不能。
NaClO3+6FeSO4+3H2SO4 = NaCl+3Fe2(SO4)3+3H2O
NaClO+2FeSO4+H2SO4 =NaCl+Fe2(SO4)3+H2O
θ(+) > θ(-) 反应可自发
(3) 氧化还原反应对应的原电池电动势大于0，反应可以自发进行。
即 (+) > (-) 反应可自发
E = (+)－ (-) > 0
(4) 求氧化还原反应的平衡常数
n：电池反应式中的电子转移数 θ(+) 、 θ(-)为电池中两电极的标准电极电势
a. 难溶盐溶解度和溶度积的电化学测定方法: 将沉淀反应设计成电池反应，通过测定电池的电动势，即可求出难溶盐的溶解度和Ksp.
lgK= – 0.577/0.0592 = – 9.7466Ksp= 1.8×10–10
例: 设计电池计算AgCl(s)的溶解度。
(–) Ag|Ag+(1mlL-1)‖Cl–(1ml L-1)|AgCl|Ag(+)
正极反应 AgCl(s) + e- = Ag + Cl– 负极反应 Ag = Ag+ + e-
测得电池的电动势 E = – 0.577V
电池反应 AgCl(s) = Ag+ + Cl–
AgCl(s)的溶解度：
c = K1/2 = 1.34×10–5 ml/L
b. 对于中和反应的平衡常数(水的离子积KW)：
正极反应 2H+ + 2e- → H2 负极反应 H2 + 2OH- - 2e- → 2H2O
lgK = lgKW = nE θ /0.0592
正极反应 4H+ + O2 + 4e- = 2H2O 负极反应 4OH- - 4e- = 2H2O + O2
实验室加热MnO2的浓盐酸制氯气，为什么不用稀盐酸？
用浓盐酸增加氧化剂的电极电势，降低还原剂的电极电势。
（09夏令营） 5-3 计算某氢氧燃料电池的标准电动势。 已知反应：H2 (g) + 1/2 (O2) =H2O(l) 的ΔrGm (298.2K) = -236 kJ/ml
由ΔfGmθ = -zEθF 得Eθ = zF/ -ΔfGmθ=1.22（V）
2021福建：在FeCl3 溶液中加入NaF，然后再加入SnCl2，通过计算说明能否发生氧化还原反应。(已知 θ(Fe3+/Fe2+) = +0.77 V， θ (Sn4+/Sn2+) = +0.15 V， K 稳[FeF6]3- = 1.0×1016，设有关物质的浓度都为1.0 ml·dm-3)。
(Fe3+/Fe2+) = θ(Fe3+/Fe2+) -0.0592lg K 稳[FeF6]3- = +0.77 V -0.0592lg 1.0×1016 =-0.18V<0.15V
第十级要求-- 电解池
负极：Cu2＋＋2e- → Cu，发生还原反应，为阴极；正极：4OH――4e- → 2H2O＋O2，发生氧化反应，为阳极。
1. 电解过程法拉第定律
（1）电极上发生化学变化的物质的量与通人的电量成正比;（2）若几个电解池串联, 各电解池发生反应的物质的量相同。
指电解过程中析出一定数量的某物质理论所需电量（电流）与实际消耗电量（电流）之比。
2. 电流效率（电能效率）
电解质溶液发生电解时所必须加的最小电压，称为分解电压。
分解电压产生的原因：
4H+(aq) + 4e- → 2H2(g)
4OH- →2H2O(l) + O2(g) + 4e-
Pt︱H2(p θ) ︱H2SO4(1ml·L-1) ︱O2(p θ ）︱Pt
原电池中进行的电极反应，是电解池中电极上进行反应的逆过程，电动势与外加电压数值相等而方向相反。要使电解顺利地进行，外加电压必须超过这一相反方向的电动势。因此，理论上的分解电压可通过原电池电动势计算出来：
H2(g) →2H+(aq) +2e-
