氧化还原反应¶
氧化还原反应¶
氧化还原的定义¶
- 定义：有化合价变化的反应。
- 本质：电子的转移（得失或偏移）。
其中，化合价有：
| 元素 | 化合价规律 |
|---|---|
| \(\ce{H}\) | 一般显 \(+1\) 价 在金属氢化物中显 \(-1\) 价 |
| \(\ce{O}\) | 一般显 \(-2\) 价 在过氧化物中显 \(-1\) 价 |
| \(\ce{F}\) | 只显 \(-1\) 价（没有正价） |
特殊物质化合价
| 物质 | 物质 | 物质 | 物质 |
|---|---|---|---|
| \(\ce{K2\val{Fe}{+4}O4}\) 高铁酸钾 | \(\ce{K2\val{Cr}{+6}_2O7}\) 重铬酸钾 | \(\ce{K\val{Mn}{+7}O4}\) 高锰酸钾 | \(\ce{\val{O}{+2}\val{F}{-1}_2}\) 二氟化氧 |
| \(\ce{\val{B}{+3}_2H6}\) | \(\ce{\val{Si}{+4}H4}\) | \(\ce{\val{C}{+4}H4}\) | \(\ce{\val{S}{+6}_2O8^2-}\) |
氧化还原的特征与规律¶
氧化还原反应反应的特征：
-
氧化反应和还原反应是在一个反应中同时发生的。
-
氧化反应反应伴随着化合价的升降，且升降总数相等。
反应物和生成物：
-
氧化剂得电子，化合价降低，以自己的氧化能力将还原剂氧化，自身发生还原反应，被还原后生成还原产物。
-
还原剂失电子，化合价升高，以自己的还原能力将氧化剂还原，自身发生氧化反应，被氧化后生成氧化产物。
简记为：升失氧化还原剂，降得还原氧化剂。
-
歧化反应：一样的反应物或元素，其一化合价上升，另一下化合价降；常发生在碱性环境中。
-
归中反应：两个或多个含有某元素而化合价不同的反应物，得到化合价相同的单一产物；常发生在酸性环境中。
对于反应的判断，有性质：
-
所有置换反应都是氧化还原反应。
-
有单质参与的化合或分解反应都是氧化还原反应。
总结规律如下：
-
电子守恒：价态有升有降，且升降总数相等。
-
能不变就不变：
-
相近转化、能不相交就不相交。
-
同时一个元素化合价不变的原子不参与氧化还原反应。
-
相邻价态不反应。
-
-
强者先行：假设法，例如 \(\ce{Cl2}\) 先氧化 \(\ce{FeI2}\) 中的碘离子。
常见的氧化剂和还原剂¶
| 氧化剂 | 还原产物 | 氧化剂 | 还原产物 | |
|---|---|---|---|---|
| \(\ce{HClO,Cl2,KClO3}\) | \(\ce{Cl-}\) | \(\ce{KMnO4,MnO2(H+)}\) | \(\ce{Mn^2+}\) | |
| \(\ce{O2,H2O2}\) | \(\ce{H2O}\) | \(\ce{H2SO4(浓)}\) | \(\ce{SO2}\) | |
| \(\ce{HNO3(浓)}\) | \(\ce{NO2}\) | \(\ce{HNO3(稀)}\) | \(\ce{NO}\) | |
| \(\ce{Br2}\) | \(\ce{Br-}\) | \(\ce{I2}\) | \(\ce{I-}\) | |
| \(\ce{Fe^3+}\) | \(\ce{Fe^2+}\) | \(\ce{Ag+}\) | \(\ce{Ag}\) |
| 还原剂 | 氧化产物 | 还原剂 | 氧化产物 | |
|---|---|---|---|---|
| \(\ce{S2-,H2S}\) | \(\ce{S}\) | \(\ce{SO2,SO3^2-}\) | \(\ce{SO4^2-}\) | |
| \(\ce{NH3}\) | \(\ce{N2,NO}\) | \(\ce{H2O2}\) | \(\ce{O2}\) | |
| \(\ce{CO,C}\) | \(\ce{CO2}\) | \(\ce{I-}\) | \(\ce{I2}\) |
氧化性和还原性的比较¶
-
同种元素：
-
最高价态只降不升，最低价态只升不降。
-
一般价态越高氧化性越强，价态越低氧化性越弱。
-
-
互补性：单质氧化性越强，其对应的离子还原性越弱。
-
（金属）活动性顺序：
氧化性：\(\ce{Ag+ > Fe^3+ > Cu^2+ > H+ > \dots > Fe^2+ > \dots}\)
还原性：\(\ce{Au < Ag < Cu < (H) < \dots < Fe < \dots}\)
-
（非金属）活动性顺序：
氧化性：\(\ce{F2 > Cl2 > Br2 > I2 > S}\)。
还原性：\(\ce{F- < Cl- < Br- < I- < S^2-}\)。
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-
根据反应条件与反应现象：
-
与同一类反应物反应，条件越低越强。
-
与同一类反应物反应，反应越剧烈越强。
-
-
不是很不准确的（存疑）：
-
通常价位变化越大越强（反例：硝酸）。
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通常浓度越大越强，酸性越强氧化性越强（对于 \(\ce{ClO-,MnO4-,NO3-}\) 等含氧酸）。
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根据反应方程式判断：
-
两强制两弱：氧化剂氧化性大于氧化产物，还原剂还原性大于还原产物。
-
不能说氧化剂氧化性大于还原剂，只能说某一条件下某物质表现了氧化性或还原性。
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有还原性不一定表现还原性，有强氧化性也不一定表现氧化性。
常见物质氧化性、还原性顺序表：
-
氧化性：\(\ce{MnO4- > Cl2 > Br2 > Fe^3+ > I2 > SO2 > S}\)。
-
还原性：\(\ce{Mn^2+ < Cl- < Br- < Fe^2+ < I- < SO3^2- < S2-}\)。
-
上表使用方法，找到左上、右下两组为反应物，找到对应左下、右上为产物。
单双线桥和方程式配平¶
用箭头表示电子的转移，依据是得电子数等于失电子数。
- 标化合价升降。
- 根据化合价升降守恒配平变价元素。
- 根据原子守恒、电荷守恒配平其他元素和物质。
双线桥
单线桥
转移电子数为一条线上的，只考虑得到的电子数或者失去的电子数。
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