《氧化还原反应》课件

氧化还原反应氧化还原反应是一种化学反应,在这种反应中,物质的氧化数发生变化这是化学反应中最基本和最重要的一类反应之一,广泛应用于工业生产、生物过程以及日常生活中什么是氧化还原反应？氧化反应将一种物质失去电子的过程称为氧化反应物质失去电子可以导致其氧化数的增加还原反应将一种物质获得电子的过程称为还原反应物质获得电子可以导致其氧化数的降低氧化还原反应氧化反应和还原反应总是同时发生,构成一个完整的氧化还原反应氧化还原反应的定义化学反应定义电子转移过程反应前后变化氧化还原反应是一种化学反应,其中涉及在氧化还原反应中,某些物质失去电子被氧化还原反应发生时,物质的组成和性质电子的转移,导致物质的组成和性质发生氧化,而其他物质获得电子被还原这会发生改变这种变化是可观察到的,并变化种电子的转移是氧化还原反应的本质且可以用化学方程式来表示氧化反应与还原反应氧化反应氧化反应是失去电子的过程,会导致元素的氧化数增加这种反应通常涉及元素与氧气或其他强氧化剂的结合还原反应还原反应是获得电子的过程,会导致元素的氧化数降低这种反应通常涉及元素与强还原剂如氢气或金属的反应氧化还原反应氧化反应和还原反应往往会同时发生,称为氧化还原反应电子在反应物之间转移,一个物质氧化而另一个物质还原氧化剂与还原剂氧化剂还原剂氧化剂是能够使其他物质发还原剂是能够使其他物质发生氧化反应的物质它们通生还原反应的物质它们拥常具有强大的氧化能力，会有强大的还原能力，会向其从其他物质中夺取电子他物质提供电子氧化还原反应过程在氧化还原反应中,氧化剂被还原,失去电子;还原剂被氧化,获得电子这种电子的转移过程就是氧化还原反应的本质氧化数的定义元素氧化状态化学反应指示氧化数反映了元素在化合物中氧化数的变化反映了化学反应的氧化状态，分为正数、负数过程中电子的转移情况和零反应性评估通过比较元素的氧化数可以预测它们在化学反应中的氧化还原性如何确定氧化数查找元素性质1根据元素在周期表中的位置和性质确定其通常氧化数应用氧化数规则2运用氧化数确定规则，如化合物总氧化数为0，离子化合物中金属为正氧化数计算原子氧化数3根据化学式和化学键类型，计算每个原子的氧化数变化通过查找元素在周期表中的位置和性质、应用氧化数确定的基本规则，以及计算化合物中各原子的氧化数变化，可以准确确定化学反应前后各元素的氧化数氧化数变化规律氧化数定义氧化数变化变化规律重要意义氧化数是化合物中原子元素在化学反应中，原子的氧化氧化数变化遵循一定的规律掌握氧化数变化规律有助于相对于氢原子或自由态的电数通常会发生改变这是因,如金属原子失电子呈现正预测和表述化学反应,帮助子数它反映了原子在化合为电子的转移或共享导致原氧化数,非金属原子获电子我们深入理解反应机理物中的氧化还原状态子的电子层发生变化呈现负氧化数氧化还原反应的前后对比在氧化还原反应中，反应前后物质的化学成分和化学键发生了重大变化反应前，原料物质处于稳定状态;反应后,产物物质具有新的化学性质,更加稳定此外,反应前后还伴随着电子的转移,表现为电子的失去氧化或获得还原这种电子转移过程是氧化还原反应的本质特征氧化还原反应的表示方法离子反应方程式电子转移过程12使用离子反应方程式可以清通过书写氧化还原反应过程楚地表示氧化还原反应中的中的电子转移过程,可以更直离子转移过程观地描述反应的本质半反应法平衡电子数34将氧化反应和还原反应分开确保氧化还原反应的电子转书写,能更清楚地展示电子的移过程保持平衡是关键,这是转移过程写出正确方程式的基础离子反应方程式化学反应方程式离子反应方程式电离与离子化化学反应方程式是用化学式和数字来表离子反应方程式专门用于描述离子反应离子反应方程式涉及到物质的电离和