O2(g) + 2H2O(l) + 4e-→4OH-(aq)
电镀是电解的实际应用的一种，电镀的典型应用主要有以下几种：金属的电镀：防腐及增加机械强度等；铝及其合金的电化学氧化及表面着色；塑料电镀
1-8 南京大学教授提出了一种高效的固碳新技术(如图)。利用锂-二氧化碳电池，在放电过程中二氧化碳转化为碳和碳酸锂，在电池充电过程中通过选用合适的催化剂使碳酸锂单独被氧化分解，而另一种放电产物碳留在电池内，下列说法不正确的是A.该电池放电时，CO2 从放电进气口进入B.该电池放电时的正极反应是 3CO2+4Li++4e-=2Li2CO3+CC.该电池充电时 Li2CO3 转化为 Li+D.该电池放电时，每转移 2ml 电子，可固定 1mlCO2
2016第6题（5分）在298K，标准压力下，以Pt电极电解CuSO4和ZnSO4的混合溶液。设电解起始时溶液pH=7，CuSO4和ZnSO4的浓度均为0.1ml·L-1，并设H2在Pt、Cu及Zn 电极上的超电势分别为0.6、0.8及0.7V。已知 （Cu2+/Cu）=0.337V, （Zn2+/Zn）=-电解时，阴极可能析出的物质有：6-2阴极首先析出的物质是：6-3当第二种物质析出时，第一种物质的相应离子的剩余浓度是：
6.05×10-39ml ⋅L -1
5-5 实验表明，室温下碘单质不能氧化Fe2+，但加入KCN后却可以。请通过标准状态下电极电势的计算解释这一现象。已知： θ （I2/I—）=0.54V， θ （ Fe 3+/ Fe2+ ）=0.77V，lgK稳θ[Fe(CN)64-]=35，lgK稳θ[Fe(CN)63-]=42
电化学是研究电能和化学能之间相互转化及转化过程中有关规律的科学。电化学工业已成为国民经济的重要组成部分。
氧化还原反应是化学反应中最重要的一类, 是高考和化学竞赛重要的考查知识点。
1. 氧化还原及氧化数的基本概念；氧化还原反应方程式的配平； 2.电极的种类及表示方法；电极反应方程式的书写； 3.原电池及电解池的表示方法；原电池及电解池中电极符号；电池反应的书写方法； 4.电解过程法拉第定律，电流效率及有关计算；
本部分所要掌握的主要内容
5.电极电势及标准电极电势的概念及影响因素； 6.氧化性、还原性强弱的判断；氧化还原反应方向的判断； 7. 电解与电镀过程的基本概念，电解过程析出物质的顺序； 8. 一些常见化学电源 9. 金属电化学腐蚀的原理及基本防腐方法。
一、第一级要求---氧化还原的6组概念
1.氧化还原的本质
电子的得失（或转移）。
化合价的升降。
2.氧化还原的特征
3.氧化反应与还原反应
氧化反应指元素化合价升高（失电子）的反应； 还原反应指
4.氧化剂与还原剂
5.氧化产物与还原产物
6.氧化性与还原性
氧化性指物质所含元素化合价降低（得电子）的性质； 还原性指
氧化剂指元素化合价降低（得电子）的物质； 还原剂指
氧化产物指还原剂发生氧化反应得到的产物； 还原产物指
记忆方法：“失升氧化还原剂”(即：还原剂→失电子→价升高→被氧化→发生氧化反应→对应氧化产物)或“得将还原氧化剂”，记住任意“七”个字都行。
1．[2019浙江4月选考]反应8NH3＋3Cl2 N2 ＋6NH4Cl，
被氧化的NH3与被还原的Cl2的物质的量之比为A．2∶3B．8∶3C．6∶3D．3∶2
氧化数 指某元素一个原子的荷电数，这种荷电数是假设把每个化学键中的电子指定给电负性更大的原子而求得。有正负，可以为分数。可以从化学式求得。等同于中学化合价。
1、元素的氧化数与化合价
三、第二级要求---氧化数概念
化合价指原子所连接价键数。没有正负，不能为分数。可以从微观结构求得。
确定氧化数的一般原则是：
氧化还原反应——元素的氧化数
