氧化还原反应
氧化还原反应
氧化还原反应氧化-还原反应(oxidation-reduction reaction, 也作redox reaction)是化学反应前后，元素的氧化数有变化的一类反应。
氧化还原反应的实质是电子的得失或共用电子对的偏移。
氧化还原反应是化学反应中的三大基本反应之一（另外两个为（路易斯）酸碱反应与自由基反应。
自然界中的燃烧，呼吸作用，光合作用，生产生活中的化学电池，金属冶炼，火箭发射等等都与氧化还原反应息息相关。
研究氧化还原反应，对人类的进步具有极其重要的意义。
18世纪末，化学家在总结许多物质与氧的反应后，发现这类反应具有一些相似特征，提出了氧化还原反应的概念：与氧化合的反应，称为氧化反应；从含氧化合物中夺取氧的反应，称为还原反应。
随着化学的发展，人们发现许多反应与经典定义上的氧化还原反应有类似特征，19世纪发展化合价的概念后，化合价升高的一类反应并入氧化反应，化合价降低的一类反应并入还原反应。
20世纪初，成键的电子理论被建立，于是又将失电子的半反应称为氧化反应，得电子的半反应称为还原反应。
1948年，在价键理论和电负性的基础上，氧化数的概念被提出，1970年IUPAC对氧化数作出严格定义，氧化还原反应也得到了正式的定义：化学反应前后，元素的氧化数有变化的一类反应称作氧化还原反应。
氧化还原反应前后，元素的氧化数发生变化。
根据氧化数的升高或降低，可以将氧化还原反应拆分成两个半反应：氧化数升高的半反应，称为氧化反应；氧化数降低的反应，称为还原反应。
氧化反应与还原反应是相互依存的，不能独立存在，它们共同组成氧化还原反应。
反应中，发生氧化反应的物质，称为还原剂，生成氧化产物；发生还原反应的物质，称为氧化剂，生成还原产物。
氧化产物具有氧化性，但弱于氧化剂；还原产物具有还原性，但弱于还原剂。
一个化学反应，是否属于氧化还原反应，可以根据反应是否有氧化数的升降，或者是否有电子得失与转移判断。
如果这两者有冲突，则以前者为准。
超级详细氧化还原反应
超级详细氧化还原反应xx年xx月xx日•氧化还原反应的基本概念•常见的氧化还原反应•氧化还原反应的原理•氧化还原反应的实验技术目•氧化还原反应的应用•结论与展望录01氧化还原反应的基本概念定义氧化还原反应是指在反应过程中有电子转移的反应。
分类根据电子转移的情况，氧化还原反应可以分为单电子转移反应和多电子转移反应。
定义与分类定义氧化数是指化合物分子中原子所带的氧化态数。
规则在标准状态下，单质的氧化数为零；在化合物中，元素的氧化数等于该元素在化合物中的化合价。
氧化数的概念定义氧化剂是指能够提供电子的物质，还原剂是指能够接受电子的物质。
作用在氧化还原反应中，氧化剂被还原，还原剂被氧化。
氧化剂和还原剂的概念定义电子转移是指电子从一个原子或离子转移到另一个原子或离子的过程。
特点电子转移是氧化还原反应的本质，电子转移的方向和数目是决定氧化还原反应类型的关键因素。
氧化还原反应的电子转移02常见的氧化还原反应燃烧反应是指可燃物与氧气发生快速的化学反应，通常伴随着光和热量的产生。
燃烧反应定义可燃物、氧气和足够的温度是燃烧反应发生的三个要素。
燃烧的三个要素燃烧反应的产物通常是二氧化碳、水和其他化合物，这些产物对环境有不同程度的影响。
燃烧产物1电池反应23电池反应是指将化学能转化为电能的反应。
定义电池反应通过氧化还原反应实现电子转移，从而产生电流。
工作原理电池有多种类型，如干电池、蓄电池、燃料电池等，每种类型的工作原理和材料都有所不同。
电池类型03应用光电效应在太阳能电池、光学仪器等领域有广泛应用。
光电效应01定义光电效应是指光子与物质相互作用，将光能转化为电子的动能或电势能的现象。
02工作原理当光子能量足够高时，能够克服电子与原子核之间的束缚，使电子从原子中逸出，形成光电流。
定义氮氧化物生成反应是指含氮化合物与氧气发生氧化还原反应，生成氮氧化物的过程。
主要氮氧化物一氧化氮、二氧化氮、三氧化二氮、四氧化二氮等是主要的氮氧化物。
超级详细氧化还原反应
目前对于氧化还原反应的研究主要集中在一些常见的反应类型上， 未来需要开发新的氧化还原反应，以适应不同的应用需求。
