谈谈氧化还原反应及其应用

摘要 氧化还原反应是一类反应物之间有电子得失的反应，其特征是反应物元素化合价在发生反应前后化合价发生了变化。一个氧化还原反应是由氧化反应和还原反应两个半反应（也叫电极反应）构成。其中失去电子的反应是氧化反应，得到电子的反应是还原反应。氧化还原反应在日常生活，工农业生产中应用广泛。

【关键词】本质，规律，应用

氧化还原反应是中学化学的重点内容之一，它不仅是学生学习的一个难点，也是教师教学的一个难点。从初中的得氧失氧观点到高中的得失电子的观点，氧化还原反应始终贯彻整个高中化学，是历年高考常考的考点之一。在中学化学中要学习许多重要的元素及其化合物，凡涉及元素化合价变化的反应都是氧化还原反应。掌握氧化还原反应是认识元素及其化合物的基础。

1.氧化还原反应的本质

氧化还原反应是在反应物中元素之间发生了电子转移，其外部表现为元素化合价发生了变化。在发生氧化还原反应时，必然有电子的转移，化合价必然会改变。判断一种反应物是否具有氧化性（或还原性），就要看这种反应物在反应过程中一种或几种元素化合价是否降低（或升高），凡是在反应过程中得到电子（或失去电子），该物质所含元素化合价必然降低（或升高），该反应物在这个反应中表现出氧化性（或还原性）。在一个氧化还原反应中，氧化剂从还原剂中得到电子，氧化剂中的一种或几种元素化合价降低，发生了还原反应，自身被还原，变成还原产物（生成物）；还原剂失去电子给氧化剂，还原剂中的一种或几种元素化合价升高，发生了氧化反应，自身被氧化，变成氧化产物（生成物）。

2.氧化还原反应遵循的几条规律

氧化还原反应除掌握基本概念，了解其本质外，还要遵循氧化还原反应的一些规律，并会运用。

2.1 守恒规律。

氧化还原反应的标志是化合价变化，化合价变化的根本原因是电子得失。因此，化合价变化数=电子得失数，也就是说，所有元素化合价升高的数值之和=所有元素化合价降低的数值之和=氧化剂得到电子的总数=还原剂失去电子的总数。这一规律在解题时经常用到。

2.2 价性统一规律。

元素在反应物中所处的价态，决定着该元素在反应中所呈现的是氧化性还是还原性。元素处于最高价态，只有氧化性；元素处于最低价态，只有还原性；处于中间价态，它既有氧化性又有还原性，具体情况具体分析。

2.3 价态归中规律。

同种元素不同价态的化合物之间发生氧化还原反应，生成物的元素价态只能处于高价与低价之间。如：2H2S+SO2=S+2H2O

2.4 互不交叉规律。

某种元素价态在反应后生成多种中间价态的产物，则遵循邻近变价，互不交叉的原则。如：H2S+H2SO4（浓）=S+SO2+2H2O在这一反应中，硫化氢中的硫元素化合价从-2价升高到0价，浓硫酸中的硫元素化合价从+6价降到+4价。

2.5 先强后弱规律。

一种还原剂（或氧化剂）同时与多种氧化剂（还原剂）相遇时，氧化性（还原性）强的物质先被还原（氧化），按先强后弱的顺序依次进行。如：锌粒加入到含铜离子和亚铁离子的溶液中，则：铜离子先被还原，先置换出铜，然后才是置换铁。因为：铜离子的氧化性强于亚铁离子。

2.6 强制弱的规律。

在氧化还原反应中，氧化剂和氧化产物都有氧化性，还原剂和还原产物都有还原性。在同一个氧化还原反应中，有：

强氧化剂+强还原剂=弱还原产物+弱氧化产物

即：氧化性：氧化剂>氧化产物

还原性：还原剂>还原产物

2.7 对应规律。

氧化剂的氧化性越强，其对应的还原产物的还原性越弱；

还原剂的还原性越强。其对应的氧化产物的氧化性越弱。

3.应注意的事项

3.1 化学中所有的化学反应可以分为二大类，氧化还原反应和非氧化还原反应。氧化还原反应与四种基本类型反应的关系可以概括为：

化合反应：有单质参加的反应是氧化还原反应；

没有单质参加的反应是非氧化还原反应。

分解反应：有单质生成的反应是氧化还原反应；

没有单质生成的反应中非氧化还原反应。

置换反应：所有的置换反应都是氧化还原反应。

复分解反应：所有的复分解反应都是非氧化还原反应。

3.2 通常情况下，同种元素不同价态的化合物其氧化性随元素化合价升高而升高，同种元素不同价态的化合物其还原性随元素化合价降低而升高。但也有例外：氧化性：HClO4

3.3 同种元素含有相邻价态的化合物不能发生氧化还原反应。如：浓硫酸（强氧化剂）可以干燥二氧化硫气体（强还原剂）

3.4 同素异形体之间的转化是化学变化，但不是氧化还原反应。如：臭氧在放电的情况下，转化为氧气。这个反应有单质参加，也有单质后成。但不是氧化还原反应。

3.5 一种氧化剂的氧化性的强弱仅与氧化剂在反应过程中得到电子的强弱有关，与得到电子的多少无关。一种还原剂的还原性的强弱仅与还原剂在反应过程中失去电子的强弱有关，与失去电子的多少无关。如：浓硝酸在氧化还原反应中得到一个电子，而稀硝酸在氧化还原反应中却得到三个电子。但浓硝酸的氧化性大于稀硝酸的氧化性。金属钠在发生氧化还原反应中失去一电子，而金属铝在发生氧化还原反应中失去三个电子。金属钠的还原性强于金属铝。

