10　氧化还原反应　电化学基础(1) 10.1　氧化还原反应 例1：Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu　电子得失（转移） 例2：C + O2 → O=C=O　电子偏移 氧化还原反应过程中，有电子的转移或偏移，某些元素的氧化数发生了变化。 氧化—还原反应的共同特征：反应物中含有化合价变化的元素。 一、氧化态（数） 1、定义： 氧化数是指某元素一个原子的荷电数，该荷电数是假定把每一个化学键中的电子指定给电负性大（即吸电子能力强）的原子而求得的。（得到电子为负价，失去电子为正价） 电负性：不同元素在分子中吸引电子的能力。 电负性↑，吸引电子能力↑，其中F最强，χ=4.0 2、规律： H Li Be B C N O F Cl Br I  2.1 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 3.0 2.8 2.5  NaCl：χNa=0.9，χCl=3.0，∴Na为+1价，Cl为-1价。 CO2：O=C=O，χO=3.5，χC=2.5，∴C为+2价，O为-2价。 确定氧化态的一般原则：p169 （1）单质中，元素的氧化数为0；如：O2，Cl2，Fe； （2）离子中，元素的氧化数=离子的电荷数；如：Na+1Cl-1； （3）H：一般为+1价，但在NaH，KH中为-1价； （4）O：一般为-2价，但在过氧化物（H2O2，Na2O2）中为-1价； （5）中性分子，各氧化数代数和=0， （6）多原子离子，各氧化数代数和=电荷数 二、氧化和还原　氧化剂和还原剂 失电子的过程称为氧化，氧化数升高；得电子的过程称为还原，氧化数降低。 得电子，降低，被还原，为氧化剂；失电子，升高，被氧化，为还原剂。 Zn + Cu2+ —→ Zn2+ + Cu Zn —2e —→ Zn2+ 氧化反应；Cu2+ ＋ 2e —→ Cu 还原反应。 即可把一个氧化还原反应表示为两个半反应，每个半反应中包含了同一种物质的两种氧化态。 氧化还原电对： 氧化型 / 还原型（氧化数高 / 氧化数低） Zn2+/Zn，Cu2+/Cu，H+/H2，Sn4+/Sn2+，Fe3+/Fe2+等 三、氧化还原反应方程式的配平 1、总规律： 对多原子：一个原子得失电子数要乘以原子个数； 对于多元素：将所有得电子或失电子的数目合并后再求最小公倍数（整体标价）； 对于关键系数：只能放在纯粹（只）发生了氧化或还原反应的物质前； 对于部分氧化还原物质：应将氧化还原部分和非氧化还原部分合并总数后再放在该物质前。 2、氧化—还原反应的配平原则： （1）质量定恒：反应前后各元素的原子个数相等； （2）电荷守恒：反应中还原剂失去电子总数等于氧化剂得到电子总数。 3、氧化—还原反应方程式的配平步骤： （1）找变价：找出反应前后变价元素的化合价； （2）列变化：列出元素化合价升降的数目； （3）求总数：求出化合价升降的数目的最小公倍数，即方程式中得失电子总数； （4）查数电：检查方程式前后元素原子的种类、个数、电荷数目是否一致。 4、氧化—还原反应方程配平举例： ①完全氧化还原反应：变价元素化合价反应前后全部改变。 例：NH3+O2 → NO+H2O （1）找变价：N3-→N2+，O0→O2-（注：若方程式出现双原子或多原子分子时，有关原子个数要扩大相应倍数） （2）列变化：↑5，↓4（注：“↑”表价升，“↓”表化合价降） （3）求总数：5和4最小的公倍数为20，故5×4，4×5分别为化合价升、降总数（注：5×4，4×5形式前者为化合价升降数，后者为相应反应物所需的物的量，故，4、5分别为反应物NH3和O2前与数——乘几配几） 4NH3+5O2 → 4NO+6H2O （4）根据观察法配平其它系数，（根据质量守恒及电荷守恒原则）并检查反应前后是否守恒（电荷、原子系数） 小结1：1、完全氧化—还原反应的配平按配平步骤顺次配平。 ②不完全氧化—还原反应方程式的配平： 例：Cu+HNO3(稀) → Cu(NO3)2+NO+H2O （1）找变价：：Cu0→Cu2+，N5+→N2+ （2）列变化：↑2，↓3 （3）求总数：2×3，3×2 （4）配系数查数目：3Cu+2HNO3（稀）→ 3Cu(NO3)2+2NO+H2O 注：↓3×2，按1的方式，方程式中HNO3及NO前应配2，但实际上，这是反映实际参加氧化—还原反应的（即化合价改变）的N元素，本例中HNO3分成两部分，一部分转为NO，参加了氧化—还原反应，另一部分化合价无变化，转为Cu(NO3)2，故反应前需HNO3总量应为NO的2加Cu(NO3)2中的6个NO3-，共需8个HNO3，故HNO3前系数应为8，不为2。 3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+4H2O 小结2：不完全氧化—还原反应按1步骤配平后，还应注意没有参加氧化—还原反应部分物质的前后关系。 ③自身氧化—还原反应（逆向配平法） 逆向配平法是针对1、2而言，1、2均为先配反应物，然后根据守恒关系配平生成物，而逆向配平法则是先配生成物，再配平反应物。 例：Cl2+KOH → KCl+KClO3+H2O Cl5+→Cl0，Cl-→Cl0；↓5，↑1；5×1，1×5 Cl2+KOH → 5KCl+1KClO3+H2O 然后配反应物：3Cl2+6KOH=5KCl+KClO3+3H2O 小结3：自身氧化—还原反应应采用逆向配平法配平。 ④多种元素（两种以上）价态发生的氧化—还原反应方程式 例：Cu2S+HNO3 → Cu(NO3)2+NO+H2SO4+H2O Cu+ → Cu2+，S2- → S6+，N5+ → N2+（注：Cu与S以Cu2S整体出现，故先在Cu前配2是很重要的，其它物质类似）；↑（2＋8）10，↓3；10×3，3×10 3Cu2S+10HNO3 → Cu(NO3)2+10NO+3H2SO4+H2O 此反应属部分氧化—还原反应，也需按2处理：故： 3Cu2S+22HNO3=6Cu(NO3)2+10NO+3H2SO4+8H2O 练习题： 例1：（完全氧化还原反应） +4  +7    +6  +2  +6  5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O —→ K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4  ↑2  ↓5          例2： +4  +6   +6  +3 +6    3K2SO3 + K2Cr2O7 + 4H2SO4（稀）—→ 4K2SO4 + Cr2（SO4）3 + 4H2O  ↑2  ↓3×2         例3：（不完全氧化—还原反应） 0  +5 +2  +4    Cu + 4HNO3（浓）—→ Cu（NO3）2 + 2NO2 + 2H2O  ↑2  ↓1       例4： +1  0     +5   -1    5NaClO + I2 + 2NaOH —→ 2NaIO3 + 5NaCl + H2O  ↓2  ↑5×2