氧化和还原

第四章氧化和还原

第一节氧化还原反应的基本概念

例1：Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu 电子得失（转移）

例2：C + O2→ O=C=O 电子偏移

氧化还原反应过程中，有电子的转移或偏移，某些元素的氧化数发生了变化。

一、氧化数的概念

1、定义：

氧化数是指某元素一个原子的荷电数，该荷电数是假定把每一个化学键中的电子指定给电负性大（即吸电子能力强）的原子而求得的。（得到电子为负价，失去电子为正价）电负性：不同元素在分子中吸引电子的能力。 P179

电负性↑，吸引电子能力↑，其中F最强，χ=4.0

2、规律：

H Li Be B C N O F Cl Br I

2.1 1.0 1.5 2.0 2.5

3.0 3.5

4.0 3.0 2.8 2.5

NaCl：χNa=0.9 χCl=3.0，∴Na为+1价，Cl为-1价。

CO2：O=C=O，χO=3.5 χC=2.5，∴C为+2价，O为-2价。

确定氧化数的一般原则：P117

1)单质中，元素的氧化数为0；如：O2，Cl2，Fe

2)离子中，元素的氧化数=离子的电荷数；如：Na+1Cl-1

3)H：一般为+1价，但在NaH，KH中为-1价；

4)O：一般为-2价，但在过氧化物（H2O2，Na2O2）中为-1价；

5)中性分子，各氧化数代数和=0，

6)多原子离子，各氧化数代数和=电荷数

3、氧化数与共价数（化合价）

氧化数共价数

CH4-4 +4

CHCl3+2 +4

CCl4+4 +4

另：如S

Na2S FeS2Na2SO3Na2S2O3Na2S2O4K2S2O8

-2 -1 +4 +2 +3 +7

二、氧化还原电对

失电子的过程称为氧化，氧化数升高；

得电子的过程称为还原，氧化数降低。

得电子，降低，被还原，为氧化剂

Zn + Cu2+—→ Zn2+ + Cu

失电子，升高，被氧化，为还原剂

即可把一个氧化还原反应表示为两个半反应，每个半反应中包含了同一种物质的两种氧化态。氧化还原电对：

氧化型 / 还原型（氧化数高 / 氧化数低）

Zn2+/Zn，Cu2+/Cu，H+/H2，Sn4+/Sn2+，Fe3+/Fe2+等

三、氧化还原反应方程式的配平

1、氧化数法

+2-1 0 +3-2 +4

4FeS2+ 11O2—→2Fe2O3+ 8SO2

↑1+5×2=11×4↓2×2=4×11

（1）步骤：

写出分子式，氧化数变化

氧化剂氧化数降低总数=还原剂氧化数升高总数

原子总数不变（质量守恒定律），配平反应前后氧化态未发生变化的原子数。

（2）关键：

①确定产物分子式（以实验为依据）

②确定氧化剂、还原剂前的系数

例1：

+4 +7 +6 +2 +6

5SO2+ 2KMnO4+ 2H2O —→K2SO4+ 2MnSO4+ 2H2SO4

↑2↓5

例2：

+4 +6 +6 +3 +6

3K2SO3+ K2Cr2O7+ 4H2SO4（稀）—→4K2SO4+ Cr2（SO4）3+ 4H2O ↑2↓3×2

例3：

0 +5 +2 +4

Cu + 4HNO3（浓）—→Cu（NO3）2+ 2NO2+ 2H2O

↑2↓1

例4：

0 +5 -1

3Cl2+ 6KOH —→KClO3+ 5KCl + 3H2O 歧化反应

↓5↑1

例5：

+1 0 +5 -1

5NaClO + I2+ 2NaOH —→2NaIO3+ 5NaCl + H2O

↓2↑5×2

2、离子—电子法（适用于溶液中的反应）

例1：Cr2O72- + SO32- + H+ —→ Cr3+ + SO42-（如上例2）

①写出离子方程式

②写出两个半反应

③分别配平（原子数及电荷数）

14H+ + Cr2O72- + 6e —→ 2Cr3+ + 7H2O （涉及到O的增加

×3） H2O + SO32- -2e—→ SO42- +2H+或减少时，P123）

④得失电子数相等，乘以系数后相加

Cr2O72- + 3SO32- + 14H+ + 3H2O—→ 2Cr3+ + 3SO42- + 7H2O + 6H+

∴Cr2O72- + 3SO32- + 8H+ —→ 2Cr3+ + 3SO42- + 4H2O

例2：KMnO4+FeSO4+H2SO4（稀）—→MnSO4+Fe2（SO4）3+K2SO4+H2O

离子式：MnO4—+ Fe2+ + H+ —→ Mn2+ + Fe3+ + H2O

半反应： MnO4— + 8H+ +5e —→ Mn2+ + 4H2O

×5） Fe2+ — e—→ Fe3+

MnO4—+ 5Fe2+ + 8H+ —→ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O

2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4—→2MnSO4+5Fe2（SO4）3+K2SO4+8H2O

例3：2Fe（OH）2+ H2O2—→ 2Fe（OH）3

半反应： H2O2 + 2e —→ 2OH—

×2）OH— + Fe（OH）2— e—→ Fe（OH）3