未来可能的应用领域
能源领域
利用氧化还原反应可以开发新的能源转换和储存技术，例 如燃料电池、太阳能电池等，用于替代传统的能源。
环境领域
利用氧化还原反应可以处理环境污染问题，例如水处理、 空气净化等，以保护环境。
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氧化还原反应在生态系统中也扮演着重要角色， 如氮循环和硫循环等过程中都涉及到氧化还原反 应。
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CATALOGUE
氧化还原反应的未来研究
需要进一步研究的问题
反应机理的深入研究
对于氧化还原反应的微观反应过程和机理，还需要进一步深入研究 ，以揭示反应过程中的细节和影响因素。
反应动力学和热力学研究
对于氧化还原反应的动力学和热力学性质，还需要深入研究，以了 解反应条件对反应速率和产物的影响。
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CATALOGUE
氧化还原反应的应用
在工业上的应用
氧化还原反应在工业上被广泛应用，例如在化学 工业中合成有机物、制备无机盐等。
氧化还原反应在电化学工业中扮演着重要角色， 如电池和电解池中发生的氧化还原反应。
氧化还原反应还被用于纺织工业中，如漂白和染 色等。
在生物学上的应用
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氧化还原反应在生物体 内发挥着重要作用，如 细胞呼吸和能量代谢等
发生变化。
氧化是电子转移的过程，其中原 子或分子失去电子并被氧化，而 获得电子的原子或分子则被还原
。
电子转移通常涉及化学键的形成 和断裂，从而改变原子或分子的
化学性质。
氧化还原反应的能量变化
能量变化可以是吸热或放热，这取决于反应的类型和环 境。
氧化还原反应
练习分析：
下列反应属于氧化还原反应的是（ D ）
A.CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑
高温
B.CaCO3====CaO+CO2↑
C.Na2O+H2O==2NaOH
D.Mg+2HCl==MgCl2+H2↑
巩固练习
1.某元素在化学反应中由化合态（化合物） 变为游离态（单质），则该元素（ C ） A．一定被氧化 B．一定被还原 C．可能被氧化，也可能被还原 D．以上都不是
物质夺取电子能力越强则其氧化性越强 物质失去电子能力越强则其还原性＝还原产物＋氧化产物 氧化性：氧化剂＞氧化产物 还原性：还原剂＞还原产物
（2)单质还原性: K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Sn>Pb>（H）>Cu>Hg>Ag>Pt>Au
练习:判断下列反应是否属于氧化还原反应？
+7 -2
+6
+4
0
• ⑴ 2KMnO4 == K2MnO4 ＋ MnO2 ＋ O2↑
√
+5 -2
-1 0
• ⑵ 2KClO3 M=n=O22KCl+3O2↑
√
• ⑶ Na2CO3+2HCl==2NaCl+ H2O + CO2↑ ×
0 +1
+2
0
• ⑷ Fe+2HCl== 2FeCl2 + H2↑ √
素的化合价升高，该元素的原子 失 电子，被 氧化 ；而 铁 元
素的化合价降低，该元素的原子 得 电子，被 还原 。该反应中
氧化还原反应
得到2×e－，化合 价降低，被还原
（2）氢气和氯气反应（电子对偏移）:
电子对远离,化合价升高,被氧化
0
0
+1 -1
Cl2：氧化剂
H2 + Cl2 == 2HCl
H2：还原剂
电子对靠近,化合价降低,被还原
归纳一、氧化还原反应
概念： 凡有电子转移（得失或偏移）的化学反应 特征： 化合价发生了变化 （ 判断依据) 本质： 电子转移
(5) Cu + HNO3 --- Cu(NO3)2 + NO2 + H2O (6) MnO2 + HCl --- MnCl2 + Cl2 + H2O
复习
失电子，化合价升高，被氧化
氧化剂＋还原剂 ==== 还原产物 ＋ 氧化产物