离示化学反应过程的一种表达方式它描过程它由离子化学式和数字组成,能够子化过程它能更清楚地反映出反应物述了反应前后物质的种类和数量变化更精确地表示离子在反应中的变化和产物的电荷变化情况离子反应方程式的书写确定反应物1首先确定氧化还原反应的反应物确定氧化数2根据氧化数变化规律确定反应物的氧化数电子转移平衡3根据氧化数变化调整电子转移量以达到平衡写出离子方程式4根据电子转移过程书写离子形式的反应方程式对于氧化还原反应的离子方程式书写,需要先确定反应物的物质,根据氧化数变化规律确定反应物的氧化数,通过电子转移达到平衡,最后以离子形式书写出反应方程式这样既可以清楚表述反应的本质,又能反映电子转移的过程电子转移过程氧化反应1在氧化反应中,原子或分子失去电子,氧化数增加这是电子从还原剂流向氧化剂的过程还原反应2在还原反应中,原子或分子获得电子,氧化数降低这是电子从氧化剂流向还原剂的过程电子转移3氧化还原反应本质上是一个电子转移过程电子从还原剂流向氧化剂,实现了物质的转化利用氧化还原反应实现电池电化学原理能量转换电极反应利用氧化还原反应可以产生电子流,进而电池内部发生的氧化还原反应能够将化电池正负极发生的氧化还原反应会产生驱动电流这种将化学能转换为电能的学能转化为电能,为外界电路提供电子流,电子流,正极发生氧化反应失去电子,负极装置就是电池产生电流驱动电子设备发生还原反应获得电子电池的工作原理电化学反应化学能转换电池利用电化学反应产生电流电池将化学能转换为电能反反应过程中电子在电极间转应物质的化学能被释放并转化移,产生电势差并驱动电子流动为电能,为外部电路提供电流阳极和阴极电池由阳极和阴极组成,阳极发生氧化反应放出电子,阴极发生还原反应接受电子,产生电流干电池和蓄电池干电池蓄电池干电池是一种一次性电池,仅能使用一次,用完即丢弃它们由蓄电池是一种可充电电池,可多次反复充放电使用它们由正金属壳体、电解质、正负极构成,常见的有碳性电池、碱性电负极板、隔板和电解质组成,常见的有铅酸电池、镍氢电池等池等干电池使用便捷,可广泛应用于日常电子设备中蓄电池虽然使用成本较高,但能源转换效率高,广泛应用于汽车、太阳能等领域阳极与阴极阳极阴极在电化学反应中,阳极是发生氧化反应的电极电子从阳极流阴极是发生还原反应的电极电子从外电路流入阴极,使阴极入外电路,进而为阳极失去电子,产生正离子阳极通常由可被获得电子,产生负离子阴极通常由不易被氧化的金属制成,如氧化的活性金属制成,如铁、铝等铜、银等氧化还原反应在生活中的应用氧化还原反应在我们的日常生活中无处不在从燃烧到呼吸,从金属腐蚀到化学电池,氧化还原反应都在发挥着不可或缺的作用它不仅应用于工业生产,也广泛应用于医疗卫生、能源开发以及环境保护等领域只有深入了解氧化还原反应的机理和特性,我们才能更好地利用它,造福人类金属腐蚀与防护金属腐蚀金属在空气和水等环境中发生化学反应,表面逐渐生成氧化物,导致金属损坏的过程称为金属腐蚀涂层防护在金属表面涂覆各种防护涂层,可以有效隔绝腐蚀介质,阻止腐蚀反应的发生阴极保护利用牺牲阳极的原理,通过电化学方式保护金属,是一种常见的腐蚀防护技术化学实验中常见的氧化还原反应铁与硫酸的反应钠与水的反应铜与浓硝酸的反应铁与浓硫酸反应可观察到红棕色烟雾释将小块金属钠投入水中会发生爆炸性反将铜片浸入浓硝酸中会产生蓝绿色溶液,放,这是氧化还原反应过程中产生的二氧应,释放出氢气,这是典型的金属与水的氧这是因为铜被氧化成了铜离子的氧化还化硫气体化还原反应原反应过程氧化还原反应的计量关系利用氧化还原反应进行滴定分析确定浓度1通过滴定分析可以测定未知溶液的浓度选择指示剂2根据氧化还原反应的特点选择合适的指示剂分析数据3通过观察终点