a. 任何形态的单质中元素的氧化数等于零。 b. 多原子分子中，所有元素的氧化数之和等于零。 c. 单原子离子的氧化数等于它所带的电荷数。多原子离子中所有元素的氧化数之和等于该离子所带的电荷数。
d. 在共价化合物中，可按照元素电负性的大小，把共用电子对归属于电负性较大的那个原子，然后再由各原子的电荷数确定它们的氧化数。 e. 氢在化合物中的氧化数一般为+1，但在金属氢化物中，氢的氧化数为-1。氧在化合物中的 氧化数一般为-2，但在过氧化物为-1, 在超氧化物中为-1/2。 f. 氟在化合物中的氧化数皆为-1 。
1、已知CrO5的结构如下：则Cr的氧化数是
16-3-32016 年 2 月有人通过计算预言铁也存在四氧化物，其分子构型是四面体，但该分子中铁的氧化态是+6 而不是+8。画出结构
08-1-（3）Na2[Fe(CN)5(NO)]中CN-，NO+。则铁元素的氧化态。
10-5-2化合物Na2[Cr2(CO)10]呈电中性，且CO不带电。指出Cr的氧化态。
2021国初：一种七聚的同钼酸盐，其结构如图所示。钼的氧化数是写出四水七钼酸铵的化学式。
M的氧化态为+6，O原子数为24，阴离子的电荷：67-242=-6，故四水七钼酸铵的化学式为(NH4)6M7O24·4H2O。
第三级要求-- 氧化还原方程式的配平
以高锰酸钾和氯化钠在硫酸溶液中的反应为例，说明用化合价升降法配平氧化还原反应方程式的具体步骤。 a. 根据实验确定反应物和产物的化学式：
KMnO4+ NaCl + H2SO4 →Cl2 +MnSO4+K2SO4+Na2SO4 + H2O
b.找出化合价升高及降低的元素。锰的化合价数降低5；氯的化合价升高1，氯气以双原子分子的形式存在，NaCl的化学计量数至少应为2；
氧化还原反应——氧化还原方程式的配平
c. 计算化合价降低与升高的最小公倍数，上述反应式中5和2的最小公倍数为10，可知高锰酸钾的系数为2，而氯气的系数为5，氯化钠的系数为10:
d. 配平反应前后化合价没有变化的原子数。
e. 最后核对氧原子数。该等式两边的氧原子数相等，说明方程式已配平。
2KMnO4+10NaCl+8H2SO4 =5Cl2+2MnSO4+K2SO4+5Na2SO4+8H2O
训练2：氧化还原方程式的配平
2019 NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为 ▲ 。在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl−和NO3-，其离子方程式为 ▲ 。
3HClO+2NO+H2O =3Cl−+2 NO3- +5H+
2-1 硫代硫酸钠与稀盐酸混合，生成有刺激性气味的气体 2-2 氯酸钾、硫酸锰与氢氧化钾共熔，生成绿色物质
S2O32- + 2 H+ → H2O + S ↓ +SO2 ↑
KClO3 + 3 MnSO4 + 12 KOH →（加热）2 KCl + 3 K2SO4 + 3 K2MnO4 + 6 H2O
16Fe2O3+__Li2CO3+4FeC6HsO7·5H2O+36(NH4)2HPO4 = 36LiFePO4+____+84H2O↑ +33CO2 ↑ +9____
18 72NH3↑ C
2018-16 Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n（FeS2）∶n（Fe2O3）=________。
2018-19若温度超过40 ℃，Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl，其离子方程式为____________________________________；
