当前课程知识点：大学化学 > 第十章 氧化还原反应与电化学基础 > 10.1 氧化还原反应方程式配平 > Video
同学们好
这一节我们开始
新的一章内容的学习
这一章我们将讨论
氧化还原反应与
电化学基础
在上一章当中
我们通过对酸碱平衡
配位平衡
和溶解沉淀平衡的讨论
为大家解析了
经典化学平衡当中的
四大平衡的三个
那么这一章当中
我们将从以下的四个方面
为大家讨论
最后一个经典的
化学平衡
也就是氧化还原平衡
在这一章当中
我们首先要跟大家讨论
氧化还原方程式的配平原则
为大家一起分析
原电池形成的电极电势
它的作用机理
还要和大家讨论
电极电势的
影响因素的规律
特别要跟大家一起分享的
就是能斯特方程的
实验建立方法
和理论建立方法
同时呢
还要和大家一起分享
电极电势
在我们的科学研究
和实际生活当中
有什么样的作用
那么首先
我们来看第一个内容
也就是
氧化还原反应方程式的配平
因为了解了方程式的配平
我们才能够更好的把握
氧化还原反应平衡的实质
首先
我们以最简单的Cu和Zn
之间发生的氧化还原反应
作为我们讨论的起点
当我们把Zn放在含有
Cu2+的溶液当中的时候
同学们马上就会知道
由于Zn和Cu2+两者之间
所处在的这样的一个
化学反应的作用的地位不同
那么活泼的Zn呢
会失去两个电子
变成相应的Zn2+
而较不活泼的Cu2+呢
这时候会得到两个电子
而形成单质的Cu
这样一个反应
就是典型的氧化还原反应
这当中
Cu2+是得到电子的
它是氧化剂
因而是被还原的
而单质的Zn呢
它是失去电子
因而是被氧化
这样的规则在中学里边
同学们已经经过了
多轮的反复的讨论
对这样的一个规则呢
有了牢固的把握
在氧化还原反应过程当中
通常都是由两个半反应
所组成的
什么是半反应呢
刚才我们看到了
这当中既有氧化反应
也有还原反应
氧化反应过程当中
是失去电子的
还原反应过程当中
是得到电子的
这两个半反应因此就是
一个是氧化半反应
一个是还原半反应
这一点是我们在
分析氧化还原反应的时候
首先要把握的一个特点
其次呢
氧化和还原
总是同时发生的
彼此是相互依存的
原因是什么呢
因为被氧化的部分
它所失去的电子
一定是被还原的部分
得到的电子
而且两者的数量
要完全的相等
因此
氧化和还原过程
是同时发生的
而且
是相互依存的
它的依据就在这里
同时呢
元素的氧化性和还原性呢
又是相对的
特别是
对于具有多种氧化值变化的
这样一些元素
比如说
我们以S为例
S的最高氧化值呢
这时候会达到+6
比如说
我们以浓硫酸为例
在最高氧化值的时候
它是一种强的氧化剂
而如果是最低的氧化值呢
又会表现出-2
我们以H2S为代表
这时候它又表现出的
是一种强的
还原剂的特征
而处在-2和+6的
氧化值之间的
其它氧化值的时候
那么S的化合物
往往有可能是
表现出氧化性
也有可能表现出还原性
比如说像SO2
那么到底是表现出
氧化性还是还原性呢
就决定于
与它相应配对的物质
到底是具有比它更强的
氧化能力
还是还原能力
如果与它配对反应的物质
氧化能力
比SO2要强的话
那么SO2就会作为
还原剂来参与反应
与之相反呢
就会作为
氧化剂来参与反应
所以
对于有多种氧化值的
物质来讲
它到底是做氧化剂
还是做还原剂
一般来讲要与它参与
氧化还原反应的配对的物质
它的相关性质的比较
来最后决定
接下来
我们来看
在典型的氧化还原过程当中
通过什么样的原则的把握
来配平我们的复杂的
氧化还原反应的方程
一般来讲
我们可以通过两种途径
来配平我们的反应方程式
首先
最直接的方法就是通过
氧化值来配平
氧化值配平的原则是
氧化剂当中
元素氧化值降低的总数
与还原剂当中
元素氧化值升高的总数
是完全相等的
这样一个原则
与我们的生活常识
完全匹配
因为
氧化值的升高和降低
直接与相应的
电子的失去和得到相关
刚才我们讲了
每一个氧化还原反应
都是氧化反应和还原反应
同时存在
而且彼此依存的
这个依存的关系
就在于
它们的得失电子数
要完全相同
那么依据这样的原则呢
我们来看一个典型
方程式的配平过程
对利用氧化值配平的方法呢
有一个形象的理解
掌握了以上的平衡原则呢
我们就可以从
化学反应式当中
首先标出氧化值的变化
来找到
配平化学方程式的突破口
那么比如说
我们在这样一个复杂的
方程式当中
首先我们要找到
在反应物和生成物之间
到底哪些元素
它的氧化值发生了变化
通过分析我们发现
这当中
Bi元素
相应的氧化值呢
发生了降低
也就是每一个Bi元素
它的氧化值降低了2
而相应的Mn元素呢
这当中它的氧化值呢
却升高了5
2和5就成了我们
配平化学方程式的
最基本的数学依据
把2和5找到相应的公倍数
也就是我们要在
相应的反应物之前
乘上对方的比例系数
这样才能保证
每一个铋离子
在氧化还原反应过程当中
得到两个电子
而每一个锰离子呢
在氧化还原过程当中呢
会相应失去5个电子
两者之间的公倍数呢
就是2和5的乘积
我们把这样的相应的数字
代入到
我们的方程式当中
在相应的
铋离子和锰离子的
反应物之前
分别乘上对方的氧化值的
变化值
这时候就有了初步的
不完全配平的方程式
这个方程式
与我们最初的方程式相比
我们找到了
氧化值升高和降低的
最小的倍数
也就是5和2的乘积
同时呢
我们还要检查
在不完全配平的
这样的一个方程式当中
我们两边各种原子的
它的数量
这当中特别要注意的就是
O原子的数量
因为在两个反应物当中
都有O原子的存在
在我们的H2SO4当中
也有O原子的存在
我们把刚才2和5
相乘以后的比例系数
代入到这样一个方程当中
显然 我们很难找到
反应方程的
这样的一个平衡关系
如果我们把这样的关系
进一步的加倍
我们就会发现
实际上
它们的比例关系呢
就会通过O原子数量的
这样一个平衡
在反应物和生成物之间
找到了两者之间
相等的关系
比如说
我们这时候通过
细数三种反应物
和四种生成物当中的
O原子的数量
我们就发现
特别是我们把
在前述的方程当中
没有体现的
能够完全溶解的
强电解质的
物质的量加入以后
这时候我们发现
在方程式的两边
O原子的数量
都达到了102
这也就证实了
这个方程已经配平了
回顾一下刚才的方法
首先
找到氧化还原反应
过程当中的
氧化值升高的部分
和降低的部分
把两个部分的数值呢