变化计算出未知溶液的浓度滴定分析是利用氧化还原反应确定未知溶液浓度的一种常用方法操作步骤包括选择合适的氧化还原指示剂、观察滴定终点以及计算浓度这种方法操作简单、结果准确,广泛应用于化学分析中标准还原电位表的使用了解标准还原电位比较还原能力12标准还原电位表列出了各种通过比较两种物质的标准还物质在标准条件下的还原能原电位大小，可以判断哪一力大小了解这些数值可以种更容易发生还原反应电预测化学反应的自发性位差越大，反应越容易进行确定反应方向计算电池电动势34根据标准还原电位表，可以电池的电动势等于两电极标确定反应物和生成物的氧化准还原电位之差这为电池还原关系，预测反应的自发工作原理的分析提供理论依性和方向据诺斯特方程和费米方程诺斯特方程费米方程两者关系诺斯特方程用于计算电极电势随pH费米方程描述了电子在能量态中的诺斯特方程和费米方程共同揭示了值变化的关系,广泛应用于电化学分概率分布,为电化学反应速率提供理氧化还原反应的热力学和动力学规析论基础律自发性氧化还原反应自发性标准还原电位某些氧化还原反应具有自发性,判断一个氧化还原反应是否自即在没有外加能量的情况下就发进行,可以参考标准还原电位能自发地进行这类反应通常表通常情况下,电位差越大的会释放出一定的能量反应越容易自发进行自由能变化自发反应的推动力是自由能的降低只有当自由能变化小于0时,反应才会自发进行氧化还原反应的速率反应过程中的碰撞活化能12氧化还原反应的速率取决于反应物必须克服一定的活化反应物分子之间发生有效碰能才能顺利转化为产物，活撞的频率化能越低反应速率越快温度催化剂34提高温度可以增加分子的动催化剂可以降低反应的活化能，从而提高反应物分子之能,从而加快氧化还原反应的间发生有效碰撞的几率速率影响氧化还原反应速率的因素温度催化剂表面积酸碱性温度升高会增加反应物分子催化剂可以降低反应的活化增大反应物的表面积,如将在酸性或碱性溶液中,H+或的动能,促进反应物分子之能,提供新的反应通道,从而固体磨成细粉,可以增加接OH-能促进某些反应的进行,间的碰撞频率,从而加快反增加反应速率触面积,提高反应速率从而提高反应速率应速率电化学腐蚀与防护电化学腐蚀金属暴露在潮湿的空气或电解质溶液中会发生自发的电化学腐蚀反应，导致金属表面逐步损坏阴极保护通过施加负电位或牺牲性阳极，可以抑制金属材料的电化学腐蚀过程，实现有效防护涂层防护在金属表面涂覆防腐蚀涂层可以隔绝金属与腐蚀介质的接触，从而避免电化学反应发生燃料电池的工作原理能量转换的基本原理电极和电解质的作用多个单元的串联燃料电池通过将氢气和氧气的化学反应燃料电池由阳极、阴极和电解质三部分单个燃料电池的电压较低,因此通常将多转化为电能,无需经过燃烧或内燃机的中组成阳极供给氢气,阴极供给氧气,电解个单元串联组成燃料电池堆,以获得更高间步骤,从而提高能量转换效率质负责离子传递,从而推动电子流动产生的输出电压和功率电流总结氧化还原反应的特点快速进行电子转移过程氧化数变化广泛应用氧化还原反应通常发生迅速,氧化还原反应本质上是一个参与反应的物质的氧化数会氧化还原反应在日常生活和反应速率较快,产物可以立即电子转移过程,一种物质失去发生变化,这可以用来判断反技术中有广泛应用,如电池、观察到电子被氧化,另一种物质获得应的方向和程度腐蚀、化学实验等电子被还原氧化还原反应在未来的应用前景可再生能源应用氧化还原反应在燃料电池、太阳能电池等可再生能源技术中发挥关键作用未来将进一步推动清洁能源的发展环境保护应用氧化还原反应可用于污水处理、废气净化等领域,有助于减少环境污染,推动可持续发展医疗技术应用氧化还原反应在生物电子、生物传感器、药物传递等医疗技术中有广泛应用前景,有助于提高医疗水平。