得电子，化合价降低，被还原
还原剂 具有还原性 失电子
化合价升高
氧化剂
被氧化 具有氧化性
⑷写出上述氧化还原反应方程式，并标出电子转移的方向和数
目：
化合价降低，得2×3e-，被还原
氧化剂___H_N_O__3____ 还原剂___C_u_______ 氧化产物_C__u_(N__O_3_)2__ 还原产物__N_O______ 转移的电子数____6_e_- ______
用双线桥表示下列氧化还原反应
得2e-
+4
-1
△ +2
0
（1）MnO2+4HCl(浓) == MnCl2＋Cl2 ↑ ＋2H2O
复分解
6)HCl NaOH NaCl H2O
7)4HCl(浓)+MnO2 MnCl2 +Cl2 2H2O
8)Cl2 2NaOH NaCl NaClO H2O
氧化还原反应
在初中化学，我们学习了根据反应物与生成物的 种数、类别对化学反应分类有四种基本类型： 化合反应： A+B=AB 分解反应： AB=A+B 置换反应： A+BC=AC+B 复分解反应：AB+CD=AD+CB
指出下列反应的反应类型，
反应类型
·
举例 H2+Cl2 点燃 2HCl
化合 反应
分解 反应 置换 反应
Cr元素得电子，
降低 ， K2Cr2O7 是氧化剂；
Cl 元素失电子,化合价 升高 , HCl 是还原剂;
K HCl 被氧化， 2Cr2O被还原。 7
氧化性、还原性与元素化合价的关系
元素处于最高价态-只有氧化性，只能做氧化剂。 元素处于最低价态-只有还原性，只能做还原剂。 元素处于中间价态-既有氧化性又有还原性， 既能做氧化剂又能做还原剂。
是否为氧化还原反应？
0 0 0 +2
1、H2+Cl2
== 2HCl
+2 0
点燃
+1 -1
2、Fe + CuSO4＝ FeSO4 + Cu
3、CaCO3
高温
CaO＋CO2↑
氧化还原反应的特征：化合价的变化。
指出下列反应的反应类型，并判断 是否为氧化还原反应？
反应类型
·
举例 H2+Cl2 == 2HCl CaO+H2O=Ca(OH )2 2KClO3==KCl+3O2↑ 高温 CaCO3 ==CaO+CO2↑
==
CaO+H2O=Ca(OH )2
高温 2KClO3=KCl+3O2 CaCO3=CaO+CO2
氧化还原反应
氧化还原反应氧化还原反应是化学反应中最基本和最重要的一类反应，也称为氧化还原（Redox）反应，是指化学反应过程中原子或离子的电荷发生转移的反应。
氧化还原反应在生活、工业生产和自然界中都有广泛应用。
本文将介绍氧化还原反应的基本概念、类型以及在不同领域的应用。
一、基本概念氧化还原反应是指化学反应中原子或离子失去或获取电子的过程。
在氧化还原反应中，被氧化物质失去电子被称为氧化剂，而得到电子的物质被称为还原剂。
这两个过程必须同时发生，如果没有物质被氧化，就不会有物质被还原。
氧化还原反应可以用化学方程式表示，其中氧化剂和还原剂分别写在反应物和生成物的化学式上。
二、氧化还原反应的类型1. 单纯氧化还原反应：单纯氧化还原反应是指只有一个物质被氧化，只有一个物质被还原的反应。
例如铜和硝酸反应生成铜离子和一氧化氮气体：Cu + 2HNO3 -> Cu(NO3)2 + NO + H2O2. 复合氧化还原反应：复合氧化还原反应是指有多个物质同时被氧化或还原的反应。
例如在电池中，锌被氧化为锌离子而氧化剂是电子供体，同时铜离子被还原为铜金属，是电子受体：Zn(s) + Cu2+(aq) -> Zn2+(aq) + Cu(s)3. 氧化还原反应的氧化性变化：氧化还原反应可以通过氧化性变化进行分类。
氧化性是指物质相对于其趋向于获取电子（还原）还是失去电子（氧化）的能力。
例如，在氯和溴之间的反应中，氯的氧化性高于溴，因此氯将溴氧化为溴离子：2NaBr + Cl2 -> 2NaCl + Br2三、氧化还原反应的应用领域1. 养殖业：氧化还原反应被应用于水产养殖业中的水质处理。
通过调节水中氧化还原电位，可以控制溶解氧和有害物质浓度，提供适宜的生长环境。
2. 电化学：氧化还原反应是电化学过程的基础。
例如，在电池中，化学能被转化为电能，通过氧化还原反应实现能量的转化。
3. 矿冶工业：氧化还原反应在冶金过程中被广泛应用。
氧化还原反应
3.Fe(OH)3胶体A的．制I备Br只作氧化剂
向沸水中逐滴加入________________，继续煮沸至液体呈________，停止加热，即制得Fe(OH)3胶体，离子方
B．IBr只作还原剂
程式为___________原剂
D．IBr既不是氧化剂又不是还原剂
合价降低的元素的产物)。
1.氧化还原反应基本概念
氧化剂和还原剂的比较
电子得失 化合价变化 反应类型 对应产物
氧化剂 得电子 化合价降低 还原反应 还原产物
还原剂 失电子 化合价升高 氧化反应 氧化产物
1.氧化还原反应基本概念
氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
(1)有单质参加的化合反应一定是氧化还原反应； (2)有单质生成的分解反应一定是氧化还原反应； (3)置换反应一定是氧化还原反应； (4)复分解反应一定不是氧化还原反应。
重要的还原剂一般有以下几类：
(1)活泼的金属单质，如Na、Al、Zn、Fe等。 (2)某些非金属单质，如H2、C、Si等。 (3)元素(如C、S等)处于低化合价时的氧化物，如CO、SO2等。 (4)元素(如Cl、S等)处于低化合价时的酸，如HCl、H2S等。 (5)元素(如S、Fe等)处于低化合价时的盐，如Na2SO3、FeSO4等。
氧化还原反应
制作人：黄老师
每日寄语：早起多长一智，晚睡多增一闻
课程内容
Course Content
1 氧化还原反应基本概念 2 氧化剂和还原剂 3 每日练习
氧化还原反应
1.氧化还原反应基本概念
1．氧化还原反应的本质及特征 (1)本质：反应过程中有电子得失或偏移。 (2)特征：反应前后元素的化合价发生变化。
3.每日练习
[解析] D 这一题的关键是正确判断共价化合物IBr、HIO中I、Br元素的化合价。分析可知， 该反应不属于氧化还原反应，故D正确。
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第5章 氧化还原反应【5-1】指出下列物质中划线原子的氧化数： （1）Cr 2O 72-（2）N 2O （3）NH 3 （4）HN 3 （5）S 8 （6）S 2O 32-解：（1）Cr: +6; （2）N: +1;（3）N: －3; （4）N: －1/3; （5）S: 0; （6）S: +6 【5-2】用氧化数法或离子电子法配平下列方程式： （1）233234As O +HNO +H O H AsO +NO →（2）227224242432K Cr O +H S+H SO K SO +Cr SO +()S+H O → （3）232KOH+Br KBrO +KBr+H O →（4）24242K MnO +H O KMnO +MnO +KOH → （5）332432()Zn+HNO Zn NO +NH NO +H O → （6）2223I +Cl +H O HCl+HIO →（7）-+2+42222MnO +H O +H Mn +O +H O → （8）-2--2-2-43442MnO +SO +OH MnO +SO +H O →解：（1）2332343As O +4HNO +7H O=6H AsO +4NO（2）227224242432K Cr O +3H S+4H SO =K SO +Cr SO +3)S+7H (O （3）2326KOH+3Br =KBrO +5KBr+3H O（4）242423K MnO +2H O=2KMnO +MnO +4KOH （5）3324324Zn+10HNO =4Zn NO ()+NH NO +3H O （6）2223I +5Cl +6H O=10HCl+2HIO（7）-+2+422227MnO +5H O +6H =2Mn +5O +8H O （8）-2--2-2-434422MnO +SO +2OH =2MnO +SO +H O【5-3】写出下列电极反应的离子电子式： （1）Cr 2O 72- → Cr 3+（酸性介质） （2）I 2 → IO 3-（酸性介质）（3）MnO 2 → Mn(OH)2 （碱性介质） （4）Cl 2 → ClO 3-（碱性介质）解：（1）Cr2O72- + 14H+ + 6e-→ 2Cr3+ + 7H2O（2）I2 + 6H2O →2IO3- +12H+ +10e-（3）MnO2 + 2H2O +2e-→ Mn(OH)2↓ + 2OH-（4）Cl2 + 12OH-→ 2ClO3- + 6H2O + 10e-【5-4】下列物质：KMnO4, K2Cr2O7, CuCl2, FeCl3, I2和Cl2，在酸性介质中它们都能作为氧化剂。
试把这些物质按氧化能力的大小排列，并注明它们的还原产物。
解：在酸性介质中，KMnO4, K2Cr2O7, CuCl2, FeCl3, I2和Cl2，作为氧化剂,其还原产物分别为(离子)：Mn2+，Cr3+,Cu，Fe 2+，I -，Cl -，ϕθ值越大，氧化能力越强，依据电极电势表，F2 +2e = 2F－=MnO4－ +8H＋ +5e = Mn2＋+4H2O =Cl2 +2e = 2Cl－=Cr2O72－+14H＋+6e = 2Cr3＋+7H2O =Br2 +2e = 2Br－ =Fe3＋ +e = Fe2＋ =I2 +2e = 2I－=Cu2＋+2e = Cu =得氧化能力从大到小依次排列为F2>MnO4->Cl2>Cr2O72->Br2(aq)>Fe3+>I2>Cu2+。
【5-5】下列物质：FeCl2，SnCl2，H2，KI，Li，Mg，Al，在酸性介质中它们都能作为还原剂。
试把这些物质按还原能力的大小排列，并注明它们的氧化产物。
解：ϕθ值越小，还原本领越强。
在酸性介质中，Fe2+，Sn2+，H2，I -，Li，Mg，Al分别被氧化为Fe3+，Sn4+，H+，I2，Li+，Mg2+，Al3+，依据电极电势，Li = Li＋ +e = －Mg= Mg2＋ +2e = －Al = Al3＋ +3e = －=2H＋ +2e =H2Sn2＋ =Sn4＋ + 2e =+ 2e =2I－ = I2Fe2＋=Fe3＋ +e =得还原能力从大到小依次排列为Li>Mg>Al>H2>Sn2+>I->Fe2+。
【5-6】当溶液中c（H+）增加时，下列氧化剂的氧化能力是增强、减弱还是不变（1）Cl2（2）Cr2O72－（3）Fe3+（4）MnO4-解：（1）Cl2 +2e = 2Cl－，电极反应中无H＋参与，H＋浓度增加时，氧化能力不变。
（2）Cr2O72－+14H＋+6e = 2Cr3＋+7H2O， H＋浓度增加时，氧化能力增强。
（3）Fe3＋ + e = Fe2＋， H＋浓度增加时，氧化能力不变。
（4）MnO4－ +8H＋ +5e = Mn2＋+4H2O， H＋浓度增加时，氧化能力增强。
【5-7】计算下列电极在298K时的电极电势：（1）Pt│H +×10-2mol/L)，Mn 2+×10-4mol/L)，MnO 4-L)（2）Ag ，AgCl(s)│Cl -×10-2mol/L) 提示：电极反应为AgCl(s) + e - = Ag(s) + Cl -（3）Pt ，O 2│OH -×10-2mol/L)解：（1）MnO 4- + 8H + + 5e - =Mn 2+ + 4H 2O22448θ42MnO/MnMnO /Mn[MnO ][H ]0.0592lg 1.36V 5[Mn ]ϕϕ-+-+-++=+=（2）θAgCl/Ag AgCl/Ag 10.0592lg 0.341V [Cl ]ϕϕ-=+= （3）O 2 + 4e - + 2H 2O = 4OH -222θO θ4O /OH O/OH/0.0592lg 0.505V4[OH ]p p ϕϕ---=+= 【5-8】写出下列原电池的电极反应式和电池反应式，并计算各原电池的电动势（298K ）： （1）Fe│Fe 2+L)║Cl -L )│Cl 2(100kPa)，Pt （2）Pt│Fe 2+L)，Fe 3+L)║Ce 4+L)，Ce 3+L)│Pt（3）Pt ，H 2(100kPa)│H +L)║Cr 2O 72－L)，Cr 3+L)，H +×10-2mol/L)│Pt （4）Pt│Fe 2+L)，Fe 3+L)║NO 3-L)，HNO 2L)，H +×10-2mol/L)│Pt 解：（1）Cl 2(g) + Fe = Fe 2+ + 2Cl - Fe 2++ 2e - = Fe 2Fe /Fe0.05920.0440lg1.00.440V 2ϕ+=-+=- Cl 2 + 2e - =2Cl -2Cl/Cl0.0592100/1001.36lg 1.36V 2 1.0ϕ-=+=E = - = V（2）Ce 4+ + Fe 2+ = Ce 3+ + Fe 3+ Ce 4++ e - = Ce 3+43Ce/Ce1.01.610.0592lg1.61V 1.0ϕ++=+= Fe 3+ + e - =Fe 2+32Fe/Fe 1.00.7710.0592lg 0.771V 1.0ϕ++=+=E = - = V（3）负极反应： 2H ++ 2e = H 2正极反应： Cr 2O 72- + 14H ++ 6e = 2Cr 3++ 7H 2O 电池反应： Cr 2O 72- + 3H 2 + 8H + = 2Cr 3+ + 7H 2O 电动势：2-3142720.0592(Cr O Cr )(H H )(1.33lg0.010)0.00 1.05V 6E E E +Θ+=-=+-= （4）负极反应：Fe 3+ + e = Fe 2+ 正极反应：NO 3- + 3H ++ 2e = HNO 2 + H 2O电池反应：NO 3- + 2Fe 2+ + 3H += HNO 2 + 2Fe 3+ + H 2O电动势：32(Fe Fe)0.7710.0592lg0.100.712VE++=+=-320.0592(NO HNO)0.94lg0.010 1.00V2E=-=1.000.7120.29VE=-=【5-9】根据标准电极电势，判断下列各反应能否进行（1）Zn + Pb2+→ Pt + Zn2+（2）2Fe3++ Cu → Cu2+ + 2Fe2+（3）I2 + 2Fe2+→ 2Fe3+ + 2I-（4）Zn + OH-→ Zn(OH)42- + H2解：两强处于左下—右上对角线位置，反应能正向进行。
（2）两强处于左下—右上对角线位置，反应能正向进行。
（3）反应物处于右下—左上位置，反应不能正向进行。
（4）【5-10】应用电极电势表，完成并配平下列方程式：（1）H2O2 + Fe2+ + H+→（2）I- + IO3- + H+→（3）MnO4- + Br- + H+→解：（1）H2O2 + 2Fe2+ + 2H+ = 2Fe3+ + 2H2O（2）5I- + IO3- + 6H+ = 3I2 + 3H2O（3）2MnO4- + 10Br- + 16H+ = 2Mn2+ + 5Br2 + 8H2O【5-11】应用电极电势表，判断下列反应中哪些能进行若能进行，写出反应式。
（1）Cd+HCl （2）Ag+Cu(NO3)2（3）Cu+Hg(NO3)2（4）H2SO3+O2解：（1）Cd +HCl = CdCl2 + H2 E=0－(－ = >0, 能进行。
（2）2Ag + Cu(NO3)2 = 2AgNO3 + Cu E =－ = － <0, 不能进行。
（3）Cu + Hg(NO3)2 = Cu(NO3)2 + Hg E =－= >0, 能进行。
（4）2H2SO3 + O2 = 2H2SO4 E =－= V>0, 能进行。
【5-12】试分别判断MnO4-在pH=0和pH=4时能否把Cl-氧化成Cl2（设除H+外其他物质均处于标准态）解：查表，得【5-13】先查出下列电极反应的φθ：假设有关物质都处于标准状态，试回答：（1）上述物质中，哪一个是最强的还原剂哪一个是最强的氧化剂（2）上了物质中，哪些可把Fe2+还原成Fe（3）上列物质中，哪些可把Ag氧化成Ag+解：查表，得（1）Fe是最强的还原剂。
Ce4+是最强的氧化剂。
（2）以上物质都不能把Fe2+还原成Fe。
（3）MnO4-和Ce4+可把Ag氧化成Ag+。
【5-14】对照电极电势表：（1）选择一种合适的氧化剂，它能使Sn2+变成Sn4+，Fe2+变成Fe3+，而不能使Cl-变成Cl2。