3.6 一种物质所呈现的氧化性或还原性与它所处的外界环境有关。如：浓度：同种溶质不同浓度的溶液，其所呈现的氧化性或还原性随浓度的增加而增加。如：浓硝酸的氧化性强于稀硝酸的氧化性：温度：温度越高，其氧化性或还原性越强。如；冷的浓硫酸可以用铁或铝的容器贮存。介质：如：硝酸根在中性或碱性的环境中不具有氧化性，硝酸根溶液（如高锰酸钾溶液）的氧化性随溶液的酸度增强而增强。

3.7 歧化反应。

歧化反应是指一种物质元素化合价发生改变，该元素化合价既有升高部分，也有降低部份。如：3S+6NaOH=Na2SO3+2Na2S+3H2O

注意：能发生歧化反应价态变化的元素一定是非金属。

3.8 氧化还原反应中一种反应物不一定表现出一种性质。如：上面反应方程式中的硫既表现了氧化性，又表现了还原性。KClO3+6HCl（浓）〖FY（=〗〖FY）〗KCl+3Cl2+3H2O在这一反应中，HCl既表现了还原性，又表现了酸性。

3.9 有机化学中的氧化还原反应。

在有机化学中，一般定义加氧或去氢的变化为氧化反应，加氢或去氧的变化为还原反应。

4.应用

氧化还原反应在学习，生活和工农业中应用极其广泛。

4.1 氧化还原反应方程式的配平。

氧化还原反应方程式的配平的原理就是氧化剂得到电子的总数等于还原剂失去电子的总数。第一步是分析化合价的升降，算出得失电子的总数，确定最小公倍数。第二步是配平氧化剂及其还原产物，还原剂及其氧化产物。第三步是用观察法配平其它反应物和生成物。这里谈谈有机氧化还原反应方程式的配平。

醇（RCH2OH）氧化成醛（RCHO），醛氧化成酸（RCOOH）.

酸（RCOOH）还原成醛（RCHO），醛还原成醇（RCH2OH）.

从上面的关系可以看出，醇与醛相差二个氢原子，醛与酸相差一个氧原子。从化合价可以看出，醇被氧化（去氢）成醛，醛被氧化（加氧）成酸；酸被还原（去氧）成醛，醛被还原（加氢）成醇，这四种转化过程中转移的电子数目均为2个，抓住这一本质，就能准确很快地配平有机化学方程式。如：甲苯与酸性KMnO4溶液反应：1mol甲苯氧化成苯甲酸（C7H8―C7H6O2），加了2摩尔氧原子，失去4摩尔电子，去掉2摩尔氢原子，失去2摩尔电子，共失去6摩尔电子。1摩尔高锰酸钾还原成二价锰离子，得到5摩尔电子。因此，甲苯与高锰酸钾的系数比为5∶6.再根据电荷守恒，原子个数守恒，便可写出该反应方程式。

5C6H5-CH3+6MnO-4+18H+〖FY（=〗〖FY）〗5C6H5-COOH+6Mn2++14H2O

4.2 日常生活中的应用。

剖开苹果，剖面会有褐色的斑点。这是因为苹果中含有亚铁和酚类物质，氧气和酚氧化酶将二者氧化，颜色加深。若削皮后浸在冰水里，使其与空气中的氧气隔绝，这样，酚就不易被氧化为醌；或放在沸水中烫，几分钟后，使酚氧化酶失去活性，不易将酚氧化为醌。农业生产上的晒田，其目的就在于通过排放改善通透性，使耕作层中的氧的含量增加，通过氧化还原反应，一些具有还原性的有害物质的含量减少。促进根系向下伸展，使根系粗壮，因而增加产量。氧化还原反应原理也是工业生产的重要基础。人类生产生活所需要的各种各样的金属，大都可以通过氧化还原反应从矿石中提炼得到。许多重要的化工产品的制造，如：合成氨；合成盐酸；接触法制硫酸；氨氧化法制硝酸；电解饱和食盐水制烧碱；主要反应也是氧化还原反应。

不可否认，氧化还原反应也给人类带来了许多危害。据业内人士提供的数据，我国每年腐蚀损失约占国民经济生产总产值的百分之六。可达上万亿元。这是一个令人吃惊的数字，腐蚀可造成事故，危及人身安全，因腐蚀而发生爆炸和人员伤亡的事故时有发生。据报道，吉林省松原市某自来水厂发生氯气泄漏事故，厂区附近二万人被紧急转移，全县8000户居民停水达10小时之久，有2人在这次事故中中毒。调查发现，是氯气罐上减压阀的螺丝由于长时间被氯气腐蚀，产生泄漏点，导致了氯气的泄漏。

总之，氧化还原反应在生活生产中无处不在，正确运用化学知识，使生活更加美好，人类更加健康。