3Cl2+6OH− =5Cl−+ClO3−+3H2O
2021国初：钒铁(FeV)用Cl2充分氯化
2FeV+7Cl2 2FeCl3+2VCl4
2021国初：Cr2O3与KClO3固体混合物高温下熔融，放出的气体均为黄绿色
4Cr2O3+16KClO3 8K2CrO4+14ClO2+Cl2
第四级要求--半反应
任何一个氧化还原反应都可看作是两个半反应之和。例如，铜的氧化反应可以看成是下面两个半反应的结果：
Cu(s)-2e- =Cu2+½ O2(g)+2e- =O2-
“失去”一词并不意味着电子完全移去。当电子云密度远离一个原子时，该原子即是氧化。这是氧化还原反应意义的进一步扩展。
氧化还原半反应——氧化与还原
它们的代数和即是总的反应。金属铜失去电子，变成铜离子，铜被氧化；氧得到电子，变成氧离子，氧被还原。因此，氧化和还原可定义为：
氧化是失去电子，还原是得到电子。
第五级要求-- 氧化还原电对
我们把一个还原型物种(电子给体)和一个氧化型物种(电子受体)称为氧化还原电对：
在书写半反应时，要把电对的氧化型物种写在左边，还原型物种写在右边。
氧化型+ ze- 还原型
对于Fe2＋，当它作为还原剂和氧化剂物种时，书写半反应时分别出现在不同一侧：
还原剂和氧化剂之间的反应是一个氧化还原反应。氧化剂氧化其他物质，它本身得到电子被还原；还原剂还原其他物质，它本身失去电子被氧化。
第六级要求--认识原电池
1.什么原电池？2.电流方向与电子流动方向？3.正极与负极4.电极反应与电池反应5.原电池与氧化还原
中学化学原电池之一伏打电池
①锌片表面有气泡②铜片表面无气泡
Zn+2H+=Zn2++H2↑
Cu不与稀H2SO4反应
铜片表面也有气泡产生,指针发生偏转
H+在Cu片上得到电子生成H2
1.铜片上是什么气体？
2.H2是怎样产生的？
3.溶液中的H+得到电子变为H2，电子从何而来？
一、原电池：将化学能转化为电能的装置。
还原剂(Zn)失去电子，发生氧化反应
氧化剂(H+)在铜极上得到电子，发生还原反应
还原剂失去的电子从锌极流出
一、原电池定义：将化学能转化为电能的装置。
电极反应式： 负极（Zn片）： 正极（Cu片）： 总反应式：
Zn －2e- ＝ Zn2+ （氧化反应）2H+ +2e- ＝ H2 ↑ (还原反应)Zn + 2H+ ＝ Zn2+ + H2 ↑
实验探究形成原电池的条件
形成条件一：活泼性不同的金属（包括石墨）做两个电极
负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等
形成条件二：电极需插进电解质溶液中
形成条件三：必须形成闭合回路
形成条件四：必须存在自发的氧化还原反应
（1）有活泼性不同的金属（包括石墨）做两个电极
（2）两电极都接触电解质溶液
（3）正极、负极、电解质溶液构成闭合回路
（4）在电极表面上能发生自发进行的氧化还原反应。
负极特征：较活泼金属或电子流出的极正极特征：较不活泼金属（非金属）或电子流入的极
1．有两种活泼性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极；2．电极插入相通的电解质溶液中；3．两极用导线相连形成闭合的回路。4．自身能发生氧化还原反应。
电子：负极→正极电流：正极→负极
⑤判断原电池正、负极的方法
＊由组成原电池的两极材料判断：
一般是活泼的金属为负极活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极
＊根据电流方向或电子流动方向判断：
