人类一切生产和生命活动:能量供应问题。
煤、石油等燃烧发热
营养物质的消化吸收
体内的生物化学反应
生物电现象(心电、脑电)
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第一节 氧化还原反应的基本概念
一、氧化值
二、氧化还原反应
三、氧化还原电对
四、氧化还原反应方程式的配平
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一、 氧化值 (氧化数)
:氧化值是用以表示化合物分子中某元素的化合状态的。
:元素的氧化值是指某元素的一个原子的荷电数,这种荷电数是把成键电子指定给电负性较大的原子而求得的。
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(1)氧化值表示的是化合物分子中某元素总体的化合状态(整体);化合价表示的是化合物分子中某元素某个原子的化合状态(个别) 。
(2) 氧化值有分数而化合价无分数。
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(1)单质中元素的氧化值为零;如Zn、Cl2 。
(2)单原子离子中,元素的氧化值等于离子所带的电荷数。如Ca2+,+2;Cl-,-1 。
(3)多原子离子中,所有元素的氧化值之和等于离子所带的电荷 数。如ClO-中Cl为+1,O为-2 。
(4)在电中性化合物中,所有元素的氧化值之和等于零。如Al2O3、H2O 。
(5)氧在化合物中氧化值一般为-2 ,但在过氧化物(如H2O2)中 为-1 ,在超氧化物(如NaO2)中为-1/2 ,在OF2中为+2 ;
氢在化合物中氧化值一般为+1 ,但在金属氢化物(如KH、CaH2)中,H 的氧化值为-1;
所有氟化物中,氟的氧化值为-1 。
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例 求Na2S2O3和Na2S4O6中S的氧化值 。
解 设S在Na2S2O3中的氧化值为x ,则
2 ×(+1) + 2x + 3 × (-2) = 0
∴ x = + 2 ;
设S在Na2S4O6中的氧化值为y ,则
2 ×(+1) + 4y + 6 × (-2) = 0
∴ y = + 5/2 。
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二、氧化还原反应
1、定义
元素的氧化值发生了变化的化学反应。
Sn2+ + Fe3+ → Sn4+ + Fe2+
2、特点
(1)存在着氧化剂与还原剂;
(2)存在着氧化态与还原态。
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三、氧化还原电对
1、电对
Ox + ze → Red
同种元素的氧化态与还原态构成了氧化还原电对,记作Ox / Red。
如Sn4+/Sn2+ ,Fe3+/Fe2+,一个氧化还原反应由两个氧化还原电对组成。
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2、电极反应
任何氧化还原反应都可拆分为两个氧化还原电对的半反应(半电池反应,电极反应):
Fe3+ + e → Fe2+
Sn2+ → Sn4+ + 2e
氧化-还原反应的实质:
两个共轭电对之间的电子转移反应。
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:
2MnO4-+5H2C2O4 + 6H+ → 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O
MnO4- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O ①
H2C2O4 → 2CO2 + 2H+ + 2e ②
MnO4- / Mn2+; CO2 /H2C2O4
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