翻译 美国教材 氧化还原反应

15.2 氧化还原反应
第二种化学反应类型是氧化还原反应，氧化还原反应中，氧化反应与还原反
应同时发生。

15.2.1 氧化反应与还原反应
如果您回顾第4章，您将会记住，我们讨论了在化学反应过程中如何在所涉
及的元素之间发生电子交换。 使用氧化数是跟踪反应中这些电子正在发生的事
情的一种方式。 如果您不记得用于给元素氧化数字的规则，请参阅第4.11节。
以下是我们继续本节课之前刷新您的记忆的一些示例！

示例：
1. CO2
每个氧原子的氧化数为-2。 这意味着两个氧原子上的电荷是-4。 我们知道
CO 2分子是中性的，因此碳原子必须具有+4的氧化数。
2. KMnO4
总的来说，该分子具有中性电荷，这意味着分子中元素的氧化数之和必须等
于零。 钾（K）的氧化数为+1，而氧（O）的氧化数为-2。 如果排除锰原子（Mn），
则氧化数之和等于+1 +（ - 2×4）= -7。 因此，为了使分子中性，锰的原子必须
具有+7的氧化数。

通过观察反应过程中元素的氧化数如何变化，我们可以很容易地看到该元素
是被氧化还是还原。

定义：氧化反应与还原反应
氧化反应是分子、原子或离子失去电子。 还原反应是分子、原子或离子得
到电子。

示例
Mg + Cl 2 → MgCl 2
作为反应物，镁的氧化数为零，但作为产物氯化镁的一部分，元素的氧化数
为+2。 镁已经失去了两个电子，因此被氧化。 这可以写成半反应。 这种变化
的半反应是：
Mg → Mg
2+ + 2e −

作为反应物，氯的氧化数为零，但作为产物氯化镁的一部分，元素的氧化数
为-1。 每个氯原子已经获得了电子，因此元素已经被还原。 这种变化的半反应
是：
Cl 2 + 2e − → 2Cl −

定义：半反应
半反应是氧化还原反应的氧化反应或还原反应部分。 通过考虑参与氧化还
原反应的各个物质的氧化态的变化来获得半反应。

重要提示：氧化还原的简单方法！
考虑氧化和还原的一个简单方法是记住：
'OILRIG' - 氧化是失去电子，还原是得到电子。
’
’OILRIG’ - Oxidation Is Loss of electrons, Reduction Is Gain of electrons.

被氧化的元素被称为还原剂，而被还原的元素被称为氧化剂。

15.2.2 氧化还原反应
定义：氧化还原反应
氧化还原反应是包含氧化反应和还原反应的反应，其中所涉及的元素的氧化
数总是存在变化。

活动：：证明：氧化还原反应
材料：
一些锌颗粒; 15毫升硫酸铜（II）溶液（蓝色），玻璃烧杯。

方法：
将锌颗粒加入硫酸铜溶液中，观察发生的情况。
锌颗粒会发生什么？ 溶液的颜色会怎样？
结果：
•锌表面覆盖一层类似铜的表层。
•蓝色硫酸铜溶液变得更清晰。

来自CuSO 4溶液的Cu 2+离子被还原成铜金属。 这是你在锌晶体上看到的。
铜离子的还原（换句话说，它们从硫酸铜溶液中的除去）也解释了溶液颜色的变
化。 这个反应的方程是：
Cu 2+ + 2e − → Cu
锌被氧化成溶液中澄清的Zn2+离子，反应方程式是：
Zn → Zn
2+
+ 2e −

整个反应的方程式是：
Cu 2+ (aq) + Zn(s) → Cu(s) + Zn 2+ (aq)

结论：
发生了氧化还原反应。 Cu 2+离子被还原，Zn2+离子被氧化。

以下是氧化还原反应的一些其他实例：
•H
2 + F 2
→ 2HF 可以被改写为两个半反应：

H 2 → 2H + + 2e − （氧化反应）
F 2 + 2e − → 2F − （还原反应）
•Cl
2 + 2KI → 2KCl + I 2或 Cl 2 + 2I − → 2Cl − + I 2
可以被改写为两个半反应：

Cl 2 + 2e − → 2Cl − （氧化反应）
2I − → I
2
+ 2e −（还原反应）

在12年级，您将继续研究电化学反应，以及电子转移在这种反应中的作用。
练习：氧化还原反应
1. Look at the following reaction:
2H 2 O 2 (l) → 2H 2 O(l) + O 2 (g)
(a) What is the oxidation number of the oxygen atom in each of the following
compounds?
i. H 2 O 2
ii. H 2 O
iii. O 2
(b) Does the hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) act as an oxidising agent or a reducing
agent or both, in the above reaction? Give a reason for your answer.
2. Consider the following chemical equations:
1. Fe(s) → Fe
2+ (aq) + 2e −

2. 4H + (aq) + O 2 (g) + 4e − → 2H 2 O(l)
Which one of the following statements is correct?
(a) Fe is oxidised and H + is reduced
(b) Fe is reduced and O 2 is oxidised
(c) Fe is oxidised and O 2 is reduced
(d) Fe is reduced and H + is oxidised
(DoE Grade 11 Paper 2, 2007)
3. Which one of the following reactions is a redox reaction?
(a) HCl + NaOH → NaCl + H
2
O

(b) AgNO 3 + NaI → AgI + NaNO 3
(c) 2FeCl 3 + 2H 2 O + SO 2 → H 2 SO 4 + 2HCl + 2FeCl 2
(d) BaCl 2 + MgSO 4 → MgCl 2 + BaSO 4