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氧化還原
閱讀：755 發布時間：2013-2-25| 提 供 商 | 上海撫生實業有限公司 | 資料大小 | 11.6KB |
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氧化還原反應是一類重要的化學反應。它不僅在工農業和日常生活中具有重要意義，而且在人體內進行的一系列化學反應中，有許多是氧化還原反應。本章將在氧化還原反應的基礎上，著重討論如何將化學能轉變為電能、電極電位和電池電動勢的產生及其應用等有關知識。
*節
一、的概念
（一）元素的氧化數
元素的氧化素是指分子中各原子所表現出來的形式電荷數。確定元素氧化數的原則是：
1．在單質的氧化數為零。
2．在簡單離子中，元素的氧化數等于該離子所帶的電荷數。例如，Na+中Na的氧化數為+1，S2-中S的氧化數為-2。
3．氧在化合物中的氧化數為-2（過氧化物如H2O2中，氧的氧化數為-1，氫在化合物中的氧化數為+1，（金屬氫化物如CaH2中，氫的氧化數為-1）。
4．分子中各元素氧化數的代數和等于零。
在離子化合物中元素的氧化數和它的化合價是一致的；在共價化合物中元素的氧化數與它的共價有所不同。氧化數有正、負之分，而共價則無正、負。元素的化合價只能是整數，而元素的氧化數可是整數彵可是分數。
例1：求Na2S4O6中S的氧化數。
解：設Na2S4O6中S的氧化數為x：
2×1+4x+6×（-2）=0
4x=10
x=+（5/2）
即Na2S4O6中S的氧化數為+（5/2）。
（二）的概念
在化學發展的初期，氧化是指物質與氧化合的過程，還原是指物質失去氧的過程。例如，汞與氧化合生成的。
2Hg+O2→2HgO
相反地，加熱分解成汞和氧時，失去氧被還原成汞。
2HgO→2Hg+O2
以后的概念擴大了，認為物質失去氫的過程也是氧化，與氫結合的過程則是還原。這種去氫氧化（即脫氫氧化），加氫還原的概念，在有機化學和生物化學中應用較為廣泛。例如，乙醇脫氫被氧化成乙醛。
丙酮加氫被還原成異丙醇。
然而，這些概念不能應用到沒有氫和氧參加的反應上，也沒有指出反應的實質。
現在認為，反應的特征是在反應前后某些元素的氧化數有了改變，其實質是物質之間有電子的得失。因此，有些反應雖然沒有氧或氫參加，但由于有氧化數的改變，即有電子的得失，所以也是反應。例如，鋅與銅離子的反應。
Zn+Cu2+→Zn2+Cu
反應中，每個鋅原子失去兩個電子，變為鋅離子，氧化數由零升高到+2，鋅被氧化是還原劑；每個銅離子接受兩個電子，變為銅，氧化數由+2降低到零，銅離子被還原是氧化劑。
Zn-2e-→Zn2+ （氧化反應）
Cu2+＋2e-→Cu （氧化反應）
我們把物質失去電子（元素的氧化數升高）的過程稱為氧化；物質得到電子（元素的氧化數降低）的過程稱為還原。在任何化學反應中，若有得到電子的物質，必然有失去電子的物質，且得失電子總數相等，因而氧化與還原必定同時發生。
二、氧化劑與還原劑的共軛關系
在反應中，還原劑被氧 化，生成與之共軛的氧化劑。
同理，在反應中，氧化劑被還原，生成與之共軛的還原劑。
因此，氧化劑與還原劑的共軛關系可用下式表示：
一種還原劑要失去電子表現出可被氧化的性質，只有在能得到電子可被還原的另一種氧化劑的存在下才能實現，即
例如，在 Zn +Cu2+＝Cu+Zn2+反應中，還原劑1Z失去電子，氧化數升高，其產物為氧化化劑１Zn2+；氧化劑２Cu2+得到電子，氧化數降低，其產物為還原劑２Cu。這樣Zn與Zn2+，Cu2+與 Cu構成了如下兩個共軛的電對：
Zn2+/Zn Cu2+/Cu
（氧化劑）（還原劑） （氧化劑）（還原劑）
在電對中，氧化數高的物質為氧化型物質，氧化數低的物質為還原型物質。如果還原劑越強（失去電子的能力越大），則其共軛的氧化劑越弱（得到電子的能力越小）；如果氧化劑越強，則其共軛的還原劑越弱。例如，在MnO-4/Mn2+電對中，MnO4是一個強氧化劑，Mn2+是一個弱還原劑。反應是按較強的氧化劑和較強的還原劑相互作用方向進行的。
三、氧化還反應的計量關系
在反應中，氧化劑與還原劑之間是按一定化學計量關系相互作用的。對于任何一個反應：
aA+bB===dD+eE
當反應達到化學計量點時，amol（氧化劑）恰與bmol（還原劑）*作用，也就是說對于一個能定量進行的反應，化學反應方程式中氧化劑與還原劑物質的系數比，就是反應中氧化劑與還原劑相互作用的物質的量之比，即
nA：nB=a：b （6-1）
如果已知氧化劑或還原劑物質的量，通過上式可以計算出還原劑或氧化劑物質的量。例如，2KMnO4+5H2O2+3H2SO4====2MnSO4+K2SO4+8H2O+5O2
從反應式中知，2mol KMnO4與5mol H2O2*作用，若已知KMnO4物質的量，可以求出H2O 2物質的量。
又如，Cr2O2-7+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，從反應中知，Cr2O2-7與Fe2+反應的物質的量之比為1/6，即有
若已知Cr2O2-7物質的量，可求出Fe2+物質的量。