解放军文职招聘考试电化学基础

 电化学基础

[ 教学要求 ]
1 ．理解氧化还原反应的实质，掌握配平氧化还原方程式的方法。
2 ．理解电极电势的概念，以及浓度、沉淀、酸度等对电极电势的影响。
3 ．掌握应用电极电势判断氧化还原反应进行的方向和限度及其计算。
4 ．了解元素电势图及其运用。
[ 教学重点 ]
1 ．电极电势的概念，以及浓度、沉淀、酸度等对电极电势的影响。
2 ．电极电势的应用 。
3 ．元素电势图及其运用。
[ 教学难点 ]
电极电势的应用 。
[ 教学时数 ] 8 学时
[ 主要内容 ]
1 ．氧化还原反应：氧化还原反应的实质，氧化值，氧化还原方程式的（离子－电子法）。
2 ．电极电势：原电池，电极电势（电极电势的概念，标准电极电势及其测定，能斯特方程式，影响电极电势的因素）。
3 ．电极电势的应用：判断氧化还原反应的方向和氧化剂还原剂的强弱，判断氧化还原反应进行的程度。
4 ．元素电势图及其运用。
[ 教学内容 ]
 
11-1 氧化还原反应
一、氧化数的概念
规定：
单质中，元素的氧化数为零， H₂ 、 Cl ₂ 、 Fe
正常氧化物中，氧的氧化数为－2 ，
过氧化物中 (H₂ O₂ 和 Na₂ O₂ ) 氧的氧化数为－1 ，
KO₂ 氧化数为 - 0.5 ，
KO₃ 中氧化数为 - 1/3 ， OF₂ 中 O 为 +2
H 一般为 +1 ， PH₃ ； 在 NaH 中为－1 。
离子化合物中，氧化数 = 离子电荷数
共价化合物中，氧化数 = 形式电荷数
总电荷数 = 各元素氧化数的代数和。
例： K ₂ Cr₂O ₇ 中 Cr 为 +6 、 Fe ₃ O ₄ 中 Fe 为 +8/3 、 Na ₂ S ₂ O ₃ 中 S 为 +2 、 Na ₂ S ₄ O ₆ 中 S 平均为 2.5 (2 个 S 为 0, 二个 S 为 +5)
氧化数与化合价的区别与联系：意义不同，取值范围不同。数值二者有时相等，有时不等。
例如： CH₄ CH₃ Cl CH₂ Cl ₂ CH ₃ Cl
二、氧化还原作用
氧化还原反应 : 某些元素氧化态发生改变的反应
氧化过程： 氧化态升高的过程 , 还原剂
还原过程： 氧化态降低的过程 , 氧化剂
氧化型：高氧化态 氧化剂
还原型：低氧化态 还原剂
中间态： 既可作为氧化剂 , 又可做为还原剂
还原型 = 氧化型 + n e
10 HClO₃ + 3P₄ = 10HCl + 12H ₃ PO ₄
三、 氧化还原反应方程式的配平
1. 氧化数法：
原则：还原剂氧化数升高数和氧化剂氧化数降低数相等 ( 得失电子数目相等）
写出化学 反应方程式
- 确定有关元素氧化态升高及降低的 数值
确定氧化数升高及降低的数值的最小公倍数。 找出氧化剂、还原剂的系数 。
核对，可用 H ⁺ , OH ^– , H ₂ O 配平。
例： 11-1
HClO ₃ + P₄ → HCl + H ₃ PO ₄
Cl ⁵⁺ → Cl ^– 氧化数降低 6
P₄ → 4PO ₄ ^3– 氧化数升高 20
10 HClO ₃ + 3P ₄ → 10HCl + 12H ₃ PO ₄
10 HClO ₃ + 3P ₄ +18H ₂ O → 10HCl + 12H ₃ PO ₄
方程式左边比右边少 36 个 H 原子，少 18 个 O 原子，应在左边加 18 个 H ₂ O
例 11-2
As ₂ S ₃ + HNO ₃ → H ₃ AsO ₄ + H ₂ SO ₄ + NO
氧化数升高的元素：
2As ³⁺ → 2As ⁵⁺ 升高 4
3S ^2– → 3S ⁶⁺ 升高 24
N ⁵⁺ → N ²⁺ 降低 3
3As ₂ S ₃ + 28HNO ₃ → 6H ₃ AsO ₄ + 9 H ₂ SO ₄ + 28NO
左边 28 个 H ， 84 个 O ；右边 36 个 H ， 88 个 O
左边比右边少 8 个 H ，少 4 个 O
3As ₂ S ₃ + 28HNO ₃ + 4 H ₂ O → 6H ₃ AsO ₄ + 9 H ₂ SO ₄ + 28NO
2. 离子电子法
写出相应的 离子反应式
将反应分成两部分 ，即还原剂的氧化反应 和氧化剂的还原反应。
配平半反应
ˉ 确定二个半反应的系数 得失电子数相等的原则
. 根据反应条件 确定反应的酸碱介质 ，分别加入 H ⁺ , OH ^- , H ₂ O, 使方程式配平。
一般先配平 H 、 O 以外的原子数，然后配平 H 、 O 原子数，最后配平电子数

※酸性介质中配平的半反应方程式里不应出现 OH – , 在碱性介质中配平的半反应不应出现 H +