电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。
＊根据原电池两极发生的变化来判断：
原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。
＊根据溶液中离子的移动来判断：
阴离子移向的电极为负极，阳离子移向的电极为正极。
你是如何判定装置的正、负极？
第七级要求-- 原电池的表示方法
原电池由两个半电池组成，在上述铜锌原电池中，烧杯Ⅰ中的锌和锌盐溶液组成一个半电池，烧杯Ⅱ 中的铜和铜盐溶液组成另一个半电池，两个半电池用盐桥连接。为了方便，在电化学中通常表示为：
原电池和电极——原电池的表示方法
b. 单垂线“│”表示界面；
c. 双垂线“׀׀”表示盐桥；
e. 标注所有影响电极电势（电动势）的因素，如物质状态，电解质浓度等。
d. 标注温度和压力；
原电池的表示的一般方法为：
9．在两只烧杯中分别装入ZnSO4和FeCl3溶液，再在ZnSO4中插入锌片，在FeCl3中插入铂片，并加数滴KSCN使溶液呈红色，将两极用盐桥连接后，装有FeCl3溶液的烧杯中的红色逐渐褪去。如果在FeCl3溶液内加少量酸，褪色更快。请回答下列问题：(1) 所设计的原电池符号是 ；(2) 该原电池的正极反应是 ； 负极反应是 ； 原电池的总反应是 。
Zn∣Zn2+∣∣Fe3+，Fe2+∣Pt
Zn→Zn2++2e-
2Fe3++2e→2Fe2+
（09夏令营）以Ni为电极，KOH水溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池，在298K、pθ下稳定地连续工作，请回答下列问题： 1、 写出电池的电极反应和电池反应：2、写出电池表示式：
1 电极反应：正极，1/2O2+ H2O +2e-→ 2OH-负极，H2+ 2OH-→ 2H2O +2e-
Q＝nFF：法拉第常数，一摩尔电子所带电量的绝对值(约96485C•ml－1) 。 n：电子的物质的量Q＝ItI：电流强度，单位：安。t：时间，单位：秒
1、理论上金属锂放电容量是 mAh·g-1。 2、已知MnO储存锂离子的反应为：MnO + 2Li+ + 2e— Mn + Li2O，则MnO的理论质量比容量为______mA·h·g—1
第九级要求--电极电势及其应用
(Cu2+/Cu) > (Zn2+/Zn)
原电池中有电流，表明原电池有电位差(即电池电动势)—构成两电极的电位不等(电极电势之差)：
单个电极的电势值的绝对值无法测得。如果能测得，必须有电子得失，此时电极性质发生了变化不是原来的电极。
但在实际中，只要测得各个电极对于同一基准电势的相对值，就可以计算出任意两个电极所组成的电池的电动势。
标准氢电极规定：氢气压力为1标准压力、溶液中H+活度为1时的氢电极。
Pt|H2(p θ)|a(H+)=1
规定标准氢电极的电极电势为零。
电极反应 2H+ + 2e- = H2
规定：将标准氢电极作为负极，待测电极为正极，组成电池.
Pt|H2(pθ)|a(H+)| |待测电极
此电池的电动势即为待测电极的电极电势。
标准电极电势：待测电极中各反应组分均处于各自的标准态时的电极电势。
E θ = θ (Cu2+/Cu) - θ ( H+/H2)= +0.340 V
θ(Cu2+/Cu) = 0.340 V
4. 外因对电极电势的影响(物质浓度的影响)
当T＝298.15 K时 (25C)
应用能斯特方程式时，注意：
① 式中[氧化型] 、[还原型]的浓度应包括半反应中的所有物质；
② 浓度或分压上要有与计量数相同的指数；
③ 气体用压力表示，纯固体、纯液体的浓度作为常数 (数值为1)处理。
