氧化还原反应 :我们互相改变,最后终成陌路

如题所述

第1个回答  2022-06-10

一、氧化还原反应的基本概念

1. 氧化还原反应的本质 有电子转移 (得失)

氧化还原反应概念图


2. 氧化还原反应的特征 元素化合价的变化

应用: 在化学方程式中标出各物质组成元素的化合价,只要有一种元素的化合价发生了变化,即可说明该反应是氧化还原反应。

口诀:升失氧氧还原剂,降得还还氧化剂 (化合价上升,失电子,发生氧化反应,被氧化得到氧化产物,在反应中做还原剂;化合价下降,得电子,发生还原反应,被还原得到还原产物,在反应中做氧化剂)。


3.化学反应的分类

我们把化学反应按是否发生电子转移分成两大类:氧化还原反应和非氧化还原反应。下面我们来介绍氧化还原反应与四种基本反应类型的关系:

①置换反应

置换反应是单质与化合物反应生成新单质和新化合物,该过程一定伴随着电子得失,故 一定是氧化还原反应 。如我们熟悉的 

Fe + CuSO4 == FeSO4 + Cu,

铁失2个电子生成亚铁离子,同时,铜离子得两个电子生成铜单质。

②复分解反应

与置换反应性质完全相反地,复分解反应是两种化合物互相交换成分,并不存在电子转移,故 一定不是氧化还原反应 。如 

HCl + NaOH == NaCl + H2O.

③化合反应和分解反应

化合反应和分解反应既可能是氧化还原反应 ,如:

C + O2 =点燃= CO2;

2H2O2 =(MnO2)= 2H2O + O2↑;

又可能是非氧化还原反应 ,如:

CaO + H2O == Ca(OH)2 ;

2NaHCO3 =△= Na2CO3 + H2O + CO2↑.

④当然,我们可以将上述关系用Venn图表示:

4.有关氧化还原的判断

①判断氧化性和还原性

I.   元素处于最高价态时 只有氧化性

II.  元素处于最低价态时 只有还原性

III. 元素处于中间价态时 既有氧化性又有还原性


②判断氧化剂和还原剂

I.  常见的氧化剂及其对应的还原产物

i.  活泼非金属单质

ii. 具有处于高价态元素的化合物

iii.其他

II. 常见的还原剂及其对应的氧化产物

i.  活泼的金属单质

ii. 活泼的非金属单质

iii.具有处于低价态元素的化合物


III.特殊情况

i.  在氧化还原反应中,氧化剂和还原剂可能是同一种物质,氧化产物和还原产物也可能是同一种物质,如歧化反应和部分归中反应。

Cl2 + 2NaOH == NaCl + NaClO + H2O

Fe + 2FeCl3 == 3FeCl2

ii. 大多数物质在反应中做氧化剂还是还原剂并不是一成不变的(包括上述列举也是如此)。通常取决于其与其他物质性质的关系。

2KMnO4 + 5H2O2 + 2H2SO4 == K2SO4 + MnSO4 + 5O2↑ + 2H2O

iii.同一种氧化剂对应的还原产物不是一成不变的,同理,同一种还原剂对应的氧化产物也不是一成不变的。通常会受反应浓度、反应酸碱度等因素影响。

5.电子转移的表示方法

①单线桥法


②双线桥法

二、氧化性还原性的强弱规律

1.氧化性还原性与元素周期表的关系

2.氧化性还原性与金属活动性的关系

3.氧化还原反应规律

在一个反应中:

4.氧化还原表

氧化还原反应表如下图所示,表中含有部分常见的氧化剂和还原剂供查表使用。

深蓝底色部分表示还原剂,从左到右还原性依次递减;浅蓝底色部分表示氧化剂,从左到右氧化性逐渐递增。表中任一还原剂可被其正下方及正下方右侧所有氧化剂氧化;任一氧化剂可以氧化其正上方及正上方左侧所有还原剂(如下图,溴可以氧化所有黄色底色的还原剂)。

②表格用途

③样例

问题1 :硝酸能否氧化氯离子?

回答1 :查表知硝酸可以氧化其正上方及正上方左侧所有还原剂,氯离子不在该范围,故硝酸不能将其氧化。

问题2 :碘化亚铁和少量氯气的反应方程式为?

回答2 :显然碘离子和亚铁离子均可以被氯气氧化,查表知碘离子的还原性高于亚铁离子,故当氯气不足时,碘离子优先与氯气反应。故反应方程式为:

Cl2 + 2I- == 2Cl-  + I2 .

三、氧化还原反应方程式的配平

1.正向配平

此处我们使用氨的催化氧化的反应作为例子进行讲解:

①写出反应物和生成物的化学式,并标出变价元素的化合价

③根据升降价求最小公倍数,使化合价升降总数相等


④观察法,根据已配平的物质将其他物质配平


⑤根据原子守恒检查无误后完成配平

当遇到歧化反应时,正向配平似乎并不容易。于是我们采取逆向思维,原理和正向配平完全一致。此处我们使用氯气和氢氧化钠的反应作为例子:

3.整体配平

当遇到一种物质中有两种元素变价时,可以进行整体配平。此处我们使用硫化亚铜和硝酸的反应作为例子:

①和正向配平一样,写出反应物和生成物的化学式,并标出变价元素的化合价;列出反应前后同种元素化合价的升降变化;根据升降价求最小公倍数,使化合价升降总数相等

观察法,根据已配平的物质将其他物质配平

此处 注意 :由于产物硝酸铜的硝酸根直接来自于硝酸并未变价,故①中已配平的10个硝酸不含硝酸铜中的硝酸根。换言之,硝酸铜中的硝酸根需要额外增加硝酸来提供!于是配平如下: