(28)--4.1氧化还原反应的实质.doc

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1、4.1 氧化还原反应的实质同学们好！氧化还原反应（oxidation-reduction reaction或redox reaction）是一类十分重要的化学反应，其实质是氧化剂和还原剂间发生了电子的转移，它不仅在实际生产和生活中应用很广泛，而且与生命活动也密切相关。如食物中的糖类和脂肪在体内经过逐级氧化释放出能量以满足各种生命活动的需要。生物体内赖以供能的生物氧化过程以及导致多种疾病的氧自由基的产生及破坏都与氧化还原反应有着密切的关系。本知识点主要介绍氧化值和氧化还原电对，其中涉及到掌握氧化值、氧化还原反应、氧化还原电对、半反应等基本概念。一、氧化值如反应Cu2+Zn CuZn2+；C在空气

2、中燃烧生成CO2，都发生了电子的转移，这类反应我们称之为氧化还原反应。为了表现化合物中各元素与其他原子结合的能力，1948年在价键理论和电负性的基础上提出了氧化值（又称为氧化数，oxidation number）的概念。1970年国际纯粹与应用化学联合会（International Union of Pure and Applied Chemistry，简称IUPAC）将氧化值定义为某元素一个原子的荷电数，这种荷电数是假设把每一个化学键中的成键电子对指定给电负性较大的原子而求得的。确定氧化值的方法及规则如下：（1）单质的氧化值为零。例如在氯气（Cl2）、白磷（P4）中，Cl 和P的氧化值均为零

3、；（2）电中性的化合物中所有元素的氧化值的代数和等于零；多原子离子中所有元素的氧化值的代数和等于该离子所带的电荷数。例如H2O分子中元素氧化值的代数和为：1 2 + (-2 ) 1 = 0；SO42- 中元素氧化值的代数和为：6 1 + (-2 ) 4 = -2；（3）在简单离子化合物中，元素的氧化值等于相应离子的电荷数。例如在MgCl2中，Mg的氧化值是+2，Cl的氧化值是-1；（4）H在化合物中的氧化值一般是+1，但在金属氢化物中的氧化值为-1 （如CaH2）；（5）O在化合物中的氧化值一般是-2，在过氧化物中氧化值为-1（如H2O2）；在超氧化物中氧化值为（如KO2）；在OF2中为+2；

4、（6）卤素在卤化物中的氧化值为-1；碱金属的氧化值是+1，碱土金属的氧化值是+2。根据以上规则，可以计算出各种物质中任一元素的氧化值。例如，CO、CO2、CH4中C的氧化值分别是+2、+4、-4。S2O32-、S2O82-中S的氧化值分别是+2、+7。NH4+中N的氧化值为：Fe3O4中，O的氧化值为： 需要指出的是，元素的氧化值不一定是整数，可以是分数。根据氧化值的概念，我们可以将氧化还原反应定义为：在化学反应中，元素的氧化值在反应前后发生了变化的一类反应。其中，元素的氧化值升高的过程称为氧化，元素的氧化值降低的过程称为还原。在氧化还原反应中，氧化值降低的物质称为氧化剂（oxidant），又

5、称为电子的受体，氧化值升高的物质称为还原剂（reductant），又称为电子的供体。氧化还原反应的本质是物质在反应过程中发生电子的得失或电子的偏移。氧化还原反应是元素的氧化值发生了变化的化学反应。对于给定的氧化还原反应，氧化与还原必定同时发生。二、氧化还原电对 任何氧化还原反应根据电子的得失或偏移可以分成两个氧化还原半反应（redox half-reaction），一个是氧化剂被还原的半反应，一个是还原剂被氧化的半反应。例如，Cu2+ Zn Cu Zn2+可分成： Zn 2+2e- Zn （氧化反应） Cu2+2e- Cu （还原反应）在上述反应中，氧化剂Cu2+氧化数降低，其产物Cu是一个弱

6、还原剂；还原剂Zn氧化数升高，其产物Zn2+是一个弱氧化剂。这样就构成了两个氧化还原电对：Cu2+ / Cu Zn2+ / Zn 氧化剂1 还原剂1 氧化剂2 还原剂2在氧化还原反应中，氧化剂与其相应的还原产物及还原剂与其相应的氧化产物构成了氧化还原电对（redox electric couple）。在氧化还原电对中，氧化值较高的物质叫做氧化态（oxidized state），用Ox表示；氧化值较低的物质叫做还原态（reduced state），用Red表示。氧化还原电对通常的书写方式为：Ox/Red，如在电对Zn2+/Zn中，Zn2+是氧化态，Zn是还原态。同一金属元素不同价态的离子也可构成

7、电对，如Sn4+/Sn2+、Fe3+/Fe2+。非金属元素的不同价态也可构成电对，如H+H2、O2/OH-、Cl2/Cl-。实际上，氧化还原半反应就是氧化还原电对中氧化态和还原态之间的电子转移，即 还原Ox ne- Red 氧化式中n为半反应中电子转移的数目。氧化还原反应就是两个（或两个以上）氧化还原电对共同作用的结果，即 Cu2+ Zn Cu Zn2+氧化剂1 还原剂2 还原剂1 氧化剂2 我们总结一下：氧化还原反应的实质是氧化剂和还原剂间发生了电子的转移。同一元素原子的氧化态物质及对应的还原态物质构成氧化还原电对。氧化还原反应可以根据电子的转移，拆分为两个氧化还原半反应构成。这个知识点我们就学习到这里，谢谢，再见。