如对于Fe3+ + e-→Fe2+ 或电对 Fe3+/Fe2+ 的电极电势
(Fe3+/Fe2+) = θ (Fe3+/Fe2+)+(0.0592/1)lg[c(Fe3+)/c(Fe2+)]
c(Fe3+)/c(Fe2+)的比值改变，可使 改变
Fe3+(0.001 M),Fe2+(1M) Fe3+(1M) ,Fe2+(0.001M）
已知：θ (Fe3+/Fe2+)= 0.77 V
原电池电动势等于两电极的电极电势之差：
E = (+)－ (-)
= (Cu2+/Cu)－ (Zn2+/Zn)
4-3 由电极电势和电动势可确定电对的氧化还原性能和电池反应的方向。同时，相关物质的浓度又会影响电极电势和电动势。请从电极电势和电动势的角度解答以下问题[已知标准电极电势：φθ(Fe3+/Fe2+)=0.77V, φθ(I2/I-)=0.54V]在装有CCl4的试管中，加入FeSO4溶液和Fe2(SO4)3溶液，再加入KI溶液。若溶液中Fe2+、Fe3+、I-的浓度均为1ml/L，则发生还原反应的电对是 ，CCl4层的颜色将变为 色，若Fe3+的浓度变为10-5ml/L，其余条件不变，φθ(Fe3+/Fe2+)的值将变为 V
ф(Fe3+/Fe2+) 紫红 0.475 V
1、电势-pH图
1、电对离子稳定区 2、与E平行，没有电子转移 3、与pH平行，没有质子参与反应
把同种元素不同氧化态间的标准电极电势按照由高到低的顺序排成图解：
这种表示一种元素各种氧化态之间标准电极电势关系的图解叫做元素电势图，又称拉蒂默(Latimer)图。
元素标准电极电势图及其应用
以锰在酸性(pH＝0)和碱性(pH＝14)介质中的电势图为例：
(1) 判断氧化剂的强弱
电极电势越低，低价态的物质越容易被氧化；电极电势越高，高价态的物质越容易被还原。
(3) 从相邻电对的电极电势求另一电对的电极电势：
例如，在碱性溶液中溴的电极电势：
电对BrO3-/Br-的半反应：
θ(BrO3-/Br-)=
(2) 判断是否发生歧化反应
歧化反应是指元素本身发生氧化还原反应。根据元素电势图可判断能否发生歧化反应，一般来说，对于：
3-2锰元素电势图为：(酸性溶液E θ A/V)据图可知，_____和_____两种离子在水溶液中不稳定，会发生_____反应；
值越小，电对中还原型物质(还原剂 )的还原能力越强，氧化型物质的氧化能力越弱。
电极电势越低，电对中还原型物质越容易被氧化；电极电势越高，电对中氧化型物质越容易被还原。
(1) 判断氧化剂、还原剂的相对强弱。
例:要把Fe2+与C2+和Ni2+分离，首先要把Fe2+氧化为Fe3+，然后使Fe3+以黄钠铁矾NaFe(SO4)2 ·12H20从溶液中沉淀析出。 因而要选择一种只能将Fe2+氧化为Fe3+，而不能氧化C2+和Ni2+的氧化剂。从标准电极电势表查得： (ClO-/Cl- )和 ( ClO3-/Cl-)介于铁电极和钴及镍电极电极电势之间;
在酸性溶液中使用氯酸钠或次氯酸钠作为氧化剂， Fe2+可被氧化，而C2+和Ni2+则不能。
NaClO3+6FeSO4+3H2SO4 = NaCl+3Fe2(SO4)3+3H2O
NaClO+2FeSO4+H2SO4 =NaCl+Fe2(SO4)3+H2O
θ(+) > θ(-) 反应可自发
(3) 氧化还原反应对应的原电池电动势大于0，反应可以自发进行。
即 (+) > (-) 反应可自发
E = (+)－ (-) > 0
(4) 求氧化还原反应的平衡常数
n：电池反应式中的电子转移数 θ(+) 、 θ(-)为电池中两电极的标准电极电势
a. 难溶盐溶解度和溶度积的电化学测定方法: 将沉淀反应设计成电池反应，通过测定电池的电动势，即可求出难溶盐的溶解度和Ksp.
