氧化还原反应

这是一篇关于大一基础化学氧化还原反应思维导图，包含氧化还原反应的基本概念、 原电池及电极电势等。

氧化还原反应

• 氧化还原反应的基本概念
  • 氧化值：是指某元素的一个原子的荷电数， 该荷电数是假定把每一化学键中的电子指 定给电负性更大的原子而求得的
    • 单质中，元素的氧化值为零
    • 在单原子离子中，元素的氧化值等于该离 子所带的电荷数
    • 在大多数化合物中，氢的氧化值为 +1；只 有在金属氢化物中氢的氧化值为 -1
    • 通常，氧在化合物中的氧化值为-2；但是 在过氧化物中，氧的氧化值为-1，在氟的 氧化物中，如OF2 和O2F2中，氧的氧化值 分别为+2和+1
    • 中性分子中，各元素原子的氧化值的 代数和为零 ，复杂离子的电荷等于各 元素氧化值的代数和
  • 氧化还原反应方程式的配平
    • 配平原则：① 电荷守恒② 质量守恒
    • 配平步骤：①用离子式写出主要反应物和产物(气体、纯液体、固体和弱电解质则写分子式)②分别写出半反应③ 分别配平④确定两半反应方程式得、失电子数目的最小公倍数。将两个半反应方程式中各项分别乘以相应的系数，合并
    • 在配平半反应式,如果反应物、生成物所含氧原子数不等时, 可根据介质的酸碱性条件来配平。
• 原电池及电极电势
  • 原电池
    • 使氧化还原反应产生电流的装置
    • 表示方法：
    • 氧化还原电对：由同一种元素的氧化性和还原性物质构成
      • 氧化还原电对表示方法：氧化型物质/还原型物质
    • 注意：若组成电极物质中无金属时，应插入惰性电极；组成电极中的气体物质应靠近电极，在括号内注明压力；电极中含有不同氧化态同种离子时，高氧化态离子靠近盐桥，低氧化态离子靠近电极，中间用“，”分开；参与电极反应其它的物质也应写入电池符号中
  • 原电池的电极电势
    • 电极电势的产生：金属M与其盐M+溶液接触面之间的电势差，称为该金属的平衡电极电势，即金属离子与金属单质构成的氧化还原电对(M+/M)的电极电势,记为Φ(M+/M)。
    • 电极电势的测定
      • 电极电势的绝对值现还无法测知 但可用比较方法确定它的相对值
        • 选用标准氢电极作为比较标准规定它的电极电势值为零即 Φθ(H+/H2)= 0 V
      • 欲确定某电极的电极电势可把该电极与标准氢电极组成原电池测其电动势(ε），ε即为待测电极的电极电势
      • 标准电极电势：物质皆为纯净物 有关物质的浓度为1mol·L-1 涉及到的气体分压为100kPa
      • Φθ小的电对对应的还原型物质还原性强；Φθ大的电对对应的氧化型物质氧化性强。Φθ 无加和性，与电极反应书写形式无关。一些电对的 Φθ与介质的酸碱性有关
    • ΔrGm θ与标准电池电动势的关系
      • 电池反应
      • 电极反应
      • Nernst方程:1. 气体物质用分压(Pa)表示并除以 p (105 Pa);溶液中的物质用浓度(molL-1)表示并除以c (1molL-1)2. 纯固体或纯液体物质不写入;3.电极反应中电对以外物质也应 写入，但溶剂(如H2O)不写入
  • 影响电极电势的因素
    • 组成电对的物质的本性，决定Φθ值
    • 氧化型和还原型物质的浓度、分压
      • 生成难溶电解质,弱电解质
    • 酸度对某些电对的电极电势有影响
  • 电极电势的应用
    • 判断原电池的正、负极 计算原电池的电动势
    • 判断氧化剂、还原剂的相对强弱
    • 计算弱电解质解离常数 (Ki)
    • 计算难溶电解质溶度积(Ksp)