它的最小公倍数
作为我们配平方程的
第一个数学工具
通过在不同的反应物之前
乘上对方的氧化值的
变化数值
找到一个不完全配平的
这样一个方程的基础
在这个基础上
再通过增加相应的
可以完全溶解的电解质
它的参与量
最终找到
相应的关键原子数
在反应物和生成物当中的
数值的一致性
只要到达了一致性
就证明我们的方程
已经通过氧化值的变化
得到了配平
那么接下来
我们还可以利用
经典的电子转移数字
来配平相应的
复杂的氧化还原反应方程
配平的原则也是在
氧化还原反应过程当中
电子的得失总数
必须相等
这一点
是我们的氧化还原反应
两个半反应之间
同时发生
又有相互依存的
物理基础
我们可以从
这样一个典型的
氧化还原反应当中
去了解
利用电子转移的
这样一个规则
来配平氧化还原反应方程式的
一个基本的做法
这个反应
同学们已经非常熟悉了
这是不是在我们
介绍酸碱平衡开始的时候
跟大家介绍的
在不同的酸、碱
和中性环境当中
KMnO4被还原的程度
这当中
KMnO4作为
统一的反应物
在碱性条件下
与Na2SO3反应
它的结果会由
不同的碱性环境而产生
相应的氧化还原的程度
在这个过程当中
我们首先写出
KMnO4在碱性环境当中
它的电子得失的半反应
在这个过程当中
我们两个半反应
分别通过
氧化剂一端
是MnO4-
变成了MnO42-
相应的会得到两个电子
而还原剂一端呢
SO32-呢
通过碱性的作用
会失掉两电子
而形成SO42-
那么通过这样的一个
变化规律的掌握
我们得到了
氧化反应和还原反应
同时存在的两个半反应
把这两个半反应进行叠加
就是我们
氧化还原反应过程当中的
电子得失和转移得失的
这样一个平衡过程
那么接下来
我们叠加以后的两个半反应
它的总的反应过程当中呢
我们就发现了
相应的氧化剂
和相应的还原剂
所生成的产物它们的
相应的电子得失的平衡
这样
我们找到了一个
不完全配平的
一个化学反应方程式
我们还要加入相应的
未参与电子得失的
物质类型
那么当中
我们就要加上
相应的K2SO4
这当中的K+
它在整个的反应过程当中
并没有参与电子的得失
但是
它是一个配平的
主要的参与对象
我们不能把它忽略
通过这样调整以后的
平衡方程两端
三个反应物和
三个产物
我们可以找到
相应的O原子
在反应前后的变化规律
和刚才的氧化值配平原则一样
我们会看到
方程式两边
O原子的数量
都等于13
这客观上就帮我们证实了
通过电子得失
和电子转移呢
已经准确的把握住了
三个反应物
和三个产物之间的
平衡关系
这也就为我们找到了
通过电子转移来获得
氧化还原反应方程配平的
一个有效途径
有关这样的话题
在我们的参考书
和我们的课后练习当中
还有许多的例子
等待着与大家
共同的分享
掌握了这个规则以后呢
就为后续我们讨论
氧化还原反应当中的
电极电势的变化规律
提供了方便的条件
希望同学们
通过课后的练习
和阅读呢
对这一部分工作多加熟悉
多加学习
为我们后续的学习呢
打下更好的基础
有关氧化还原反应方程
配平的规律呢
这一节我们就介绍到这
-1.1 不一样的大学化学
--Video
-1.2 化学体系的建立
--Video
-1.3 应该了解的化学
--Video
-1.4 课程学习的必要准备
--Video
-第一章 绪论--第一章 习题
-2.1 物质的聚集状态—物质的相与相变
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—理想气体与实际气体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—实际气体的状态方程
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—单晶多晶与非晶结构；晶体的宏观性质
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—晶体的对称性
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液晶
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子、液晶与平板显示技术
--Video
-2.2 溶液的性质—溶液的特点与分类
--Video
-2.2 溶液的性质—气体、液体和固体的溶解
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—饱和蒸气压降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—稀溶液的沸点升高
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—溶液的凝固点降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性— 溶液的渗透压
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—反渗透现象
--Video
-第二章 物质的聚集状态与溶液的性质--第二章习题
-3.1原子核外电子运动的描述-原子结构理论的发展
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-核外单电子运动的量子化模型
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-电子运动的特点
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道- 电子运动的波函数与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-量子数的取值与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-自旋量子数的取值原则
--Video
-3.3核外电子排布-多电子原子核外电子运动的描述
--Video
-3.3核外电子排布-基态原子核外电子的排布
--Video
-3.4元素周期律-元素周期律与元素周期表
--Video
