化学反应中的物质变化和能量变化

化学反应中的物质变化和能量变化

重要的氧化剂和还原剂

[知识点精析]

二、重要的氧化剂和还原剂

（1）氧化剂、还原剂

氧化剂是指在反应中得到电子（或电子对偏向）的反应物，表现为反应后所含某些元素化合价降低。氧化剂具有氧化性，在反应中本身被还原，其生成物叫还原产物。

还原剂是指在反应中失去电子（或电子对偏离）的反应物，表现为反应后所含某些元素化合价升高，还原剂具有还原性，反应中本身被氧化，生成物是氧化产物。

如下图所示：

（2）氧化剂和还原剂是性质相反的物质

（3）氧化还原反应中各概念间的关系

2．氧化还原反应的判断和分析

（1）氧化还原反应的判断

判断一个化学反应是否为氧化还原反应，常根据反应中有无元素的化合价变化（有升有降）来判断。

判断一个反应是否为氧化还原反应的技巧：

①当有单质参加反应，或有单质生成时可认为该反应一般是氧化还原反应(但同素异形体间的转化除外，如白磷变红磷就不是氧化还原反应)。

②有机物发生的反应，当分子中引入氧或失去氢被氧化，反之分子中失去氧或得到氢被还原。

（2）氧化还原反应的分析

在氧化还原反应化学方程式里，除了可用箭头表明同一元素原子的电子转移情况外(即：双线桥法)，还可以用箭头表示不同原子的电子转移情况(称为“单线桥法”)。

用箭头表明同一元素原子的电子转移情况即大家熟悉的“双线桥”。如：

用箭头表示不同原子的电子转移情况——“单线桥”。如：

更好地体现了氧化剂和还原剂在反应中的电子转移的关系。再如：

①单线桥分析氧化还原反应可简单表示为

②反应中电子转移总数即为还原剂给出的电子总数，也是氧化剂接受的电子总数。

③在单线桥中不写“得”或“失”。

3．常见的氧化剂、还原剂

（1）物质在反应中是作为氧化剂还是作为还原剂，主要取决于元素的化合价。

①元素处于最高价时，它的原子只能得到电子，因此该元素只能作氧化剂，如、。

②元素处于中间价态时，它的原子随反应条件不同，既能得电子，又能失电子，因此该元素既能作氧化剂，又能作

还原剂，如和。

③元素处于最低价时，它的原子则只能失去电子，因此该元素只能作还原剂，如。

（2）重要的氧化剂

①活泼非金属单质，如F2、Cl2、Br2、O2等。

②元素处于高价时的氧化物、高价含氧酸及高价含氧化酸盐等，如MnO2，NO2；浓H2SO4，HNO3；KMnO4，KClO3，FeCl3等。

③过氧化物，如Na2O2，H2O2等。

（3）重要的还原剂

①金属单质，如Na，K，Zn，Fe等。

②某些非金属单质，如H2，C，Si等。

③元素处于低化合价时的氧化物，如CO，SO2等。

④元素处于低化合价时的酸，如HCl（浓），HBr，HI，H2S等。

⑤元素处于低化合价时的盐，如Na2SO3，FeSO4等。

三、重要氧化剂和还原剂的常见反应

1．实验分析

（1）Cl2，Br2，I2氧化性的比较。

卤素单质氧化性顺序按F2，Cl2，Br2，I2的顺序逐渐减弱。

[问题讨论]

当把Cl2和HBr混合会有何现象？若将碘化钾淀粉试纸置于盛Cl2的集气瓶上一定有变化吗？若想观察到期望的现象应如何操作？若熏久了又会有何现象？

[简析]

Cl2可与HBr反应：Cl2+2HBr==2HCl+Br2，可看到有橙红色液滴生成，且Cl2的黄绿色变淡。干燥的碘化钾淀粉试纸与Cl2不反应，因为该反应为离子反应，需在溶液中进行；故需将试纸先用蒸馏水湿润。但熏久了，由于Cl2还可氧化湿润的I2而使变蓝的试纸又褪色。

（2）Fe，Fe2+，Fe3+间的氧化还原反应。

Fe与强氧化剂（足量）直接反应可被氧化为，而与弱氧化剂（如H+，S等）反应被氧化为；且可被强

氧化剂（如Cl2，Br2，HNO3、H2SO4(浓)等氧化为。

[问题讨论]

①Fe与浓硫酸反应一定只能得到Fe2(SO4)3吗？

②FeSO4溶液中加溴水可氧化Fe2+为Fe3+，改用氯水、碘水行吗？

③铁盐（Fe3+）如何转化为亚铁盐（Fe2+）？向FeCl3溶液中加Cu粉行吗？通入SO2行吗？

④FeCl3溶液可与KSCN溶液反应而使溶液呈血红色，还有什么溶液也可与FeCl3溶液反应而发生颜色变化？

答：

①Fe3+有较强的氧化性，Fe有较强的还原性，所以，铁过量时会与生成的Fe2(SO4)3反应得FeSO4。

②氯水可代替溴水，碘水不行，因：2Fe3++2I－==2Fe2++I2。

③加入还原剂可还原Fe3+，Fe或Cu粉或SO2均能还原Fe3+得到Fe2+。

④苯酚溶液中加入FeCl3溶液呈紫色。

2．氧化剂、还原剂之间反应规律

（1）对于氧化剂来说，同族元素的非金属原子，它们的最外层电子数相同而电子层数不同时，电子层数越多，原子半径越大，就越难得电子。因此，它们单质的氧化性越弱。即：同主族非金属单质的氧化性从上到下逐渐减弱。

（2）金属单质的还原性强弱一般与金属活动顺序相一致。

（3）元素处于高价的物质具有氧化性，在一定条件下可与还原剂反应，在生成的新物质中该元素的化合价降低。

（4）元素处于低价的物质具有还原性，在一定条件下可与氧化剂反应，在生成的新物质中该元素的化合价升高。

（5）稀硫酸与活泼金属单质反应时，是氧化剂，起氧化作用的是，被还原生成H2，浓硫酸是强氧化剂，与还原

剂反应时，起氧化作用的是，被还原后一般生成SO2。

（6）不论浓硝酸还是稀硝酸都是氧化性极强的强氧化剂，几乎能与所有的金属或非金属发生氧化还原反应，反应时，

主要是得到电子被还原成NO2，NO等。一般来说浓硝酸常被还原为NO2，稀硝酸常被还原为NO。

（7）变价金属元素，一般处于最高价时的氧化性最强，随着化合价降低，其氧化性减弱，还原性增强。

氧化剂与还原剂在一定条件下反应时，一般是生成相对弱的还原剂和相对弱的氧化剂，即在适宜的条件下，可用氧化性强的物质制取氧化性弱的物质，也可用还原性强的物质制取还原性弱的物质。见下图：

常见的氧化剂、还原剂及其还原产物、氧化产物

，O2-，O22-

MnO

SO SO