《氧化还原反应和离子反应》 讲义

《氧化还原反应和离子反应》讲义
一、氧化还原反应
1、氧化还原反应的基本概念
氧化还原反应是化学反应中一类重要的反应类型，其特征是存在元
素化合价的升降。

在氧化还原反应中，化合价升高的物质被氧化，发
生氧化反应；化合价降低的物质被还原，发生还原反应。

例如，在反应 2H₂＋ O₂＝ 2H₂O 中，氢元素的化合价从 0 升高
到＋1，氢被氧化；氧元素的化合价从 0 降低到－2，氧被还原。

氧化还原反应中，还涉及到氧化剂和还原剂的概念。

氧化剂是在反
应中得到电子（化合价降低）的物质，它具有氧化性，能够氧化其他
物质；还原剂则是在反应中失去电子（化合价升高）的物质，它具有
还原性，能够还原其他物质。

2、氧化还原反应的实质
氧化还原反应的实质是电子的转移。

这种电子转移可以是电子的得失，也可以是电子的偏移。

以氯化钠的形成过程为例，钠原子失去一个电子形成钠离子
（Na⁺），氯原子得到一个电子形成氯离子（Cl⁻），通过电子的转移，形成了稳定的离子化合物氯化钠（NaCl）。

3、氧化还原反应的表示方法
（1）双线桥法
用双线桥法表示氧化还原反应时，要分别从反应物中化合价发生变
化的元素指向生成物中对应元素，在线桥上标明电子的得失和化合价
的升降。

例如，对于反应 Cu ＋ 2H₂SO₄(浓) ＝ CuSO₄＋ SO₂↑ ＋ 2H₂O，双线桥法表示为：
从铜元素指向硫酸铜中的铜元素，线上标明“失去 2e⁻，化合价升高”；从硫酸中的硫元素指向二氧化硫中的硫元素，线上标明“得到
2e⁻，化合价降低”。

（2）单线桥法
单线桥法是从还原剂中失去电子的元素指向氧化剂中得到电子的元素，在线桥上标明转移的电子总数。

对于上述反应，单线桥法表示为：
在反应物之间，从铜元素指向硫元素，线上标明“2e⁻”。

4、常见的氧化剂和还原剂
常见的氧化剂有氧气、氯气、浓硫酸、硝酸、高锰酸钾等。

这些物
质在反应中容易得到电子，使其他物质被氧化。

常见的还原剂有金属单质（如钠、铁等）、氢气、一氧化碳、硫化
氢等。

它们在反应中容易失去电子，使自身被氧化。

5、氧化还原反应的规律
（1）守恒规律
氧化还原反应中，得失电子总数相等，化合价升降总数相等。

（2）强弱规律
氧化性：氧化剂＞氧化产物；还原性：还原剂＞还原产物。

（3）价态规律
元素处于最高价态时，只有氧化性；元素处于最低价态时，只有还
原性；元素处于中间价态时，既有氧化性又有还原性。

二、离子反应
1、离子反应的概念
离子反应是指在溶液中有离子参加或生成的化学反应。

例如，盐酸和氢氧化钠溶液的反应HCl ＋NaOH ＝NaCl ＋H₂O，实际上是氢离子（H⁺）和氢氧根离子（OH⁻）结合生成水的反应，即
H⁺＋ OH⁻＝ H₂O。

2、离子反应发生的条件
（1）生成沉淀
如 Ba²⁺与 SO₄²⁻结合生成 BaSO₄沉淀。

（2）生成气体
如 H⁺与 CO₃²⁻反应生成二氧化碳气体。

（3）生成弱电解质
如 H⁺与 CH₃COO⁻结合生成醋酸（CH₃COOH）等弱电解质。

3、离子方程式
（1）离子方程式的书写步骤
①写出反应的化学方程式。

②把易溶于水、易电离的物质写成离子形式，难溶的物质、气体和弱电解质等仍用化学式表示。

③删去方程式两边不参加反应的离子。

④检查方程式两边各元素的原子个数和电荷总数是否相等。

例如，碳酸钙与盐酸的反应：
化学方程式为 CaCO₃＋ 2HCl ＝ CaCl₂＋ H₂O ＋ CO₂↑
离子方程式为 CaCO₃＋ 2H⁺＝ Ca²⁺＋ H₂O ＋ CO₂↑
（2）离子方程式的意义
离子方程式不仅可以表示某一个具体的化学反应，还可以表示同一类型的离子反应。

4、离子共存
（1）在溶液中，若离子之间能发生反应，则不能大量共存。

（2）常见的不能共存的离子组合
①生成沉淀：如 Ba²⁺与 SO₄²⁻、Ag⁺与 Cl⁻等。

②生成气体：如 H⁺与 CO₃²⁻、H⁺与 HCO₃⁻等。

③生成弱电解质：如 H⁺与 OH⁻、H⁺与 CH₃COO⁻等。

三、氧化还原反应和离子反应的联系
氧化还原反应和离子反应之间存在着密切的联系。

许多氧化还原反应也是离子反应，离子反应中也可能包含着氧化还原过程。

例如，铁与硫酸铜溶液的反应：Fe ＋ CuSO₄＝ FeSO₄＋ Cu，既是氧化还原反应（铁失去电子被氧化，铜离子得到电子被还原），也是离子反应（溶液中存在着 Fe²⁺、Cu²⁺等离子的参与）。

在分析和解决化学问题时，需要综合考虑氧化还原反应和离子反应的规律和特点，以便更准确地理解和预测化学反应的发生和进行。

总之，氧化还原反应和离子反应是化学中非常重要的概念，对于理解化学反应的本质、进行化学计算以及解决实际化学问题都具有重要的意义。

通过深入学习和掌握这两个概念，可以为进一步学习化学知识打下坚实的基础。