-3.4 元素周期律-元素性质的周期性
--Video
-3.4元素周期律-电子结构与元素性质
--Video
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 小论文
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 习题
-4.1 离子键理论—离子键理论
--Video
-4.1 离子键理论—离子键价键构型
--Video
-4.1 离子键理论—离子半径与离子晶体的结构
--Video
-4.2 共价键理论—经典路易斯理论
--Video
-4.2 共价键理论—现代价键理论
--Video
-4.2 共价键理论—共价键的性质
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道的理论要点
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（一）
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（二）
--Video
-4.3 杂化轨道理论—不等性杂化轨道理论
--Video
-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）I
--Video
-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）II
--Video
-4.5 分子轨道理论-分子轨道的建立
--Video
-4.5 分子轨道理论-分子轨道能级图
--Video
-4.5 分子轨道理论-异核双原子分子和离子
--Video
-4.6 分子间作用力-分子的极性
--Video
-4.6 分子间作用力-分子间作用力
--Video
-4.7 氢键
--Video
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 小论文
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 习题
-5.1 配合物的基本特征-配合物的形成
--Video
-5.1 配合物的基本特征-配合物的命名规则
--Video
-5.2 配合物的化学键理论-配位学说
--Video
-5.2 配合物的化学键理论-配合物价键理论
--Video
-5.2 配合物的化学键理论-晶体场理论
--Video
-5.3 配合物化学键理论的应用-配合物的几何异构现象
--Video
-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（一）
--Video
-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（二）
--Video
-第五章 配位化学概论--第五章 习题
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热力学第一定律
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-反应进度
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(二)
--Video
-6.2 化学平衡-可逆反应与平衡常数
--Video
-6.2 化学平衡-化学平衡的规则
--Video
-第六章 化学反应中的能量变化与化学平衡--第六章 习题
-7.1 自发过程与自发反应（一）
--Video
-7.1 自发过程与自发反应（二）
--Video
-7.2 熵与热力学第二定律—熵
--Video
-7.2 熵与热力学第二定律—熵与Entropy
--Video
-7.2 熵与热力学第二定律—热力学第二定律
--Video
-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—热力学第三定律
--Video
-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—孤立系统熵判据
--Video
-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（一）
--Video
-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（二）
--Video
-7.4 吉布斯自由能的判据—标准吉布斯自由能的计算
--Video
-7.4 吉布斯自由能的判据—反应方向的标准吉布斯自由能判据
--Video
-7.4 吉布斯自由能的判据—非标准状态下自发反应方向性的判据
--Video
-7.4 吉布斯自由能判据—吉布斯-亥姆霍兹方程
--Video
-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（一）
--Video
-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（二）
--Video
-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（一）
--Video
-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（二）
--Video
-第七章 化学反应的方向--第七章 小论文
-第七章 化学反应的方向--第七章 习题
-8.1 化学反应速率-化学反应的方向与反应速率
--Video
-8.1 化学反应速率-化学反应速率的表示方式
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（一）
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（二）
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-一级反应速率方程
