高中化学氧化剂和还原剂

第3节氧化剂和还原剂

1氧化还原反应

1．元素化合价在化学反应中的变化

（1）化合价：化合价是认识氧化还原的前提与基础。

①规则：①在化合物中，正负化合价的代数和为零；②单质中，元素的化合价为零。

②本质：

a化合价的正与负：失去电子或共用电子对偏离呈正价；得到电子或共用电子对偏向呈负价。

b化合价的数值：化合价的数值等于得、失电子（或共用电子对）的数目。

c化合价的变动：元素在氧化还原反应中，得到电子，化合价降低；失去电子，化合价升高。

③有关规律：

a金属元素一般没有负化合价，除零价外，只显正价，因为在反应中只能失去电子。

b非金属元素（除氧、氟外）在反应中既可得到电子，亦可失去电子，故既可呈正价，也能显负价。

c氧、氟的非金属性很强，在反应中一般不失去电子，故一般没有正化合价。

d显最高化合价的元素，在反应中只能得电子而不能失电子，故发生氧化还原反应化合价只能降低。相反，显最低化合价的元素，在反应中化合价只能升高。

（2）基本概念

①氧化反应和还原反应：反应物所含元素化合价升高（或者说是物质失去电子）的反应称为氧化反应；反应物所含元素化合价降低（或者说是物质得到电子）的反应称为还原反应。

②氧化还原反应：凡是反应过程中有元素化合价变化（或电子转移）的化学反应叫做氧化还原反应。

说明：氧化反应和还原反应是一对对立的反应，而又统一存在于一个反应中，不能分割，所以人们把这两种同时存在的一个化学反应叫做氧化还原反应。

【联想·发散】

四种基本反应类型和氧化还原反应的关系

2．氧化还原反应的实质

（1）研究表明，所有的氧化还原反应中都存在着电子的转移，电子的转移是氧化还原反应的实质。

说明：“转移”包含两方面内容：电子的得到、失去和电子的偏离、偏向。电子的偏离和偏向又统称电子的偏移。

（2）认识氧化还原反应概念的三个阶段：

①首先是从得到氧和失去氧的视角认识的。

②接着是从元素的化合价升和降的视角去认识的。

③最后是从元素原子电子的得到和失去的视角去认识的。

注意：第①种情况只适宜在初中阶段使用，因为它解决问题的范围太狭窄，只局限在有氧参与的反应。第②种情况没有反映出氧化还原反应产生的本质，只是氧化还原反应的一种表象，我们用来作为判断一个化学反应是否是氧化还原反应的工具。第③种情况才是氧化还原反应的本质。

2氧化剂和还原剂

1．基本概念

（3）氧化剂和还原剂：在氧化还原反应中，所含元素的化合价降低（或说得到电子）的反应物叫做氧化剂；而所含元素化合价升高（或说失去电子）的反应物，叫做还原剂。

（2）氧化产物和还原产物：还原剂失去电子被氧化所得的产物叫氧化产物；氧化剂得到电子被还原所得的产物叫还原产物。

【领悟·整合】

氧化还原反应的有关概念是互相独立，又互相依存的，其关系如下：

氧化剂（具有氧化性）——得电子——被还原——发生还原反应——还原产物；

还原剂（具有还原性）——失电子——被氧化——发生氧化反应——氧化产物。

2．常见的氧化剂和还原剂

常见的氧化剂：

（1）非金属单质X2、O2、S等；

（2）高价金属阳离子Cu2+、Fe3+；高价或较高价含氧化合物H2SO4(浓)、MnO2、HClO、KMnO4、K2Cr2O7、HNO3、HClO3等。

常见的还原剂：

（1）活泼或较活泼的金属K、Na、Mg、Al、Zn、Fe等；

（2）低价金属阳离子Fe2+；

（3）非金属阴离子Cl－、Br－、I－、S2－等；

（4）含较低价元素的化合物CO、SO2、H2SO3、Na2SO3、NH3等。

说明：在含有变价元素的化合物中，具有中间价态元素的物质（单质或化合物）既可做氧化剂，又可做还原剂。例如：Cl2、H2O2、Fe2+、SO2、H2SO3等既有氧化性有又还原性。

3．氧化还原反应中各个基本概念间的关系

得电子，化合价降低，被还原

【知识·链接】

氧化还原反应的表示方法

1．双线桥法：表示的是同一元素在反应物转化为生成物时电子转移的结果，反映了化学反应的本质及参加反应的各物质间的氧化还原关系。

双线桥法分析氧化还原反应的步骤：①标出有化合价变化的元素的化合价；②在反应物到生成物之间画一个箭头，箭头出发和指向的是有化合价变化的同一元素；③分析化合价的变化，找出反应中得失电子的总数(有价态变化元素的一个原子转移电子数×发生价态变化的原

子个数)；④将转移电子数标在线上；

2．单线桥法：表示的是电子转移的情况，反映了化学反应的本质。

单线桥法分析氧化还原反应的步骤：①标出有化合价变化的元素的化合价；②用线桥将反应物中失电子的元素和得电子的元素连接起来，箭尾是失电子的元素，箭头是得电子的元素。注意：桥线只在反应物中，不跨越“＝”与生成物相连。③在桥线上注明电子转移的数目，注意：只写数目，不标得失。

运用氧化性、还原性概括物质的化学性质

所谓氧化性是指氧化剂具有的一种能得到电子的能力，表现在反应中是化合价有降低趋势的一种表现能力；还原性是指还原剂具有的一种失去电子的能力，表现在反应中是化合价有升高趋势的一种表现能力。我们运用氧化性、还原性概括物质的化学性质，下面举例说明：上一章学了氯气和金属钠的化学性质，氯气跟金属单质（钠、铁、铜等）、非金属单质（氢气等）的反应中都是得电子，化合价降低被还原，做氧化剂，因此氯气具有强氧化性；但氯气也有还原性，如氯气跟水、碱溶液所发生歧化反应。其中有一部分氯即是表现了还原性。而钠非金属单质（氯气、氧气等）、水的反应中都是失电子，化合价升高被氧化，做还原剂，因此钠具有强还原性。

盐酸是既有氧化性又有还原性的。如在盐酸跟镁、铝、锌等较活泼金属发生的置换反应中，盐酸表现了氧化性。在浓盐酸跟二氧化锰反应制取氯气时，盐酸表现了还原性。由于盐酸的氧化性实质上是H+的氧化性，属于酸的通性，即绝大多数酸所具有的共同性质，因此不能把盐酸称为氧化性酸。但浓硫酸是强氧化性酸，其氧化性是指H2SO4分子中＋6价的硫元素表现的一种很强的得电子的能力。稀硫酸或硫酸盐中的SO42－中的硫元素虽然也是＋6价，但没有强氧化性。稀硫酸也有氧化性，是其中的H＋所表现的。浓硫酸分子中＋6价的硫元素得电子的能力远强于其中的＋1价的氢。

金属元素只能失电子，所以金属单质只有还原性；非金属元素既能得电子表现负价，又能失（偏离）电子表现正价，所以非金属单质多数既有氧化性又有还原性。

3 探究铁及其化合物的氧化性和还原性

1、铁元素的存在形态：

游离态：陨铁

化合态：铁元素主要以＋2价和＋3价的化合态存在。在地壳中的质量分数为4.65％，处于第四位，仅次于氧、硅和铝。

2、按不同标准给铁及其化合物分类