氧化还原反应的基本原理

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。

氧化还原反应

第三节(第二课时)

氧化还原反应的基本规律

教材分析

本节的知识发展脉络：氧化还原反应的有关内容分三个地方呈现：一开始在物质及其变化的分类中提到可以从化合价的角度去分类，然后在讲到氯气性质的时候，再重点揭示氧化还原原理。这种处理方式看似是散乱的，但有内在的逻辑发展顺序，是让学生先感知，再通过具体的实例去认识典型氧化还原反应及其本质。化合价变化和电子转移的关系是这一节教学的关键。教学中分别从得氧失氧→化合价升降→电子转移，一环扣一环、由表及里地揭示反应的实质，从而使学生形成氧化还原反应的概念。

学习目标

【知识目标】

学会氧化还原反应的基本规律，会判断物质氧化性、还原性强弱的一般方法

【能力目标】学会氧化还原反应的有关规律解决实际问题，能根据氧化还原反应方程式判断物质氧化性、还原性的强弱

【道德情感目标】举例说明生产、生活中常见的氧化还原反应，关注与化学有关的社会热点问题，逐步形成可持续发展的思想。养成勇于实践、不断创新的科学态度，体会学习科学探究的基本方法。

重点与难点

【重点】氧化还原反应的基本规律

【难点】判断物质氧化性、还原性强弱的一般方法 学习过程

[思考与交流]

1、在2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑的化学反应里，氢元素的化合价由 价降低为 价，降低了 价，氢元素化合价降低的总数为 ，氢离子得到电子总数为 ，则铝元素化合价升高总数为 ，铝原子失去电子总数为 。

2、在同一个氧化还原反应里，下列说法正确的是 。

A、氧化剂里化合价降低总数与得到电子总数相同

B、还原剂里化合价升高总数与失去电子总数相同

C、氧化剂里化合价降低总数与还原剂里化合价升高总数相等

D、氧化剂里得到电子总数与还原剂里失去电子总数相等。

[归纳与整理]

(一)、氧化还原反应的基本规律及作用

课时作业

1．化学与生活密切相关，下列应用中利用了物质的氧化性的是( )

A．SO2漂白纸浆 B．纯碱清洗油污

C．Na2S除污水中的Cu2＋ D．漂白粉漂白织物

解析：SO2漂白纸浆利用了二氧化硫的漂白性，A错误；纯碱清洗油污，利用了纯碱溶液显碱性，碱性条件下油脂能水解彻底，B错误；Na2S除污水中的Cu2＋发生的是复分解反应，利用的是CuS的难溶性，C错误；漂白粉漂白织物是利用的漂白粉的氧化性将有色物质氧化褪色，D正确。

答案：D

2．(2017·浙江瑞安四校联考)下列变化过程不涉及氧化还原反应的是( )

A．将一小块钠放在石棉网上加热，生成淡黄色物质

B．向新制氯水中加入足量亚硫酸钠溶液，氯水褪色

C．向纯碱溶液中滴加酚酞，溶液变红色

D．向氢碘酸中滴加FeCl3溶液，产生棕色物质

解析：将一小块钠放在石棉网上加热，生成的淡黄色物质为过氧化钠，反应过程中Na、O元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，故A错误；向新制氯水中加入足量亚硫酸钠溶液，氯气将SO2－3氧化成SO2－4，Cl、S元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，故B错误；向纯碱溶液中滴加酚酞，溶液变红色，说明CO2－3水解显碱性，没有化合价变化，不属于氧化还原反应，故C正确；向氢碘酸中滴加FeCl3溶液，产生棕色物质，说明Fe3＋将I－氧化成碘单质，Fe和I元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，故D错误。

答案：C

3. 氧化还原反应与四种基本反应类型的关系如图所示，则下列化学反应属于阴影3区域的是( )

A．Cl2＋2NaI===2NaCl＋I2

B．CH4＋2O2=====点燃CO2＋2H2O

C．4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3

D．2H2O2=====MnO22H2O＋O2↑

解析：阴影3所表示的反应类型为氧化还原反应，但不属于四种基本反应类型。A为置换反应，错误；C为化合反应，错误；D为分解反应，错误。 答案：B

氧化还原反应的基本规律

一、强弱规律

（1） 氧化性、还原性的判断

A、 氧化性是指得电子的能力，还原性是指失电子的能力。

B、 氧化性、还原性的强弱取决于得失电子的难易程度，与得失电子的多少无关。

C、 从元素的价态考虑：最高价态只有氧化性；最低价态只有还原性；中间价态既有氧化性又有还原性。

（2） 判断氧化性、还原性强弱常用的方法

A、 根据金属的活泼性判断

1. 金属的金属性越强，单质的还原性越强，其对应的离子的氧化性越弱。

2. 单质的还原性：按金属活动性顺序依次减弱。

3. 离子的氧化性：按金属活动性顺序依次增强（铁为 ）。如：

B、根据非金属的活泼性判断

非金属性越强，单质的性氧化越强，其对应的离子的还原性越弱。如：

氧化性

还原性

C、根据氧化还原反应进行的方向以及反应条件或剧烈程度来判断

1. 氧化性：氧化剂＞氧化产物。

2．还原性：还原剂＞还原产物。

3. 不同氧化剂（还原剂）与同一还原剂（氧化剂）反应时，反应条件越易，氧化性（还原性）越强。如：根据浓盐酸分别与KMnO ,MnO 、O 反应的条件为常温、加热、催化剂并加热，由反应条件可以判断氧化剂的氧化性顺序为：

4. 不同氧化剂（还原剂）与同一还原剂（氧化剂）反应时，反应条件越剧烈，氧化性（还原性）越强。如：钠和钾分别与水反应时，钾更剧烈，所以还原性：K＞Na

D、 根据原电池或电解池的电极反应判断

1. 两种不同的金属构成原电池的两极，负极金属是电子流出的极，正极金属是电子流入的极，其还原性：负极＞正极

2. 用惰性电极电解混合溶液时，在阴极先放电的阳离子的氧化性较强，在阳极先放电的阴离子的还原性较强。

E、某些物质的氧化性或还原性与外界条件有关

1.温度：如浓硫酸具有强的氧化性，热的浓硫酸比冷的浓硫酸的氧化性更强。

2.浓度：如硝酸的浓度越高，氧化性越强。

3.酸碱性：如KmnO 的氧化性随酸性的增强而增强。

二、相等规律：在任何氧化还原反应中，氧化剂得到电子的总数与还原剂失去电子的总数相等。此规律应用于解氧化还原反应的计算题、氧化还原反应方程式的配平。