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-二级反应速率方程
--Video
-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-温度对化学反应速率的影响
--Video
-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（一）
--Video
-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（二）
--Video
-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（一）
--Video
-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（二）
--Video
-8.4 催化剂对化学反应速率的影响
--Video
-第八章 化学动力学基础--第八章 习题
-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（一）
--Video
-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（二）
--Video
-9.1 酸碱平衡—水的解离平衡
--Video
-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（一）
--Video
-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（二）
--Video
-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（三）
--Video
-9.1 酸碱平衡—同离子效应
--Video
-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（一）
--Video
-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（二）
--Video
-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（三）
--Video
-9.2 配位平衡—配合物的解离平衡
--Video
-9.2 配位平衡—配合物解离平衡的移动
--Video
-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积常数
--Video
-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（一）
--Video
-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（二）
--Video
-第九章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡--第九章 习题
-10.1 氧化还原反应方程式配平
--Video
-10.2 原电池与电极电势—原电池
--Video
-10.2 原电池与电极电势—电极电势（一）
--Video
-10.2 原电池与电极电势—电极电势（二）
--Video
-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（一）
--Video
-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（二）
--Video
-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电极电势的影响
--Video
-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应的方向性
--Video
-10.4 电极电势的应用—判断元素的氧化还原能力
--Video
-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应进行的程度
--Video
-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（一）
--Video
-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（二）
--Video
-10.4 电极电势的应用—金属的电化学腐蚀与防护
--Video
-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 小论文
-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 习题
-无机元素化学-s区元素
--Video
-无机元素化学-p区元素
--Video
-无机元素化学-过渡元素
--Video
-生命化学概论-生命有机化合物官能团
--Video
-生命化学概论-生命元素-碳
--Video
-生命化学概论-生命元素-氧
--Video
-生命化学概论-蛋白质
--Video
-生命化学概论-核酸
--Video
-生命化学概论-糖
--Video
-生命化学概论-金属酶与金属蛋白
--Video
-生命化学概论-药物
--Video
-第十一章 元素与生命化学概论--第十一章 习题
-纳米科学与化学-自然界中的纳米现象
--Video
-纳米科学与化学-微观结构与仿生
--Video
-纳米科学与化学-纳米结构的观察
--Video
-纳米科学与化学-纳米结构与特殊浸润性
--Video
-化学与材料-材料科学领域中的化学问题
--Video
-化学与材料-正渗透与水处理技术
--Video
-化学与材料-相变材料（一）
--Video
-化学与材料-相变材料（二）
--Video
-化学与材料-范德华力与二维材料
--Video
-第十二章 化学与现代科学--第十二章 习题
-大学化学期末考试