lgK= – 0.577/0.0592 = – 9.7466Ksp= 1.8×10–10
例: 设计电池计算AgCl(s)的溶解度。
(–) Ag|Ag+(1mlL-1)‖Cl–(1ml L-1)|AgCl|Ag(+)
正极反应 AgCl(s) + e- = Ag + Cl– 负极反应 Ag = Ag+ + e-
测得电池的电动势 E = – 0.577V
电池反应 AgCl(s) = Ag+ + Cl–
AgCl(s)的溶解度：
c = K1/2 = 1.34×10–5 ml/L
b. 对于中和反应的平衡常数(水的离子积KW)：
正极反应 2H+ + 2e- → H2 负极反应 H2 + 2OH- - 2e- → 2H2O
lgK = lgKW = nE θ /0.0592
正极反应 4H+ + O2 + 4e- = 2H2O 负极反应 4OH- - 4e- = 2H2O + O2
实验室加热MnO2的浓盐酸制氯气，为什么不用稀盐酸？
用浓盐酸增加氧化剂的电极电势，降低还原剂的电极电势。
（09夏令营） 5-3 计算某氢氧燃料电池的标准电动势。 已知反应：H2 (g) + 1/2 (O2) =H2O(l) 的ΔrGm (298.2K) = -236 kJ/ml
由ΔfGmθ = -zEθF 得Eθ = zF/ -ΔfGmθ=1.22（V）
2021福建：在FeCl3 溶液中加入NaF，然后再加入SnCl2，通过计算说明能否发生氧化还原反应。(已知 θ(Fe3+/Fe2+) = +0.77 V， θ (Sn4+/Sn2+) = +0.15 V， K 稳[FeF6]3- = 1.0×1016，设有关物质的浓度都为1.0 ml·dm-3)。
(Fe3+/Fe2+) = θ(Fe3+/Fe2+) -0.0592lg K 稳[FeF6]3- = +0.77 V -0.0592lg 1.0×1016 =-0.18V<0.15V
第十级要求-- 电解池
负极：Cu2＋＋2e- → Cu，发生还原反应，为阴极；正极：4OH――4e- → 2H2O＋O2，发生氧化反应，为阳极。
1. 电解过程法拉第定律
（1）电极上发生化学变化的物质的量与通人的电量成正比;（2）若几个电解池串联, 各电解池发生反应的物质的量相同。
指电解过程中析出一定数量的某物质理论所需电量（电流）与实际消耗电量（电流）之比。
2. 电流效率（电能效率）
电解质溶液发生电解时所必须加的最小电压，称为分解电压。
分解电压产生的原因：
4H+(aq) + 4e- → 2H2(g)
4OH- →2H2O(l) + O2(g) + 4e-
Pt︱H2(p θ) ︱H2SO4(1ml·L-1) ︱O2(p θ ）︱Pt
原电池中进行的电极反应，是电解池中电极上进行反应的逆过程，电动势与外加电压数值相等而方向相反。要使电解顺利地进行，外加电压必须超过这一相反方向的电动势。因此，理论上的分解电压可通过原电池电动势计算出来：
H2(g) →2H+(aq) +2e-
O2(g) + 2H2O(l) + 4e-→4OH-(aq)
电镀是电解的实际应用的一种，电镀的典型应用主要有以下几种：金属的电镀：防腐及增加机械强度等；铝及其合金的电化学氧化及表面着色；塑料电镀
1-8 南京大学教授提出了一种高效的固碳新技术(如图)。利用锂-二氧化碳电池，在放电过程中二氧化碳转化为碳和碳酸锂，在电池充电过程中通过选用合适的催化剂使碳酸锂单独被氧化分解，而另一种放电产物碳留在电池内，下列说法不正确的是A.该电池放电时，CO2 从放电进气口进入B.该电池放电时的正极反应是 3CO2+4Li++4e-=2Li2CO3+CC.该电池充电时 Li2CO3 转化为 Li+D.该电池放电时，每转移 2ml 电子，可固定 1mlCO2
2016第6题（5分）在298K，标准压力下，以Pt电极电解CuSO4和ZnSO4的混合溶液。设电解起始时溶液pH=7，CuSO4和ZnSO4的浓度均为0.1ml·L-1，并设H2在Pt、Cu及Zn 电极上的超电势分别为0.6、0.8及0.7V。已知 （Cu2+/Cu）=0.337V, （Zn2+/Zn）=-电解时，阴极可能析出的物质有：6-2阴极首先析出的物质是：6-3当第二种物质析出时，第一种物质的相应离子的剩余浓度是：
6.05×10-39ml ⋅L -1
5-5 实验表明，室温下碘单质不能氧化Fe2+，但加入KCN后却可以。请通过标准状态下电极电势的计算解释这一现象。已知： θ （I2/I—）=0.54V， θ （ Fe 3+/ Fe2+ ）=0.77V，lgK稳θ[Fe(CN)64-]=35，lgK稳θ[Fe(CN)63-]=42
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